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锅炉受热面

      一、辐射受热面
      辐射受热面主要是指布置在炉膛四周接受火焰高温辐射热的水冷壁。水冷壁由一系列管子组成,它们是水管锅炉的主要蒸发受热面。
      水冷壁管子总体形状取决于炉膛形状,因炉而异。
      水冷壁的下端连接到集箱上,上端可以直接连接到锅筒上,也可以通过集箱再与锅筒连接。高参数大容量锅炉的水冷壁管全部是通过集箱后再由汽水导出管连接于锅筒的,小型锅炉的水冷壁上端往往直接连接到锅筒上。
      根据水冷壁管相互连接方式的不同,可分为光管水冷壁和膜式水冷壁两种。
      (1)光管水冷壁管子横向互不连接,管间有一定宽度的间隙。
      (2)膜式水冷壁是20世纪60年代出现的结构,这种水冷壁的管间焊有条形钢板或用特制的鳍片管沿鳍片焊接而成,故无管间间隙。小型锅炉用的膜式水冷壁通常采用焊有条形钢板的结构。鳍片管的轧制工艺复杂,成本较高,一般用于高压大型锅炉。
      膜式水冷壁可以更有效地吸热和保护炉墙,特别是强化燃烧的正压锅炉,可以提高蒸发率。因为膜式水冷壁提高了炉膛的密封性能,也大大简化了炉墙的结构。
      二、对流管束
      大多数低压水管锅炉,在烟气温度较低的区域,采用上、下锅筒,中间用对流管束胀接。对流管束主要是受烟气的横向冲刷,因此传热情况较好。它的作用是吸收高温烟气的热量,增加锅炉受热面。对流管束吸热情况与烟气流速、管子排列方式、烟气冲刷方式等有关。对流管束的排列和烟气冲刷管束的形式如图2—25。
      三_、过热器
      过热器是蒸汽锅炉上的辅助受热设备。它的作用是,在压力不变的情况下,从锅筒中引出饱和蒸汽再经加热,使饱和蒸汽中的水分蒸发并使蒸汽温度升高,从而提高蒸汽品质,成为过热蒸汽。过热器根据传热方式分为对流式、半辐射式、辐射式三种。工业锅炉的过热器均为对流式。对流式过热器由无缝钢管弯制的蛇形管和两个或两个以上的集箱组成。过热器钢管和集箱的连接采用焊接。
      对流式过热器根据蛇形管的布置形式可分为立式和卧式两种(图2—26、图2—27)。
      
      1.立式过热器又称垂直式过热器,垂直地悬挂在烟道中,蛇形管不需另加吊装装置。支承集箱的钢架可以固定在炉墙或烟道外部的钢架上,能使过热器管自由伸缩。这种过热器不易积灰,但管内易积存凝结水,疏水困难。在锅炉生火前,必须开启过热器疏水阀,将过热器管中的水吹干净。
      2.卧式过热器又称水平式过热器,其优点是疏水方便;缺点是管子间易积灰,需要悬吊装置。因置于高温区域,悬吊装置需选用耐热钢。常用的是立式过热器。
      过热器中蒸汽流动方向与炉膛中烟气的相对流向可分为逆向式(烟气和蒸汽流向相反)、顺向式(烟气和蒸汽流向相同)、双逆向式(烟气和蒸汽两个流向均相反)和混向式(烟气和蒸汽流向部分相同,部分相反)等四种类型。在实际应用中,可根据锅炉的安全和经济运行而定,工业锅炉多以混向式和双逆向式布置较好。因为这种布置一是利用了逆向传热效果好的特点,而且又使易结垢的进口部位置于低温区,改善了过热器的工作性能,并保证有较高的温差,因此最常用。过热器的几种布置形式如图2—28。
     
      四、省煤器
      省煤器的作用是利用锅炉尾部的热量加热提高给水温度,降低排烟温度,减少热损失,提高锅炉效率,节约燃料。省煤器按照给水被加热的程度不同分为非沸腾式省煤器和沸腾式省煤器,按照制造材料的不同分为铸铁式省煤器和钢管式省煤器。
      1.铸铁式省煤器  由许多带鳍片的铸铁管构成,各管之间用铸铁弯头连接,给水依次流过各根铸铁管。铸铁省煤器结构如图2—29。
             
      省煤器管子上的鳍片主要是为了增加管子受热的表面积。鳍片的形状有圆形和方形两种。给水从下层进入省煤器,在管内依次向上流动,烟气在管外从上向下横向冲刷,形成逆流放热,从而增强了供热效果。省煤器的管路系统如图2—30。在进口处应装设压力表、安全阀和温度计,在出口处应装设安全阀、温度计和空气阀。省煤器应装有旁通烟道(图2—31),目的是防止锅炉损坏不能马上停炉时,烟气可由旁通烟道进入,绕过省煤器,以免过烧损坏。无旁通烟道时,如要保护省煤器则应连续进水,可装设再循环管路(图2—32),使省煤器出水通入回水箱。


      铸铁省煤器的主要优点是耐磨和抗腐蚀,对于无给水除氧设备的小型低压锅炉比较适宜,缺点是较笨重,容易堵灰和漏水。
      2.钢管式省煤器  由一系列平行的蛇形钢管和集箱构成。管子一般交叉排列,外径为25~48毫米(mm),水平布置,管子与集箱的连接采用焊接方式。钢管式省煤器结构如图2—33,钢管式省煤器的蛇形管排列方式如图2—34。
      钢管式省煤器适用于经热力除氧后给水温度较高的、容量较大的锅炉。其优点是能承受高压,不怕形成水击,不易积灰;缺点是对水质要求高,不耐腐蚀。
      五、空气预热器
      1.分类
      (1)空气预热器按传热方式分为导热式和再生式两类。导热式空气预热器有板式和管式两种;再生式空气预热器主要为回转式。
      (2)空气预热器按所用材料分为铸铁式和钢管式空气预热器(图2—35)。工业锅炉上广泛应用的主要类型为钢管式空气预热器。
      2.空气预热器构造  钢管式空气预热器可分为立式和卧式两种,立式应用最广,其结构如图2—36。它通常由直径为40~51毫米(mm),壁厚为1.5~2毫米(mm)的无缝钢管和有缝钢管制成,管子两端垂直焊接在上下管板上。烟气在管内自上而下纵向冲刷,空气在管外横向流过。管子在空气流通的方向上一般成交错排列,管内烟速一般保持在12~16米/秒(m/s),以保证具有自动吹灰的作用,避免另外再装设吹灰设备。因考虑到不使阻力过大,空气流速一般常取5~9米/秒(m/s)。为了保证空气流速和良好的传热,常使空气沿预热器高度方向绕流,因此上、下管板之间还设有分隔板,并有导流箱。管子排列紧密,并采用较小直径的管子,以增强传热并使空气预热器的结构紧凑。
      钢管式空气预热器的优点是结构简单,质量轻,体积小,造价低,管子连接处比较严密,空气不易漏人烟道。
      3.作用空气预热器的作用是利用省煤器排出的烟气的热量加热燃烧用的空气,以利燃料着火和燃烧,并可降低排烟温度,提高锅炉效率。

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