任课教师,张 晓 梅
华中科技大学能源学院
,电站锅炉,
,电站锅炉, 内容提要
? 第一章 绪论
? 第三章 煤粉制备
及其系统
? 第五章 煤粉炉与
燃烧设备
? 第七章 锅炉受热面
烟侧运行问题
? 第九章 汽包及蒸汽
净化
? 第二章 锅炉燃料及
热力辅助计算
? 第四章 燃烧过程的
基本理论
? 第六章 锅炉受热面
及其工作特点
? 第八章 锅炉水动力
特性与传热
? 第十二章 锅炉本体的
设计与布置
第六章 锅炉受热面及工作特点
锅炉蒸发受热面及系统
? 水冷壁结构
? 锅炉水循环系统
? 直流锅炉水冷壁
过热器与再热器
? 过热器与再热器的结构形式
? 蒸汽温度调节
? 热偏差
? 亚临界锅炉蒸汽系统典型布置
尾部受热面
? 省煤器及布置
? 空气预热器的类型
水冷壁 分 光管壁、膜式壁 两种 膜式壁炉膛气密性好,可减少漏风,降
低热损失,提高锅炉效率，并可降低受热面金属耗量和炉墙重量，便于采
用悬吊结构
水冷壁的结构
1/1
内螺纹管水冷壁
工质在管内流动时
产生强烈的扰动。
可有效防止膜态沸
腾产生，避免管壁
超温。用于炉内高
热负荷区域的膜式
水冷壁，确保水冷
壁安全可靠
自然循环锅炉水循环系统
大容量锅炉沿炉膛周界热负荷分布不
均，造成水冷壁吸热不均。为提高水循环
可靠性 将水冷壁划分为独立的循环回路
SG1025/18.1锅炉水冷壁根据炉膛水平
截面热负荷分布曲线共分为 32个循环回路。
前、后、两侧各 6个回路，四个炉角各 2个
回路
1/4
自然循环锅炉水循环系统
后水冷壁上部 常作成一个折焰角,同时拉
出部分管束作为 后墙悬吊管
折焰角 可增加水平烟道长度，改善炉膛出
口烟气的空气动力特性，增长烟气流程，强
化烟气的混合
水冷壁上部通过上集箱固定在支架上，下
部则悬挂着下集箱,可自由膨胀
燃烧器区域布置 卫燃带,以提高炉膛温度
在四面墙的高热负荷区域 采用了内螺纹管，
以保证水冷壁工作的安全性
2/4
自然循环锅炉水循环系统
给水 由省煤器经 汽包 分别进入 4个大直
径集中 下降管,其下端分别接一个 分配器,
并通过 96根 供水管 与 32个 下集箱 相连。然
后经 32组 648根 膜式水冷壁、折焰角、后墙
水冷壁悬吊管、水平烟道底部、后墙排管
向上流动，水被逐渐加热形成 汽水混合物,
通过 26个 上集箱 106根 导汽管 被引入汽包，
进行汽水分离
饱和蒸汽 由 18根连接管引入顶棚过热器
进口集箱；
饱和水 留在汽包下部，连同不断送入汽
包的给水一起进入下降管
3/4
4/4
强制循环锅炉水循环系统
4根 大直径集中下降管 2从 汽包 底
部引出并与 汇集联箱 3连接,循环泵
4通过吸入短管与汇集联箱相连，每
台循环泵通过 2根 出水管 6与 环形下
水包 7（由前、后、左右四侧水包组
成）的 前下水包 连接。 经由 890根
水冷壁管, 5个 上集箱 和 48根 导汽管，
回到 汽包。
汇集联箱可均衡各循环泵的入口
流量，有利于提高循环泵运行的可
靠性
螺旋管圈型水冷壁
直流锅炉水冷壁 形式主要有 螺旋管圈型 和 垂直上升管屏型
螺旋管圈型水冷壁 由若干根水冷壁组成管带, 沿炉膛四面倾斜上升,
无水平段, 各管带均匀地分布在炉膛四壁, 任一高度上所有管带的受热几
乎完全相同
螺旋管圈型水冷壁的特点
? 热偏差小, 炉膛四周热负荷
不均不会增大工貭热偏差
? 可减轻传热恶化的影响, 可
根据需要获得足够高的工质质
量流速
3/6
螺旋管圈型水冷壁
?防止管壁超温,工质焓值较高的管段处在热负荷较低的炉膛上部
?金属耗量小,无下降管及中间联箱
?适应锅炉变压运行的要求 可在变压运行中解决汽水两相分配不均问
题，同时可在低负荷下维持足够的工质质量流速，可不采用内螺纹管
缺点是大机组沿炉膛高度管带中各管之间热偏差较大，制造安装困难，
工作量大，承重能力差，悬吊难
4/6
UP型垂直上升管屏水冷壁
UP型垂直上升管屏 包括一次上升和上升 -上升
一次上升型 （ a） 给水一次流经全部四面墙水冷
壁管屏, 没有下降管, 管屏沿高度分为上, 中和下
部三个辐射区, 各区段之间设有混合器, 用以消除
平行管子间的热偏差
系统简单, 流动阻力小；相邻管屏外侧管间壁温
差较小；可采用全悬吊结构；水力特性较为稳定
上升 -上升型 （ b） 炉膛下部高热负荷区域布置
两个串联回路, 用于提高管内工质质量流速以避免
流动异常和传热恶化
3/4
（ a）（ b）
FW型 垂直上升管屏水冷壁
多次垂直上升管屏 炉膛下部高热负荷区域减小管屏的宽度, 炉外加设
下降管, 形成多次垂直上升；在上部较低热负荷区, 仍采用一次垂直上升
管屏
4/4
FW型垂直上升管屏 为多次垂直上升管屏
多次垂直上升管屏的特点
? 既可保证高热负荷区有较高的质量流速, 达到充分冷却的目的；又可
减少水冷壁的流动阻力；同时可避免采用刚度差的小直径管
? 有不受热的下降管, 工质流程长, 系统阻力较大；
? 相邻两屏内工质的含汽率不同, 管间壁温差大, 使各屏热膨胀不同 。
应尽量减少管屏串联的次数
对流式过热器和再热器
由蛇形管及进出口联箱组成,可分为 立式, 卧式布置；顺流, 逆流和混
合流连接；顺列, 错列排列
1/3
大容量锅炉对流受热面的主要特点
? 连接管和蛇形管采用 φ 60,φ 63等较大的管径，以增强管子刚性，降低
受热面阻力
? 蛇形管均采用不同管径、不同壁厚的异种钢焊接管，以适应不同热负荷
区域的需要
? 蛇形管多采用顺列排列，管束的外表积灰很容易被吹灰器清除，可有效
防止受热面污染
? 管内工质应保持一定的质量流速，以保证金属管壁得到充分的冷却
半辐射、辐射式过热器与再热器
半辐射式受热面布置在炉膛出口烟窗处,
既吸收炉内辐射热, 又吸收烟气的对流热
2/3
做成挂屏形式，由 U型管及进出口联箱构成
辐射式受热面布置在炉膛上部的
前墙和两侧墙的前半部或布置在炉
膛顶部或悬挂在炉膛上部靠近前墙
处, 分别称为墙式, 顶棚式和前屏
（ 分隔屏 ） 。 直接吸收炉膛辐射热
半辐射、辐射式过、再热器
作用
? 改善工质汽温特性
? 降低锅炉金属耗量
? 降低炉膛出口烟温,防止排列密集的对流受热面结渣
? 消除气流的残余扭转，减少沿烟道宽度的热偏差
? 前屏可对炉膛出口 烟气起阻尼和分割导流作用
改善受热面工作条件的措施
? 布置在远离火焰中心的炉膛上部；
? 作为低温级受热面；
? 采用较高的质量流速
3/3
锅炉负荷
蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系称之为汽温特性, 采用不同传热方
式的过热器与再热器, 汽温变化特性不同
运行中影响汽温的因素
1/8
? 对流受热面 锅炉负荷 D增加, 流经
对流受热面烟速和烟温提高, 工质焓增
升高, 出口蒸汽温度上升, 图中曲线 2
? 辐射受热面 锅炉负荷 D增加, 煤耗量 B相应增加, 炉内辐射热 Qf 并
不按比例增多, Qf /D 减少, 辐射受热面中蒸汽的焓增相对减少, 出
口蒸汽的温度下降, 图中曲线 1,炉膛出口烟温因此上升
? 采用辐射一对流式受热面, 可获得较
为平坦的汽温变化特性, 减小汽温调节
幅度, 提高机组对负荷变化的适应性
运行中影响汽温的因素
过量空气系数 α
α 增加, 炉膛温度水平降低, 导致辐射受热面出口汽温降低；对流受
热面 出口过热汽温升高
2/8
给水温度 tgs
tgs降低, 煤耗量 B增加, 炉内烟气量增加, 出口烟温增加, 对流受热
面出口 蒸汽温度因此升高 。 辐射式受热面的出口汽温影响不大
燃料性质
燃煤中的 M和 A增加, 煤耗量 B增加, 对流受热面 出口汽温升高 。 煤粉
变粗时, 煤粉在炉内燃烬时间增长, 火焰中心上移, 导致汽温升高
受热面污染情况
过热器之前的受热面发生积灰或结渣时, 进入过热器区
域的烟温增高, 过热汽温上升； 过热器本身严重积灰, 结
渣或管内结垢时, 导致汽温下降
运行中影响汽温的因素
3/8
燃烧器的运行方式
摆动燃烧器喷嘴向下倾斜或多排燃烧器从上排喷嘴切换
至下排, 由于火焰中心下移, 会使汽温下降 。 反之, 汽温
则会升高
汽温调节
运行中规定汽温偏离额定值的波动不能超过一 10℃ ～十 5℃
? 汽温过高, 金属的许用应力下降, 危及机组的安全运行；
? 汽温下降,循环热效率降低；再热汽温变化过于剧烈，还会引起汽
机中压缸的转子与汽缸之间的相对胀差变化，汽机振动增大
? 蒸汽侧调节 通过改变蒸汽热焓调节汽温, 主要有喷水减温器
4/8
? 烟气侧调节 通过改变锅炉内辐射受热面和对流受热面的吸热量分
配比例的方法 （ 如烟气再循环, 摆动燃烧器 ） 或改变流经过热器, 再
热器烟气量的方法 （ 如分隔烟气挡板 ） 调节汽温
蒸汽调温的主要方式
喷水减温器是将清洁度很高的水直
接喷入过热蒸汽中以降低汽温
喷水减温装置通常安装在过热器连
接管道或联箱中, 一般为 2～ 3级
主要有旋涡式, 多孔喷管式两种
喷水量约为锅炉容量的 3%～ 5%,可
使汽温下降 50～ 60℃
结构简单, 调节灵敏 。 可靠性高
喷水减温方法
5/8
分隔道挡板
用挡板将尾部烟道分隔成两
个并列烟道, 其一布置再热器,
另一侧布置过热器
6/8
调节布置在受热面后的烟气
挡板开度, 可改变流经两烟道的
烟气量达到调节再热汽温的目的
结构简单, 操作方便但延迟
较大, 挡板宜布置在烟温低于
400 OC 的区域, 以免烧坏
烟气再循环
采用再循环风机从锅炉尾部低
温烟道中 (一般为省煤器后 )抽出
一部分温度为 250～ 350O C的烟气,
从炉膛底部 (如冷灰斗下部 )送回
到炉膛, 用以改变锅炉内辐射和
对流受热面吸热量的比例, 从而
达到调节汽温的目的
7/8
耗电量增大, 风机磨损大 。
国内多用于燃油锅炉
改变火焰中心位置
摆动式燃烧器
燃烧器上下摆动土 20～ 300,炉膛出口烟温变化约 110～ 140℃,
调温幅度可达 40～ 60℃
燃烧器上倾角过大会增加燃料的未完全燃烧损失；下倾角过大又
会造成冷灰斗的结渣
停用各层燃烧器
调温幅度较小, 一般应与其它调温方式配合使用
8/8
热偏差的概念
1/6
令 η q = ； η F = ； η G =
则有
式中,η q, η F 和 η G 分别为吸热、结构和流量不均匀系数
pjp qq pjP FF
)46(GFq ?????? ?
pjp GG
显然, 越大, 偏差管与管组工质平均温度偏差越大, 偏差管易超温?
式中,△ hp 为偏差管焓增, △ hp = qpFp/Gp,kJ/kg
△ h0 为管组平均焓增, △ h0 = q0F0/G0,kJ/kg
q,F,G 分别为管外壁热负荷, 受热面积及工质流量
热偏差是沿烟道宽度方向并列管子间因吸热不均和工质流量不均引起的
偏差管蒸汽焓增大于管组平均值的现象, 用热偏差系数 φ 表示
)36(hh pjp ????? ?
沿烟道宽度方向烟气速度场和温度场不均匀 炉
膛四壁水冷壁的吸热与粗糙表面使炉壁附近烟气温
度及流速远比火焰中心低, 并延伸到对流烟道
烟气侧热力不均（吸热不均）
2/6
烟气走廊 并列过热器管中管排间较大的节距形成
受热面不同程度的污染
燃烧器负荷不一致, 火焰中心偏斜；炉膛上部或过热器局部地区发生 煤
粉再燃烧
炉膛出口烟气流的残余扭转
pj
p
q q
q
??
各并列管圈进, 出口压降 △ p 取决于沿进, 出口联箱长度方向
压力的变化, 而后者又取决于受热面的连接方式, Z形连接方式各
并列管圈的 △ p 偏差最大, 多管连接方式最小
△ p大的管圈, 蒸汽流量大, △ p 的偏差造成各管流量的不均
3/6
工质侧水力不均（流量不均）
= =
）（ 76K
K
pjpp
ppjpj ?
???
???
?pj
p
G
GG?
工质比容 υ 并列管受热不均时, 受热强的管吸热量多, 比容 υ 增
大, 蒸汽流量减小
管圈的阻力特性 K 与管子的结构尺寸, 粗糙度等有关, 管圈的 K值
越大, 即阻力越大, 流量越小
工质侧 水力 不均（流量不均）
发生热偏差时, 平列管子中吸热量大的管子, 热负荷较高
（ η q>1）, 工质流量又较小 （ η G <1）, 故工质焓增大, 管子出口
工质温度和管壁温度相应升高
4/6
即使各并列管圈 △ p,K相同, 因受热不均, 工质比容不同也将导
致流量不均, 使热偏差增大
)46(
G
Fq ?
?
???? ?= =
）（ 76KK
pjpp
ppjpj ?
???
??? ?
pj
p
G
GG?
减少热偏差的措施
5/6
运行中确保燃烧稳定；烟气均匀充满炉膛；适时投入吹灰器减少
积灰和结渣，沿炉膛宽度方向速度场和温度场尽量均匀
受热面分级 （ 段 ）
- ＝ （ -1）
在 一定的情况下, -
与 成正比, 将受热面分成多级,
每一级工质的平均焓增 减小,
偏差管出口汽温及管组平均汽温的
偏差相应减小
)86(h pj ?? ?ph? pjh?
? ph? pjh?
pjh?
pjh?
?
减少热偏差的措施
受热面各级之间通过中间联箱进行混合；联箱连接管左右交叉, 避免
前一级的热偏差延续到下一级而造成各级受热面热偏差的迭加
采用流量分配均匀的 U形或多管连
接方式
采用各种定距装置, 保证受热面节
距, 防止在运行中的摆动, 有效地消
除管, 屏间的, 烟气走廊,
根据管圈所处的热负荷 采用不同的
管径和不同壁厚的蛇形管管圈, 均匀
各管流量
6/6
再热器向炉膛内移动或靠近
采用摆动燃烧器的蒸汽系统
1/2
提高再热汽温的调节能力, 再热汽温的调节响应特性比较灵敏
再热器高温布置, 与采用烟气挡板调节方式相比, 再热器的受热面
积约减少 65 ％ ；再热蒸汽流阻控制在 0.2MPa以下
再热器受热面
较多且处于低温
烟道, 再热汽温
调节反应灵敏性
较差, 汽温达到
稳定的时间比摆
动燃烧器调温时
间略长
大部分过热器向炉膛内移动或靠近, 再热器受热面布置在对流传热较强
的水平烟道后部及尾部烟道中
采用烟气挡板的蒸汽系统
2/2
过热器高温布
置, 与摆动燃烧
器调温方式相比,
过热器受热面约
减少 25％
省煤器 及布置
省煤器 有铸铁式和钢管式 两种
1/1
钢管省煤器 由蛇形管及进出口联箱组成
? 蛇形管在烟道中垂直于前墙布置（ a）
管子支吊简单，水速较小；但对于倒 U
型锅炉，所有蛇形管靠近后墙部分磨损严
重
? 蛇形管在烟道中平行于前墙布置（ b）
只有后墙附近几根蛇形管磨损较大。但
水速较高,阻力较大
（ a） （ b）
管式空气预热器
管式空气预热器 由多根平行
错列钢管焊在上, 下管板上构
成立方形箱体
空气预热器 有 管式与回转式 两种
1/4
管式空气预热器 中烟气在管
内由上而下纵向流动, 空气从
管外横向流过, 两者成 交叉流
动 。 热量连续地由烟气通过管
壁传给空气
为强化传热, 在箱体水平方向
装有若干 中间管板, 以提高空
气流速
2/4
回转式空气预热器
受热面转动回转式预热器 （ 容克式 ）
主要由扁圆柱形蓄热体及烟, 风罩组
成
扁圆柱形转子从上到下被径向隔板
分成 12个大扇形格（ 300），每个大
扇形格又被许多块横向和径向短隔板
规则地分为许多小格仓，小格仓中放
满预先叠扎好的蓄热板
回转式空气预热器 分 受热面转动 和
风罩转动 ； 前者有二分仓和三分仓二
种，后者有单流道和双流道二种
3/4
二分仓回转式空气预热器
二分仓式回转空气预热器中 烟气从上方通过烟道和转子截面的 50%从
下方流出, 空气从另一 侧下方进入, 经风道和转子截面的 30～ 40%从上
方流出, 其余部分为两者之间的过渡区 （ 密封区 ）, 转子以每分钟 1～ 4
转的转速缓慢旋转, 每转一圈, 蓄热板吸, 放热各一次, 使烟气和冷空
气之间实现热交换
回转式空气预热器重量轻, 结构紧凑,
金属耗量小, 便于布置；蓄热板温度相对
较高可减轻低温腐蚀；空预器转子高度小,
便于清扫 。 但结构较复杂, 漏风量大
二分仓式回转空气预热器, 空气只有一
个通道, 出口热空气 （ 一, 二次风 ） 具有
相同的温度和压力
4/4
三分仓回转式空气预热器
三分仓回转式空气预热器 在二分仓
预热器的基础上, 将空气通道一分为
二, 用密封件将它们隔开, 成为各自
独立的一次风通道和二次风通道, 烟
气通道则与二分仓的相同
三分仓回转式空气预热器中 不同的
风机将两股空气送入预热器, 分别流
过被烟气加热的波形板受热面, 得到
不同温度, 压力的热风, 以满足燃料
燃烧的需要
三分仓回转式空气预热器 用于燃煤
锅炉常采用的冷一次风机系统
华中科技大学能源学院
,电站锅炉,
,电站锅炉, 内容提要
? 第一章 绪论
? 第三章 煤粉制备
及其系统
? 第五章 煤粉炉与
燃烧设备
? 第七章 锅炉受热面
烟侧运行问题
? 第九章 汽包及蒸汽
净化
? 第二章 锅炉燃料及
热力辅助计算
? 第四章 燃烧过程的
基本理论
? 第六章 锅炉受热面
及其工作特点
? 第八章 锅炉水动力
特性与传热
? 第十二章 锅炉本体的
设计与布置
第六章 锅炉受热面及工作特点
锅炉蒸发受热面及系统
? 水冷壁结构
? 锅炉水循环系统
? 直流锅炉水冷壁
过热器与再热器
? 过热器与再热器的结构形式
? 蒸汽温度调节
? 热偏差
? 亚临界锅炉蒸汽系统典型布置
尾部受热面
? 省煤器及布置
? 空气预热器的类型
水冷壁 分 光管壁、膜式壁 两种 膜式壁炉膛气密性好,可减少漏风,降
低热损失,提高锅炉效率，并可降低受热面金属耗量和炉墙重量，便于采
用悬吊结构
水冷壁的结构
1/1
内螺纹管水冷壁
工质在管内流动时
产生强烈的扰动。
可有效防止膜态沸
腾产生，避免管壁
超温。用于炉内高
热负荷区域的膜式
水冷壁，确保水冷
壁安全可靠
自然循环锅炉水循环系统
大容量锅炉沿炉膛周界热负荷分布不
均，造成水冷壁吸热不均。为提高水循环
可靠性 将水冷壁划分为独立的循环回路
SG1025/18.1锅炉水冷壁根据炉膛水平
截面热负荷分布曲线共分为 32个循环回路。
前、后、两侧各 6个回路，四个炉角各 2个
回路
1/4
自然循环锅炉水循环系统
后水冷壁上部 常作成一个折焰角,同时拉
出部分管束作为 后墙悬吊管
折焰角 可增加水平烟道长度，改善炉膛出
口烟气的空气动力特性，增长烟气流程，强
化烟气的混合
水冷壁上部通过上集箱固定在支架上，下
部则悬挂着下集箱,可自由膨胀
燃烧器区域布置 卫燃带,以提高炉膛温度
在四面墙的高热负荷区域 采用了内螺纹管，
以保证水冷壁工作的安全性
2/4
自然循环锅炉水循环系统
给水 由省煤器经 汽包 分别进入 4个大直
径集中 下降管,其下端分别接一个 分配器,
并通过 96根 供水管 与 32个 下集箱 相连。然
后经 32组 648根 膜式水冷壁、折焰角、后墙
水冷壁悬吊管、水平烟道底部、后墙排管
向上流动，水被逐渐加热形成 汽水混合物,
通过 26个 上集箱 106根 导汽管 被引入汽包，
进行汽水分离
饱和蒸汽 由 18根连接管引入顶棚过热器
进口集箱；
饱和水 留在汽包下部，连同不断送入汽
包的给水一起进入下降管
3/4
4/4
强制循环锅炉水循环系统
4根 大直径集中下降管 2从 汽包 底
部引出并与 汇集联箱 3连接,循环泵
4通过吸入短管与汇集联箱相连，每
台循环泵通过 2根 出水管 6与 环形下
水包 7（由前、后、左右四侧水包组
成）的 前下水包 连接。 经由 890根
水冷壁管, 5个 上集箱 和 48根 导汽管，
回到 汽包。
汇集联箱可均衡各循环泵的入口
流量，有利于提高循环泵运行的可
靠性
螺旋管圈型水冷壁
直流锅炉水冷壁 形式主要有 螺旋管圈型 和 垂直上升管屏型
螺旋管圈型水冷壁 由若干根水冷壁组成管带, 沿炉膛四面倾斜上升,
无水平段, 各管带均匀地分布在炉膛四壁, 任一高度上所有管带的受热几
乎完全相同
螺旋管圈型水冷壁的特点
? 热偏差小, 炉膛四周热负荷
不均不会增大工貭热偏差
? 可减轻传热恶化的影响, 可
根据需要获得足够高的工质质
量流速
3/6
螺旋管圈型水冷壁
?防止管壁超温,工质焓值较高的管段处在热负荷较低的炉膛上部
?金属耗量小,无下降管及中间联箱
?适应锅炉变压运行的要求 可在变压运行中解决汽水两相分配不均问
题，同时可在低负荷下维持足够的工质质量流速，可不采用内螺纹管
缺点是大机组沿炉膛高度管带中各管之间热偏差较大，制造安装困难，
工作量大，承重能力差，悬吊难
4/6
UP型垂直上升管屏水冷壁
UP型垂直上升管屏 包括一次上升和上升 -上升
一次上升型 （ a） 给水一次流经全部四面墙水冷
壁管屏, 没有下降管, 管屏沿高度分为上, 中和下
部三个辐射区, 各区段之间设有混合器, 用以消除
平行管子间的热偏差
系统简单, 流动阻力小；相邻管屏外侧管间壁温
差较小；可采用全悬吊结构；水力特性较为稳定
上升 -上升型 （ b） 炉膛下部高热负荷区域布置
两个串联回路, 用于提高管内工质质量流速以避免
流动异常和传热恶化
3/4
（ a）（ b）
FW型 垂直上升管屏水冷壁
多次垂直上升管屏 炉膛下部高热负荷区域减小管屏的宽度, 炉外加设
下降管, 形成多次垂直上升；在上部较低热负荷区, 仍采用一次垂直上升
管屏
4/4
FW型垂直上升管屏 为多次垂直上升管屏
多次垂直上升管屏的特点
? 既可保证高热负荷区有较高的质量流速, 达到充分冷却的目的；又可
减少水冷壁的流动阻力；同时可避免采用刚度差的小直径管
? 有不受热的下降管, 工质流程长, 系统阻力较大；
? 相邻两屏内工质的含汽率不同, 管间壁温差大, 使各屏热膨胀不同 。
应尽量减少管屏串联的次数
对流式过热器和再热器
由蛇形管及进出口联箱组成,可分为 立式, 卧式布置；顺流, 逆流和混
合流连接；顺列, 错列排列
1/3
大容量锅炉对流受热面的主要特点
? 连接管和蛇形管采用 φ 60,φ 63等较大的管径，以增强管子刚性，降低
受热面阻力
? 蛇形管均采用不同管径、不同壁厚的异种钢焊接管，以适应不同热负荷
区域的需要
? 蛇形管多采用顺列排列，管束的外表积灰很容易被吹灰器清除，可有效
防止受热面污染
? 管内工质应保持一定的质量流速，以保证金属管壁得到充分的冷却
半辐射、辐射式过热器与再热器
半辐射式受热面布置在炉膛出口烟窗处,
既吸收炉内辐射热, 又吸收烟气的对流热
2/3
做成挂屏形式，由 U型管及进出口联箱构成
辐射式受热面布置在炉膛上部的
前墙和两侧墙的前半部或布置在炉
膛顶部或悬挂在炉膛上部靠近前墙
处, 分别称为墙式, 顶棚式和前屏
（ 分隔屏 ） 。 直接吸收炉膛辐射热
半辐射、辐射式过、再热器
作用
? 改善工质汽温特性
? 降低锅炉金属耗量
? 降低炉膛出口烟温,防止排列密集的对流受热面结渣
? 消除气流的残余扭转，减少沿烟道宽度的热偏差
? 前屏可对炉膛出口 烟气起阻尼和分割导流作用
改善受热面工作条件的措施
? 布置在远离火焰中心的炉膛上部；
? 作为低温级受热面；
? 采用较高的质量流速
3/3
锅炉负荷
蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系称之为汽温特性, 采用不同传热方
式的过热器与再热器, 汽温变化特性不同
运行中影响汽温的因素
1/8
? 对流受热面 锅炉负荷 D增加, 流经
对流受热面烟速和烟温提高, 工质焓增
升高, 出口蒸汽温度上升, 图中曲线 2
? 辐射受热面 锅炉负荷 D增加, 煤耗量 B相应增加, 炉内辐射热 Qf 并
不按比例增多, Qf /D 减少, 辐射受热面中蒸汽的焓增相对减少, 出
口蒸汽的温度下降, 图中曲线 1,炉膛出口烟温因此上升
? 采用辐射一对流式受热面, 可获得较
为平坦的汽温变化特性, 减小汽温调节
幅度, 提高机组对负荷变化的适应性
运行中影响汽温的因素
过量空气系数 α
α 增加, 炉膛温度水平降低, 导致辐射受热面出口汽温降低；对流受
热面 出口过热汽温升高
2/8
给水温度 tgs
tgs降低, 煤耗量 B增加, 炉内烟气量增加, 出口烟温增加, 对流受热
面出口 蒸汽温度因此升高 。 辐射式受热面的出口汽温影响不大
燃料性质
燃煤中的 M和 A增加, 煤耗量 B增加, 对流受热面 出口汽温升高 。 煤粉
变粗时, 煤粉在炉内燃烬时间增长, 火焰中心上移, 导致汽温升高
受热面污染情况
过热器之前的受热面发生积灰或结渣时, 进入过热器区
域的烟温增高, 过热汽温上升； 过热器本身严重积灰, 结
渣或管内结垢时, 导致汽温下降
运行中影响汽温的因素
3/8
燃烧器的运行方式
摆动燃烧器喷嘴向下倾斜或多排燃烧器从上排喷嘴切换
至下排, 由于火焰中心下移, 会使汽温下降 。 反之, 汽温
则会升高
汽温调节
运行中规定汽温偏离额定值的波动不能超过一 10℃ ～十 5℃
? 汽温过高, 金属的许用应力下降, 危及机组的安全运行；
? 汽温下降,循环热效率降低；再热汽温变化过于剧烈，还会引起汽
机中压缸的转子与汽缸之间的相对胀差变化，汽机振动增大
? 蒸汽侧调节 通过改变蒸汽热焓调节汽温, 主要有喷水减温器
4/8
? 烟气侧调节 通过改变锅炉内辐射受热面和对流受热面的吸热量分
配比例的方法 （ 如烟气再循环, 摆动燃烧器 ） 或改变流经过热器, 再
热器烟气量的方法 （ 如分隔烟气挡板 ） 调节汽温
蒸汽调温的主要方式
喷水减温器是将清洁度很高的水直
接喷入过热蒸汽中以降低汽温
喷水减温装置通常安装在过热器连
接管道或联箱中, 一般为 2～ 3级
主要有旋涡式, 多孔喷管式两种
喷水量约为锅炉容量的 3%～ 5%,可
使汽温下降 50～ 60℃
结构简单, 调节灵敏 。 可靠性高
喷水减温方法
5/8
分隔道挡板
用挡板将尾部烟道分隔成两
个并列烟道, 其一布置再热器,
另一侧布置过热器
6/8
调节布置在受热面后的烟气
挡板开度, 可改变流经两烟道的
烟气量达到调节再热汽温的目的
结构简单, 操作方便但延迟
较大, 挡板宜布置在烟温低于
400 OC 的区域, 以免烧坏
烟气再循环
采用再循环风机从锅炉尾部低
温烟道中 (一般为省煤器后 )抽出
一部分温度为 250～ 350O C的烟气,
从炉膛底部 (如冷灰斗下部 )送回
到炉膛, 用以改变锅炉内辐射和
对流受热面吸热量的比例, 从而
达到调节汽温的目的
7/8
耗电量增大, 风机磨损大 。
国内多用于燃油锅炉
改变火焰中心位置
摆动式燃烧器
燃烧器上下摆动土 20～ 300,炉膛出口烟温变化约 110～ 140℃,
调温幅度可达 40～ 60℃
燃烧器上倾角过大会增加燃料的未完全燃烧损失；下倾角过大又
会造成冷灰斗的结渣
停用各层燃烧器
调温幅度较小, 一般应与其它调温方式配合使用
8/8
热偏差的概念
1/6
令 η q = ； η F = ； η G =
则有
式中,η q, η F 和 η G 分别为吸热、结构和流量不均匀系数
pjp qq pjP FF
)46(GFq ?????? ?
pjp GG
显然, 越大, 偏差管与管组工质平均温度偏差越大, 偏差管易超温?
式中,△ hp 为偏差管焓增, △ hp = qpFp/Gp,kJ/kg
△ h0 为管组平均焓增, △ h0 = q0F0/G0,kJ/kg
q,F,G 分别为管外壁热负荷, 受热面积及工质流量
热偏差是沿烟道宽度方向并列管子间因吸热不均和工质流量不均引起的
偏差管蒸汽焓增大于管组平均值的现象, 用热偏差系数 φ 表示
)36(hh pjp ????? ?
沿烟道宽度方向烟气速度场和温度场不均匀 炉
膛四壁水冷壁的吸热与粗糙表面使炉壁附近烟气温
度及流速远比火焰中心低, 并延伸到对流烟道
烟气侧热力不均（吸热不均）
2/6
烟气走廊 并列过热器管中管排间较大的节距形成
受热面不同程度的污染
燃烧器负荷不一致, 火焰中心偏斜；炉膛上部或过热器局部地区发生 煤
粉再燃烧
炉膛出口烟气流的残余扭转
pj
p
q q
q
??
各并列管圈进, 出口压降 △ p 取决于沿进, 出口联箱长度方向
压力的变化, 而后者又取决于受热面的连接方式, Z形连接方式各
并列管圈的 △ p 偏差最大, 多管连接方式最小
△ p大的管圈, 蒸汽流量大, △ p 的偏差造成各管流量的不均
3/6
工质侧水力不均（流量不均）
= =
）（ 76K
K
pjpp
ppjpj ?
???
???
?pj
p
G
GG?
工质比容 υ 并列管受热不均时, 受热强的管吸热量多, 比容 υ 增
大, 蒸汽流量减小
管圈的阻力特性 K 与管子的结构尺寸, 粗糙度等有关, 管圈的 K值
越大, 即阻力越大, 流量越小
工质侧 水力 不均（流量不均）
发生热偏差时, 平列管子中吸热量大的管子, 热负荷较高
（ η q>1）, 工质流量又较小 （ η G <1）, 故工质焓增大, 管子出口
工质温度和管壁温度相应升高
4/6
即使各并列管圈 △ p,K相同, 因受热不均, 工质比容不同也将导
致流量不均, 使热偏差增大
)46(
G
Fq ?
?
???? ?= =
）（ 76KK
pjpp
ppjpj ?
???
??? ?
pj
p
G
GG?
减少热偏差的措施
5/6
运行中确保燃烧稳定；烟气均匀充满炉膛；适时投入吹灰器减少
积灰和结渣，沿炉膛宽度方向速度场和温度场尽量均匀
受热面分级 （ 段 ）
- ＝ （ -1）
在 一定的情况下, -
与 成正比, 将受热面分成多级,
每一级工质的平均焓增 减小,
偏差管出口汽温及管组平均汽温的
偏差相应减小
)86(h pj ?? ?ph? pjh?
? ph? pjh?
pjh?
pjh?
?
减少热偏差的措施
受热面各级之间通过中间联箱进行混合；联箱连接管左右交叉, 避免
前一级的热偏差延续到下一级而造成各级受热面热偏差的迭加
采用流量分配均匀的 U形或多管连
接方式
采用各种定距装置, 保证受热面节
距, 防止在运行中的摆动, 有效地消
除管, 屏间的, 烟气走廊,
根据管圈所处的热负荷 采用不同的
管径和不同壁厚的蛇形管管圈, 均匀
各管流量
6/6
再热器向炉膛内移动或靠近
采用摆动燃烧器的蒸汽系统
1/2
提高再热汽温的调节能力, 再热汽温的调节响应特性比较灵敏
再热器高温布置, 与采用烟气挡板调节方式相比, 再热器的受热面
积约减少 65 ％ ；再热蒸汽流阻控制在 0.2MPa以下
再热器受热面
较多且处于低温
烟道, 再热汽温
调节反应灵敏性
较差, 汽温达到
稳定的时间比摆
动燃烧器调温时
间略长
大部分过热器向炉膛内移动或靠近, 再热器受热面布置在对流传热较强
的水平烟道后部及尾部烟道中
采用烟气挡板的蒸汽系统
2/2
过热器高温布
置, 与摆动燃烧
器调温方式相比,
过热器受热面约
减少 25％
省煤器 及布置
省煤器 有铸铁式和钢管式 两种
1/1
钢管省煤器 由蛇形管及进出口联箱组成
? 蛇形管在烟道中垂直于前墙布置（ a）
管子支吊简单，水速较小；但对于倒 U
型锅炉，所有蛇形管靠近后墙部分磨损严
重
? 蛇形管在烟道中平行于前墙布置（ b）
只有后墙附近几根蛇形管磨损较大。但
水速较高,阻力较大
（ a） （ b）
管式空气预热器
管式空气预热器 由多根平行
错列钢管焊在上, 下管板上构
成立方形箱体
空气预热器 有 管式与回转式 两种
1/4
管式空气预热器 中烟气在管
内由上而下纵向流动, 空气从
管外横向流过, 两者成 交叉流
动 。 热量连续地由烟气通过管
壁传给空气
为强化传热, 在箱体水平方向
装有若干 中间管板, 以提高空
气流速
2/4
回转式空气预热器
受热面转动回转式预热器 （ 容克式 ）
主要由扁圆柱形蓄热体及烟, 风罩组
成
扁圆柱形转子从上到下被径向隔板
分成 12个大扇形格（ 300），每个大
扇形格又被许多块横向和径向短隔板
规则地分为许多小格仓，小格仓中放
满预先叠扎好的蓄热板
回转式空气预热器 分 受热面转动 和
风罩转动 ； 前者有二分仓和三分仓二
种，后者有单流道和双流道二种
3/4
二分仓回转式空气预热器
二分仓式回转空气预热器中 烟气从上方通过烟道和转子截面的 50%从
下方流出, 空气从另一 侧下方进入, 经风道和转子截面的 30～ 40%从上
方流出, 其余部分为两者之间的过渡区 （ 密封区 ）, 转子以每分钟 1～ 4
转的转速缓慢旋转, 每转一圈, 蓄热板吸, 放热各一次, 使烟气和冷空
气之间实现热交换
回转式空气预热器重量轻, 结构紧凑,
金属耗量小, 便于布置；蓄热板温度相对
较高可减轻低温腐蚀；空预器转子高度小,
便于清扫 。 但结构较复杂, 漏风量大
二分仓式回转空气预热器, 空气只有一
个通道, 出口热空气 （ 一, 二次风 ） 具有
相同的温度和压力
4/4
三分仓回转式空气预热器
三分仓回转式空气预热器 在二分仓
预热器的基础上, 将空气通道一分为
二, 用密封件将它们隔开, 成为各自
独立的一次风通道和二次风通道, 烟
气通道则与二分仓的相同
三分仓回转式空气预热器中 不同的
风机将两股空气送入预热器, 分别流
过被烟气加热的波形板受热面, 得到
不同温度, 压力的热风, 以满足燃料
燃烧的需要
三分仓回转式空气预热器 用于燃煤
锅炉常采用的冷一次风机系统
