省煤器与空气预热器的联合布置

7.3.3　省煤器与空气预热器的联合布置

一般来说，在锅炉的尾部受热面中，烟气的流量大于空气的流量。又因为烟气中有水分，CO₂等，致使烟气的热容量大于空气的热容量。所以烟温下降速度小于空气升温速度。见图7.55。若要求的预热空气温度较高，空气出口温压将很小，受热面积将很庞大，很不经济，当预热空气温度高到一定程度时，出口温压有可能是零，单级空预器将无法将空气预热到更高温度。

图7.55　空气预热器中烟气、

空气温度变化示意图

为了使受热面用得较为经济，空气出口端温压一般不宜低于25～30℃。若忽略散热，热平衡式为

ω_y（θ′_ky－θ_py）＝ω_k（t_rk－t_lk）

式中ω_y和ω_k分别为烟气和空气的热容量。

由于θ′_ky＝t_rk＋

代入上式，得

对于干燃料≈0.8，当＝30℃，t_lk＝30℃时，则单级空预器可达到的最高t_rk为

于是

若水分较大，≈0.7时，

我们知道，当燃用劣质燃料、无烟煤及液态排渣时，一般要求t_rk＝350～420℃，此时必须采用省煤器和空气预热器的双级配合布置方案，采用单级空气预热器达不到预热空气温度的要求。

如图7.56，若第一级空预器空气出口的温压取值较小，即在第一级空气预热器中将空气预热到较高的温度，则第一级省煤器给水入口的温压的数值将较大，有利于省煤器受热面的缩小，但不利于空预器。反之则有利于空气预热器，而不利省煤器。这是一个局部优化问题。

考虑第一级省煤器和第一级空气预热器的交界处。若使空气预热器每多吸收热量ΔQ，

图7.56　省煤器、空气预热器双级配合时烟气温度和工质温度的变化即将第一级省煤器和第一级空气预热器的分界点向烟气高温区移动相应的位置，空气预热器投资增加ΔY_ky；反之，使省煤器的吸热量也增加ΔQ，即将分界点向烟气低温区移动相应位置，省煤器增加投资ΔY_sm。

当ΔY_sm＞ΔY_ky时，表示提高第一级空气预热器的出口空气温度还会有利一些，投资还可能减少。反之，当ΔY_sm＜ΔY_ky时，将第一级空气预热器出口温度降低会更有利些。只有ΔY_sm＝ΔY_ky时才最佳。

设省煤器和空气预热器每m²受热面的造价分别为y_sm与y_ky，当它们多吸收ΔQ的热量时增加的受热面分别为ΔH_sm与ΔH_ky，则

现已知

于是

最佳时

则有

在实际情况下

因此

前已讲过，一般希望>≮25～30℃，由上式，则有

由图7-45

最终有

t_rk＝t_gs＋（10～15）　℃

这就是最佳的第一级空气预热器预热温度。有了t_rk，即可决定Q_kyI，因而也就决定了θ′_kyI。

一般来说，当要求的t_rk＞300℃并采用管式预热器时，宜双级布置；当采用回转式时，t_rk＞350℃，宜双级布置。

总之，锅炉尾部受热面布置原则可总结为图7.57所示结构。

图7.57　尾部受热面双级布置的原则

复习思考题

1.水冷壁、锅炉管束、省煤器、过热器、再热器、凝渣管、空气预热器的作用是什么？

2.水冷壁、省煤器、过热器、空气预热器可分为哪几类？各有什么优缺点？

3.水冷壁、锅炉管束、省煤器、过热器、再热器、凝渣管、空气预热器都是锅炉必不可少的部件吗？试述什么情况下必须布置，而有些情况下可以不布置。

4.为什么有些锅炉必须同时布置有空气预热器和省煤器而有些可以没有？为什么有时必须将空气预热器和省煤器交错双级布置？

5.对蒸汽温度调节方法有哪些基本要求？试述蒸汽温度调节的工作原理，为什么有些锅炉必须有减温器？什么样的锅炉可以没有或不装减温器？

6.说明锅炉负荷、给水温度、燃料性质、过量空气系数对汽温的影响。

7.对比烟气侧汽温调节与蒸汽侧汽温调节的工作原理及其优缺点。

8.请分别举例说明烟气侧调节方法和蒸汽侧调节方法，并说明各自的特点。

主要参考文献

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