鍋爐受熱面的傳熱分析受熱面的組成及工作環(huán)境01受熱面?zhèn)鳠徇^程的特點(diǎn)02目

錄Content各受熱面?zhèn)鳠徇^程0301受熱面的組成及工作環(huán)境鍋爐受熱面的傳熱分析1-水冷壁；2-前屏過熱器；3-后屏過熱器；4-高溫過熱器；5-低溫過熱器；6-高溫再熱器；7-低溫再熱器；8-省煤器；9-空氣預(yù)熱器鍋爐受熱面的傳熱分析在煙氣側(cè)，冷空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱后送入爐膛，在爐膛內(nèi)，燃料與熱空氣混合燃燒后生成高溫?zé)煔?，?jīng)水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等設(shè)備依次放熱冷卻后排出爐外。在工質(zhì)側(cè)，給水經(jīng)省煤器加熱后送入汽包，由汽包經(jīng)下降管到爐膛底部的下聯(lián)箱，再經(jīng)水冷壁加熱生成飽和蒸汽重新進(jìn)入汽包，汽包里的飽和蒸汽被依次引入屏式過熱器、低溫過熱器和高溫過熱器后，送入汽輪機(jī)高壓缸，高壓缸的排汽又送入鍋爐再熱器加熱，然后送入汽輪機(jī)中壓缸。空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱后，一部分送入制粉系統(tǒng)干燥并輸送煤粉，另一部分送入鍋爐爐膛助燃。02各受熱面?zhèn)鳠徇^程的特點(diǎn)鍋爐受熱面的傳熱分析

(1)由于布置的位置不同，換熱方式各不相同。水冷壁、屏式過熱器主要以輻射換熱為主，也稱輻射式受熱面；高、低溫過熱器、再熱器，輻射和對流都有明顯作用，也稱半輻射式受熱面；而省煤器和空氣預(yù)熱器，因煙氣溫度較低，流速較高，則以對流為主，也稱對流受熱面。(2)各換熱器熱負(fù)荷的數(shù)值相差較大，爐膛的熱負(fù)荷最高，一般在104W/m2的數(shù)量級，空氣預(yù)熱器的最小，一般(1200~2300)W/m2。為了保證受熱面的安全，布置在爐膛內(nèi)的輻射式、半輻射式受熱面，均采用較高的質(zhì)量流速。鍋爐受熱面的傳熱分析(3)各換熱器采用不同流動(dòng)型式?？諝忸A(yù)熱器、省煤器為了提高冷空氣、給水的溫度，總流布置成逆流。低溫過熱器與再熱器為了減少換熱器體積，節(jié)省金屬材料，也采用逆流布置。但超高壓鍋爐高溫過熱器采用的是低溫段逆流、高溫段順流的綜合布置，這主要是因?yàn)楦邷囟尾贾迷跓煔鉁囟容^高的地方，從安全運(yùn)行的角度出發(fā)，蒸汽出口處的管壁溫度不能超出材料的承受能力，采用順流，可避開冷熱流體的最高溫度集中在換熱器的同一端。鍋爐受熱面的傳熱分析

(4)各換熱器平均溫差都較大。水冷壁內(nèi)工質(zhì)平均溫度約343℃，火焰平均溫度超過1200℃，溫差較大，平均溫差較小的省煤器也超過150℃。為了受熱面安全，大型機(jī)組燃燒器附近的水冷壁常采用內(nèi)螺紋管。(5)各換熱器傳熱系數(shù)都不大。從表中可以看出，傳熱系數(shù)最低的是空氣預(yù)熱器，K值約20W/(m2·℃)，最高的是低溫省煤器，K值不超過85W/(m2·℃)，其余受熱面的傳熱系數(shù)介于這二者之間。03各受熱面?zhèn)鳠徇^程鍋爐受熱面的傳熱分析1.水冷壁的傳熱過程水冷壁的基本作用為：吸收爐膛內(nèi)火焰的熱量，保護(hù)鍋爐爐墻。鍋爐受熱面的傳熱分析2.過熱器的傳熱過程按照傳熱方式，過熱器可分為輻射、半輻射及對流三種型式，過熱器的蒸汽高溫段采用對流式，低溫及中溫段采用輻射或半輻射。鍋爐受熱面的傳熱分析液態(tài)居中，因此當(dāng)氣體離液態(tài)區(qū)越遠(yuǎn)，分子間距越大分子間作用力越小，就可以看做理想氣體。煙氣側(cè)的復(fù)合換熱，對于輻射式過熱器簡化為輻射換熱方式，對于對流式過熱器簡化為對流換熱方式，對于半輻射式過熱器則對流換熱和輻射換熱均要考慮。鍋爐受熱面的傳熱分析3.再熱器的傳熱過程再熱器實(shí)際上就是一種中壓過熱器，其工作原理與過熱器是相同的。與過熱器相比，再熱蒸汽壓力低，蒸汽比容大，密度小，放熱系數(shù)比過熱蒸汽小得多。再熱蒸汽對管壁的冷卻能力差，管壁溫度超過管中蒸汽溫度的程度大于過熱蒸汽。煙氣側(cè)的復(fù)合換熱，對于輻射式再熱器簡化為輻射換熱方式，對于對流式再熱器簡化為對流換熱方式，對于半輻射式再熱器則對流換熱和輻射換熱均要考慮。鍋爐受熱面的傳熱分析4.省煤器的傳熱過程省煤器布置在鍋爐尾部煙道，利用鍋爐煙溫較低的尾部煙氣的熱量加熱鍋爐給水。省煤器多臥式布置在尾部煙道中，利用水在蛇形管內(nèi)自下而上流動(dòng)，煙氣在管外自上而下橫向沖刷管壁，以實(shí)現(xiàn)煙氣與給水之間的熱量交換。鍋爐受熱面的傳熱分析5.空氣預(yù)熱器的傳熱過程空氣預(yù)熱器是利用鍋爐尾部煙氣熱量來加熱燃燒所需空氣的一種熱交換裝置。凝汽器的傳熱分析凝汽器的傳熱分析凝汽器的主要功能是在汽輪機(jī)的排汽部分建立一個(gè)較低的背壓，使蒸汽能最大限度地做功，并接受汽輪機(jī)排汽使之冷卻成凝結(jié)水。凝汽器利用水或空氣作為冷卻工質(zhì)，直接或間接同蒸汽接觸，將蒸汽凝結(jié)成水。凝汽器的傳熱分析01凝汽器傳熱的強(qiáng)化02目

錄Content01凝汽器的傳熱分析凝汽器的傳熱分析目前大多數(shù)發(fā)電機(jī)組采用表面式凝汽器。表面式凝汽器中汽輪機(jī)排汽在冷卻表面一側(cè)凝結(jié)，而冷卻工質(zhì)在冷卻表面另一側(cè)流動(dòng)，互不接觸。一般表面式凝汽器以水為冷卻介質(zhì)。其優(yōu)點(diǎn)是傳熱系數(shù)高，能建立高真空，且能保持凝結(jié)水潔凈；缺點(diǎn)是消耗大量有色金屬，制造成本高。凝汽器的傳熱分析若考慮污垢的產(chǎn)生，表面式凝汽器傳熱過程包含以下五個(gè)環(huán)節(jié)：總熱阻包括管外表面上蒸汽凝結(jié)換熱熱阻、銅或不銹鋼管壁的導(dǎo)熱熱阻、管內(nèi)冷卻水的對流換熱熱阻、管內(nèi)外表面的污垢熱阻幾部分。凝汽器的傳熱分析凝汽器運(yùn)行一段時(shí)間后，換熱面上會(huì)積起水垢、污泥、油污之類的覆蓋物垢層，有時(shí)還由于換熱面與流體的相互作用發(fā)生腐蝕而引起覆蓋物垢層。所有這些覆蓋物都表現(xiàn)為附加熱阻，使減小換熱性能下降。由于垢層厚度及其導(dǎo)熱系數(shù)難于確知，通常用他表現(xiàn)出來的熱阻值來計(jì)算。02凝汽器傳熱的強(qiáng)化凝汽器的傳熱分析當(dāng)實(shí)際氣體的溫度較高、壓力較低時(shí)，氣體的比體積比較大，這時(shí)就可以忽略分子本身體積及分子之間的相互作用力，作為理想氣體來處理。凝汽器在額定工況下運(yùn)行時(shí)，傳熱系數(shù)大致在2000~4000W/(m2·℃)范圍，比鍋爐受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大很多。銅管的熱阻是很小的，其余三部分熱阻相差不大，為增強(qiáng)凝汽器的傳熱，應(yīng)從減小這三項(xiàng)熱阻考慮，目前所采取的措施有：(1)減小銅管內(nèi)側(cè)冷卻水對流換熱熱阻1/α2。采用的方法是保證管內(nèi)冷卻水維持一定的流速，通常管內(nèi)平均流速在1.5m/s~2.5m/s之間，使管內(nèi)流體處于旺盛紊流階段，以提高冷卻水對流換熱系數(shù)，凝汽器的傳熱分析(2)減小污垢熱阻rf。采用的方法有在冷卻水中加化學(xué)藥劑以緩減結(jié)垢，定期清洗冷卻管(如圖2.2-10)，減少污垢。凝汽器的傳熱分析(3)減小銅管外側(cè)蒸汽凝結(jié)換熱熱阻1/α1。提高或維持蒸汽凝結(jié)的高強(qiáng)度換熱，采用的措施有如下幾種：1)合理布置管束，采用叉排或輻向排列，以減小上面管子的凝結(jié)水下落對下面管子凝結(jié)換熱的影響；2)