10吨蒸汽锅炉空气预热器方案
（节煤率5%以上；提高锅炉岀功10%以上）
一、热管式空气预热器的工作原理及优点
热管式空气预热器的主要传热元件为重力式热管，重力式热管的基本结构如图1所示。热管由管壳、外部扩展受热面、端盖等部分组成，其内部被抽成1.3×(10-1—10-4)Pa的真空后，充入了适量的工作液体。
图1 热管传热原理简图
热管的传热机理是：当热流体流经热管的蒸发段时热量经由扩展受热面和管壁传递给工质，由于管内的真空度较高，工质在较低温度下开始沸腾，沸腾产生的蒸汽流向冷凝段冷凝放出热量，热量再经管壁和扩展受热面传递给冷流体，冷凝后的工质在重力的作用下流回蒸发段，如此循环不已，热量就不断的由热流体传递给了冷流体。
热管的传热机理决定着热管有以下基本特性：①极高的轴向导热性：因在热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻趋于零，所以热管具有很高的轴向导热能力。与银、铜、铝等金属相比，其导
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热能力要高出几个数量级。②优良的等温性：热管内腔中的工质蒸汽处于饱和状态，蒸汽在从蒸发段流向冷凝段时阻损很小，在整个热管长度上，蒸汽的压力变化不大，从而也就决定着在整个热管长度上温度变化不大，所以说热管具有优良的等温性。
由热管组成的热管式空气预热器具有以下的优点：①由热管的等温性决定着在预热器中每排热管都工作在一个较窄的温度范围内，这样就可以通过结构调整使每排热管的壁温高于露点温度，从而避免发生结露、腐蚀和堵灰的现象，从而保证了锅炉不会因为空气预热器的堵灰、引风机出力不足，影响锅炉的正常运行的情况。而管式预热器由于烟气在管内流动时烟温逐渐降低，所以每根管子的壁温都是沿烟气的流动方向逐渐降低的，在每根管子的烟气出口部位，由于烟温和空气温度均较低，很容易发生结露、黏灰、堵灰的现象，影响引风机的抽力，从而影响锅炉的正常运行。②一般管式空气预热器设计和烟气流速较高（11—14m/S）,且换热管用壁厚较小（约1.5mm）的焊接管，所以管子很容易磨穿，产生漏风，引起鼓、引风机的电耗增加。而热管式空气预热器，管子为无缝钢管，强化换热主要靠扩展受热面，烟气流速设计较低（6—8m/S），磨损较轻。另外热管式空预器中通过中隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中即使单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生泄露，也只是单根热管失效，而不会发生漏风现象。③在热管式空气预热器中烟气和空气均横向冲刷管子外侧，烟气横向冲刷管子外侧要比纵向冲刷管子内侧传热系数高出20%--30%。在热管式空气预热器中可以比较容易的实现冷、热流体的完全逆流换热，获得最大的对数温差。另外在保证管壁温度不太低的情况下，烟气侧和空气侧的受热面均可获得充分的扩展。这样空气预热器可以做的非常紧凑，一般在相同的换热量的情况下，热管式空预器比管式空预器体积减少1/3，烟气总流阻减少1/2。④在相同的
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条件下一般热管式空预器的壁温要比管式空预器的高出30°左右，这样就较好的避免了管壁的结露积灰，同时烟气走管子外侧要比走管子内侧防堵灰性能好，所以说热管式空预器有较好的防堵灰性能。 二、方案制定原则
1、热管式空气预热器布置于省煤器后，烟温按230度计。 2、热管式空气预热器的设计，按锅炉的额定负荷工况进行设计。 3、冷风温度按20℃计，热风温度按120度计。（风温过高容易引起链条的断裂。根据锅炉资料，贵公司所选锅炉的设计煤种为贫煤，相对设计煤种为烟煤的锅炉炉拱较长，如果锅炉燃用热值较高的Ⅱ、Ⅲ烟煤，其炉排上的面积热负荷会大大高出设计值，锅炉鼓风温度更应控制。）
4、热管式空气预热器的设计中，通过调整每排热管的结构参数调整每排热管的壁温，使之不低于烟气的露点温度，以避免换热器的腐蚀和堵灰问题。
三、热管式空气预热器的计算结算
10t/h蒸汽锅炉热管式空气预热器计算结果： 序号 1 2 3 4 5 6 7 项目 烟气流量 空气流量 烟气进口温度 烟气出口温度 空气入口温度 空气出口温度 换热功率 单位 Nm3/h Nm3/h ℃ ℃ ℃ ℃ kw 数值 19915 15514 230 155 20 120 569.6 备注 估算值 估算值 3