清華大學熱能工程教學鍋爐蒸發(fā)受熱面PPT課件

1、第1頁/共60頁第2頁/共60頁第3頁/共60頁第4頁/共60頁 對流受熱面u 傳熱過程以對流換熱為主的受熱面。u 鍋爐的對流受熱面主要包括指凝渣管束、鍋爐管束、對流過熱器和再熱器、省煤器及空氣預熱器等受熱面。盡管這些受熱面的作用、構(gòu)造、布置以及工質(zhì)和煙氣的熱工數(shù)據(jù)有很大的不同，但其傳熱過程都是以對流換熱為主。 第5頁/共60頁第6頁/共60頁3.2自然循環(huán)鍋爐水冷壁 水冷壁的由來 水冷壁的作用 水冷壁分類 光管水冷壁 膜式水冷壁第7頁/共60頁 水冷壁是指布置在爐膛四周、爐墻內(nèi)壁面附近的平行并列管，是一種管式輻射受熱面。管子內(nèi)有工質(zhì)流動和冷卻。是一般水管鍋爐必須具備的受熱面。 第8頁/共60

2、頁第9頁/共60頁第10頁/共60頁n 水冷壁的作用 水冷壁一般作為蒸發(fā)受熱面，是自然循環(huán)鍋爐構(gòu)成水循環(huán)回路的重要部件，其作用主要包括：u對爐墻的作用 保護爐墻免受高溫作用，使灰渣不易粘在爐墻上，防止爐墻被沖刷磨損、過燒而損壞。裝設水冷壁后，爐墻的內(nèi)壁溫度大大降低，因此爐墻的厚度可以減小，重量減輕。u吸熱 火焰對水冷壁的輻射傳熱已成為鍋爐傳熱重要方式。由于爐內(nèi)溫度較高，且煙速很低，這種吸熱主要通過輻射方式。在爐膛出口處將煙氣的溫度冷卻到足夠低的程度。 u固定爐墻 對于敷在水冷壁管子上的爐墻，即敷管爐墻或管承爐墻，水冷壁也起了懸吊的作用。第11頁/共60頁u 主要分為分為光管式水冷壁和膜式水冷壁

3、。主要分為分為光管式水冷壁和膜式水冷壁。u光管式水冷壁就是通過鍋筒及集箱連接起光管式水冷壁就是通過鍋筒及集箱連接起來的一排布置在爐墻內(nèi)側(cè)的光管。來的一排布置在爐墻內(nèi)側(cè)的光管。u所謂膜式水冷壁就是各光管之間用鰭片或所謂膜式水冷壁就是各光管之間用鰭片或扁鋼焊接成的一管屏。扁鋼焊接成的一管屏。第12頁/共60頁第13頁/共60頁圖圖2-2 煤粉爐水冷壁煤粉爐水冷壁1-水冷壁水冷壁 2-鍋筒鍋筒 3-防渣管防渣管 4-爐墻爐墻 5-下降管下降管 6-集箱集箱 7-爐墻爐墻 8-水冷壁管水冷壁管 9-燃燒室燃燒室n 光管水冷壁u在中小容量鍋爐上用得比較廣泛的是光管水冷壁。第14頁/共60頁 光管水冷壁一

4、般貼近爐膛四壁，互相平行地垂直布置，上部與鍋筒或上集箱連接，下部與下集箱相連。 圖圖2-3 整排水冷壁結(jié)構(gòu)整排水冷壁結(jié)構(gòu)第15頁/共60頁n 光管水冷壁的結(jié)構(gòu) 水冷壁一般貼近爐墻布置的平行并列管，上部與鍋筒或上集箱連接，下部與下集箱相連。 水冷壁通常是以外徑d51（工業(yè)鍋爐）60（大鍋爐）mm的無縫鋼管組成，材料為20A。 管壁壁厚視工作壓力而定，一般為35mm。如：中壓鍋爐管子尺寸為603，高壓鍋爐為605。 節(jié)距S：相鄰兩管中心線之間的距離。管墻距e：管子中心線與爐墻之間的距離。 工業(yè)鍋爐 S/d=22.5 e/d=0.50.8 電站鍋爐 S/d=1.21.6 e/d=0.51.0第16頁

5、/共60頁n光管式水冷壁優(yōu)點：制造、安裝簡單。n缺點：保護爐墻的作用小，爐膛漏風嚴重。第17頁/共60頁第18頁/共60頁xdSsnlxdAAlsjln第19頁/共60頁 在大容量鍋爐中，較多的采用了膜式水冷壁，它將爐墻全部遮蔽。 膜式水冷壁第20頁/共60頁u 目前，膜式水冷壁大多是由光管和鰭片（扁鋼條）焊接而成。 第21頁/共60頁u采用在鋼廠軋制和擠壓的鰭片管而制成的膜式水冷壁（圖2-6） ，只在大批量生產(chǎn)時才比較經(jīng)濟。圖2-6 軋制鰭片管的焊接第22頁/共60頁 第23頁/共60頁gogbqq 第24頁/共60頁u 爐膛密封性好，漏風量少，爐膛可采用微正壓燃燒。u 可降低鍋爐的排煙熱損

6、失，從而提高鍋爐的熱效率。u 對爐墻保護好，爐墻溫度大大降低，可使其厚度減薄，減輕重量和簡化爐膛結(jié)構(gòu)。u 可縮短起動和停爐時間。第25頁/共60頁鋼管加扁鋼工藝制造的膜式水冷壁第26頁/共60頁第27頁/共60頁第28頁/共60頁u 通常是在水冷壁管上焊有較多612mm，長2025mm的銷釘（或稱抓釘），外涂鉻礦砂耐火塑料（97鉻礦砂和3耐火粘土，再加上67的水玻璃） 圖2-7 衛(wèi)燃帶的構(gòu)造1-水冷壁管 2-銷釘3-鉻礦砂耐火塑料第29頁/共60頁第30頁/共60頁DG670/140型鍋爐第31頁/共60頁u 增加了水平連接煙道的長度，并空出了凝渣管束的位置，可以在不增加鍋爐深度（指左右方向）

7、的情況下布置更多的過熱器受熱面，通常這個部位用以布置屏式過熱器。 u 增加爐膛充滿度，改善煙氣流沖刷屏式過熱器的空氣動力特性，增加橫向沖刷的作用，增加煙氣流程，加強煙氣混合，使煙氣流沿著煙道高度分布趨于均勻。 第32頁/共60頁u折焰角的突出部分一般為為爐膛深度的30左右。u一般取圖2-8 折焰角結(jié)構(gòu)a)HG-230/100-6型鍋爐b)HG-410/100-1型鍋爐1-上升管 2-集箱 3-連接管4-三叉管 5-節(jié)流小孔 6-剛性管7545,4525第33頁/共60頁 水冷壁的熱膨脹問題：圖2-10 水冷壁管的吊拉件示意圖a)安裝時的位置 b)運行時的位置1-水冷壁管 2-拉鉤 3-膨脹間隙

8、 4-支架 5-張力構(gòu)件第34頁/共60頁3.3 鍋爐管束型受熱面 3.3.1 鍋爐管束 3.3.2 凝渣管束第35頁/共60頁n 采取鍋爐管束的原因 在低壓小型鍋爐中，由于鍋爐的工作壓力低，水在汽化過程中所吸收的熱量汽化熱所占比例較大，僅靠爐膛水冷壁吸熱量不能滿足蒸發(fā)吸熱的要求，因此在爐膛出口后面還要裝設較多的蒸發(fā)受熱面即鍋爐管束。 第36頁/共60頁u鍋爐管束是一種蒸發(fā)受熱面，設置在鍋爐爐膛出口。通常采用上下雙鍋筒結(jié)構(gòu)，管子兩端脹接或焊接在上下鍋筒上。u由于工作壓力低，鍋筒壁不太厚，制造容易，采用雙鍋筒結(jié)構(gòu)是比較經(jīng)濟的。為簡化制造工藝，在設計時通常使管子形狀盡量標準化，如選用相同的彎管半徑

9、。 圖2-11 小型鍋爐蒸發(fā)管束簡圖n 鍋爐管束的結(jié)構(gòu)第37頁/共60頁u鍋爐管束可以錯列布置（用于小型水管鍋爐中機械通風時），其優(yōu)點是傳熱效果好，節(jié)約鋼材。也可順列布置（小型水管鍋爐中自然通風時），以便于吹灰與清灰，減少煙氣流動阻力第38頁/共60頁u采用管束結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)煙氣對受熱面的橫向沖刷，在管束中用耐火磚把煙道隔成幾個流程，隨煙氣溫度的降低，各流程通道截面積應逐漸減小，以保證各流程的煙氣速度相近。圖2-12 鍋爐管束流程布置圖第39頁/共60頁 鍋爐采用型布置時，后墻水冷壁要通過水平煙道，通常節(jié)距S較小，易結(jié)渣。為此，需把后墻水冷壁通過水平煙道的管子節(jié)距拉大，拉稀，形成凝渣管束，以防渣。

10、 第40頁/共60頁凝渣管束的作用圖2-13 國產(chǎn)120t/h中壓煤粉鍋爐凝渣管束第41頁/共60頁u由后墻水冷壁拉稀而成。u采用大節(jié)距，所用的橫向、縱向相對節(jié)距多在以下范圍內(nèi)：13 5sd23 5sd第42頁/共60頁 鍋爐爐膛出口管束布置簡圖圖2-14 鍋爐爐膛出口管束布置簡圖a)中壓鍋爐帶凝渣管束的布置 b)高壓鍋爐帶屏式過熱器的布置1-凝渣管束 2-過熱器 3-后水冷壁吊掛管 4-屏式過熱器第43頁/共60頁 3.4.1 水平圍繞上升管帶型 3.4.2 多次垂直上升管屏型 3.4.3 多彎道立式或水平式管帶型 3.4.4 直流鍋爐水冷壁的應用與發(fā)展第44頁/共60頁第45頁/共60頁第

11、46頁/共60頁第47頁/共60頁u管內(nèi)工質(zhì)的汽水分層問題。試驗指出，傾斜角為5o以上時，由汽水分層而造成的管子上下壁溫差已較小，若傾斜角達911o時，汽水分層就不再發(fā)生。u結(jié)構(gòu)布置上的問題。角度太大，又將造成結(jié)構(gòu)布置上的困難。u國內(nèi)的設計約915o之間。u但是對于汽水分層問題，還可以用選擇較高的質(zhì)量流速來避免，所以即使是水平布置部分，只要管子中工質(zhì)具有足夠的質(zhì)量流速，亦不致發(fā)生嚴重的汽水分層。13 5sd23 5sd第48頁/共60頁u與鍋爐的容量有關。為了使流動阻力不致太大，每根管圈內(nèi)的流速在保證水動力穩(wěn)定及不發(fā)生汽水分層等的前提下不宜過高。對于容量大的鍋爐，輻射受熱面平行聯(lián)接的管子數(shù)目就要多些。如果用單回路管帶，則管帶寬度太寬，管子之間的熱偏差較大，為此，容量較大的鍋爐宜用雙回路管帶，或四回路管帶。第49頁/共60頁u水冷壁的管徑一般為2550rnm。管徑的選擇主要考慮金屬的經(jīng)濟性及工作可靠性。從經(jīng)濟性角