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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—10)Pa的真空后，充入了适量的工

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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：

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