一、過熱器

(一)過熱器的作用

過熱器的作用是將飽和蒸汽在壓力不變的情況下加熱成為一定溫度的過熱蒸汽。對于火力發(fā)電廠來說，要提高循環(huán)效率，必須提高蒸汽的初始參數(shù)(溫度和壓力)，如過熱蒸汽溫度提高14～15℃，則蒸汽消耗可降低l%。此外，一些特殊工藝流程也需要較高溫度的過熱蒸汽。

(二)過熱器的構(gòu)造

過熱器是由多根無縫鋼管彎制成蛇形管，管子的兩端分別焊接于兩個圓形或矩形的集箱上而組成。

無縫鋼管鋼材的選取，要根據(jù)過熱器的蒸汽壓力、溫度和裝置在鍋爐爐內(nèi)所處的位置的溫度來決定。一般采用直徑不大的無縫鋼管制成。常用的管子外徑是φ38、φ32mm兩種，壁厚多為3～4mm。過熱器管壁溫度≤480℃時，采用20號碳素鋼；如超過480℃，則采用合金鋼管。

過熱器管與集箱的連接，有脹接和焊接兩種。采用脹接的，集箱上應(yīng)開有相應(yīng)的手孔，這種連接形式安裝費工，且易滲漏，因此現(xiàn)在大都采用焊接。

(三)過熱器的分類

1.按過熱器的結(jié)構(gòu)和裝置形式

可分為立式和臥式兩種。

(1)立式過熱器及其裝置形式。立式過熱器是工業(yè)鍋爐上最常用的一種，如圖3-26所示。它是垂直懸掛安裝的，這種過熱器不易積灰，蛇形管不需另外吊裝裝置，支撐集箱的鋼架可固定在爐墻或煙道外部的鋼架上，能自如膨脹。其缺點是疏水困難，每次開爐前需借助蒸汽的壓力疏水，疏水不盡，停爐時管內(nèi)積水，易造成腐蝕。

圖3-26　立式過熱器

(2)臥式過熱器及其裝置形式。臥式過熱器如圖3-27所示。這種過熱器是水平裝置的，其優(yōu)點是疏水方便，不易結(jié)垢；缺點是管子間易積灰，吊裝麻煩，而且懸掛件及支架置于高溫中容易過熱燒壞。

2.按傳熱方式

可分為對流式、輻射式和半輻射式三種。

圖3-27　臥式過熱器

(1)對流式過熱器裝置在爐膛出口處后面的煙道內(nèi)，靠煙氣流動時對過熱器的沖刷而獲得熱量。

(2)輻射式過熱器裝置于火焰溫度高達1000℃以上的爐膛上部，它主要靠高溫輻射而獲得熱量。

(3)半輻射式過熱器裝置于爐膛出口處，既依靠高溫輻射獲得熱量，又依靠煙氣對流獲得熱量。

輻射式和半輻射式過熱器多用高參數(shù)、大容量的鍋爐上。

3.按蒸汽與煙氣的流動方向

可分為順流式、逆流式和混流式三種。

圖3-28　過熱器的幾種布置

(1)順流式布置。如圖3-28(b)。此種布置的蒸汽與煙氣的流向相同，平均溫差小，其熱交換比逆流布置的弱些，所需傳熱面積大。由于蒸汽入口正處在高溫煙氣的區(qū)段，若蒸汽帶水嚴重，進口處幾排管內(nèi)易結(jié)鹽垢，使管壁溫度升高。這種布置往往促使燒壞管子的危險性增大。

(2)逆流布置，如圖3-28(a)。這些布置的蒸汽與煙氣的流向相反。從傳熱效果來說，此種布置熱交換最佳，可以得到最大的平均溫差。與順流相比，達到同樣的過熱溫度所需的傳熱面積則有所減少，節(jié)省了鋼材。但是最前面的幾排管子，其內(nèi)是高溫蒸汽，其外是高溫煙氣，不僅易過熱燒壞，且管間易結(jié)焦。因此，前幾排管子，當過熱管的壁溫超過480℃時；必須采用合金鋼管。

(3)混流布置，如圖3-28(c)。此種布置的蒸汽進出口均在煙氣中部.蒸汽先由低溫煙氣加熱，再導(dǎo)至前部被高溫氣加熱。從蒸汽與煙氣的流動方向來說，是先逆后順；從蒸汽被加熱的過程來說，是由低到高。此種布置方式，曲于蒸汽進口在煙氣低溫區(qū)段，進口處管子內(nèi)即使有鹽垢集結(jié)，管壁過熱的危險也比順流小得多。

上述3種布置方式，以混流式為最好，它利用了順流和逆流兩種布置的優(yōu)點，避免了它們的缺點，對過熱器工作可靠性有所改善，同時也保證了有較大的平均溫差。

(四)過熱器應(yīng)裝的附件

(1)過熱器的出口處應(yīng)裝有疏水閥。過熱器有進口集箱裝置的也應(yīng)有疏水閥。

(2)過熱器出口集箱上應(yīng)有裝有安全閥、壓力表、測量溫度的儀表以及排氣閥。

二、省煤器

(一)省煤器的作用

工業(yè)鍋爐的排煙溫度一般應(yīng)控制在160～180℃，但實際往往高于這個溫度，有的高達250～300℃，許多熱量被煙氣白白帶走。為了利用煙氣的這部分余熱，在鍋爐的尾部煙道內(nèi)裝設(shè)省煤器，來提高鍋爐給水溫度，節(jié)約熱能?，F(xiàn)在國內(nèi)容量大于2t/h的鍋爐都裝有省煤器。

由于省煤器出口水溫要比鍋筒中飽和水溫低幾十到一百多攝氏度，因此在相同的煙溫下，裝置省煤器要比依靠增加水冷壁管、對流管束，可得到更大的傳熱效果。省煤器出水的流向與煙氣逆向流動，采用帶鰭片的鑄鐵管或采用小直徑的鋼管使傳熱面積增大，因此省煤器可比同樣蒸發(fā)受熱面少一半面積就可得到同樣的蒸發(fā)量。省煤器名稱的由來就是因為它能充分利用余熱，降低排煙溫度，提高給水溫度，從而提高了鍋爐熱效率，也就是節(jié)省了燃料。椐資料和經(jīng)驗表明，省煤器出水溫度每升高1℃，排煙溫度能平均降低2～3℃；給水溫度每升高6～7℃，可節(jié)省燃料1%。鍋爐安裝省煤器后一般可節(jié)省燃料5%～10%。另外加裝省煤器還可減輕水中有害氣體對鍋爐本體的腐蝕，減少進水管與鍋筒連接處的熱應(yīng)力。

(二)省煤器的分類

省煤器按給水被加熱的程度，可分為非沸騰式和沸騰式兩種，按材質(zhì)可分為鑄鐵省煤器和鋼管煤器兩種。非沸騰式省煤器多用鑄鐵的，但也有少數(shù)用鋼管的；而沸騰式省煤器只能用鋼管制作。

鑄鐵省煤器是鑄成的鰭片管，兩端是方形法蘭，每兩組省煤器管用180℃的鑄鐵彎頭連接，使省煤器連成一片，鑄鐵省煤器管及彎頭如圖3-29所示。這種省煤器多應(yīng)用在工作壓力不高于2.5MPa的鍋爐上。鑄鐵省煤器由于強度低，不耐沖擊，不允許將給水加熱到沸騰溫度，以防產(chǎn)生蒸汽，從而造成省煤器管水擊事故，因此它只作為非沸騰式省煤器，省煤器出口水溫應(yīng)比其工作壓力下的飽和溫度低30～50℃。

鑄鐵省煤器耐腐蝕，對沒有除氧設(shè)備的鍋爐尤為適宜。但這種省煤器也有易積灰、煙氣阻力大，接頭處易滲漏、較笨重等缺點。鑄鐵省煤器的組裝圖如圖3-30所示。

圖3-29　鑄鐵省煤器管與彎頭

圖3-30　鑄鐵省煤器

鑄鐵省煤器的管路系統(tǒng)如圖3-3l所示，進水口應(yīng)有給水截止閥和給水止回閥。為了避免因省煤器損壞而被迫停爐，應(yīng)裝旁通水管和放水管、放水閥。出水口應(yīng)有安全閥、壓力表、溫度計、給水截止閥和給水止回閥，另外，為防止省煤器可能聚集空氣還要有排氣閥和排氣管。省煤器出口還應(yīng)有通往軟水箱的回水管路，并且采用旁通煙道防止升火時燒壞省煤器。

圖3-31　鑄鐵省煤器的管路系統(tǒng)

1.旁路閥　2.安全閥　3.溫度表　4.空氣閥　5.壓力表　6.截止閥　7.止回閥　8.放水閥　9.鍋筒　10.省煤器　11.水箱　12.主煙道　13.旁煙道

在容量較大的工業(yè)鍋爐上，給水溫度較高、壓力較高、且給水已作除氧處理的則宜用鋼管省煤器。鋼管省煤器體積小、重量輕、能承受高壓、不怕水擊、不易堵灰、既可用作非沸騰式的，又可用沸騰式的。它直接和鍋筒相連，不要旁路煙道和旁通給水、鍋爐升水時只需將省煤器的入口與下鍋筒相連，組成自然再循環(huán)回路即可。但鋼管省煤器蛇形管也有內(nèi)部難以清理，不耐腐蝕，給水必須除氧等不足之處。鋼管省煤器亦稱沸騰式省煤器，其裝置如圖3-32所示。

圖3-32　沸騰式鋼管省煤器及裝置

三、空氣預(yù)熱器

(一)空氣預(yù)熱器的作用

空氣預(yù)熱器是將冷空氣預(yù)熱成熱空氣，再送入爐內(nèi)供燃料燃。燒的裝置，它對降低排煙溫度提高鍋爐熱效率也是很有效的。根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，預(yù)熱空氣溫度每提高100℃，約可節(jié)約煤5%。工業(yè)鍋爐中蒸發(fā)量為6.5t/h以下的鍋爐很少用空氣預(yù)熱器，都是用省煤器來降低煙溫的，但在下列3種情況之一時可考慮采用空氣預(yù)熱器：

(1)鍋爐回水溫度較高，升溫范圍不大。

(2)燃用多水分、多灰分或低揮發(fā)分的劣質(zhì)燃料，用熱風可幫助穩(wěn)定燃燒。

(3)采用煤粉燃燒，需要用熱風進行干燥。

(二)空氣預(yù)熱器的分類

工業(yè)鍋爐中一般采用管式空氣預(yù)熱器，其結(jié)構(gòu)如圖3-33所示。它由許多平行的有縫薄壁鋼管和上下管板及預(yù)熱器箱體組成，煙氣在管內(nèi)由上而下流動，縱向沖刷內(nèi)壁；空氣則在管外空間作橫向流動，沖刷管外壁，由下而上經(jīng)過兩個回程。板式和回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器很少采用。

圖3-33　管式空氣預(yù)熱器

空氣預(yù)熱器常用φ40～5lmm外徑的管子，空氣預(yù)熱器的各部分熱膨脹量不同，安裝時要考慮加膨脹節(jié)?？諝忸A(yù)熱器的高度不宜過高，用φ40mm鋼管的，高度不應(yīng)高于5m；φ5lmm鋼管的，高度不應(yīng)高于8m。如果燃料要求送人爐內(nèi)的空氣溫度較高時，可以將空氣預(yù)熱器做兩級布置。空氣預(yù)熱器的煙氣出口溫度不宜低于露點，否則容易產(chǎn)生低溫煙氣腐蝕，亦即煙氣中的硫酸蒸汽在較冷的金屬壁面上凝結(jié)而使空氣預(yù)熱器管受到強烈的酸腐蝕。為防止這種腐蝕有采用將預(yù)熱器的進風口置于爐頂?shù)淖龇?，也有的用硅硼耐熱玻璃做空氣預(yù)熱器，其壽命可提高數(shù)倍。

空氣預(yù)熱器一般布置在省煤器之后。