~$空气预热器在动力锅炉中的应用
热管空气预热器在我厂的应用
邱明勇
关键词热管原理基本理论热管分类电厂应用
目录
⒈热管的工作原理
１－１绪言………………………………………………………………１１－２热管的工作原理…………………………………………………２１－３热管的特性………………………………………………………３１－４热管的类型………………………………………………………４⒉热管的基本理论
２－１热管的传热计算…………………………………………………６２－２热管的传热极限…………………………………………………７⒊两相闭式热虹吸管与分离式热管
３－１两相闭式热虹吸管………………………………………………８３－２分离式热管………………………………………………………９⒋热管空气预热器的应用
４－１热管的传热特性………………………………………………１０４－２热管的抗腐蚀能力……………………………………………１１
⒌热管空气预热器在贵阳发电厂的应用
⒍结论
⒈热管的工作原理
1―1 绪言
热管的原理首先在1942年由美国俄亥俄州通用发动机公司(General Motor Corpora-tion,Ohio USA)的R.S.Gaugler提出的,他当时的想法是使传热工质(液体)在某处吸收热量并蒸发成蒸汽,而蒸汽在另一处,放出热量并凝结成液体，然后这液体在不需要动力的情况下能自动在流回蒸发处，这样连续地蒸发与凝结，不断将热量从一处传输到另一处。由于利用了相变，传输的是汽化潜热。因而热管成为一种高效传热元件。他在他的专利中提出了一种利用这种原理的致冷装置（见图１－１），热管将热量从致冷装置的内室传至装在下部盛有碎冰的容器内，蒸汽凝结后由热管中的烧结铁吸液芯的毛细力将凝结液抽回到上部的蒸发处，为了改进传热，热管的外部装有翅片。这种传热的设想。由于没有实践的支持，以及当时处于第二次世界大战的历史背景下，通用发动机公司采用了一般的方法就可以解决特殊的传热问题，这个构思被埋没了。
１９６４年美国洛斯一阿拉莫斯科学实险室（Ｌos Alamos Scientific
Laboratory)[LASL](位于新黑西哥州)，在Ｇ.M.Grover的主持下重新独立地发明了类似于Ｇaugler 的传热装置，并进行了性能测试实验，在“应用物理”（ＡＰＰＬ.Phy）杂志上公开发表了第一篇论文，并正式将这种装置命名为“热管”（Ｈeat Pipe）指出它的导热率已远远超过任何一种已知金属，给出了以钠为工质，不锈钢为壳体，内部装有丝网吸液芯的热管的试验结果。
ＬＡＳＬ对热管的研究在世界上一直处于领先地位，１９６７年他们首先将一支实验用的水热管，送到地球卫星轨道，并获得热管运行性能的遥测数据，证明了热管在无重力条件下也能成功地运行。
在传热工程中，面临两大问题:一是研究高绝热材料即低导热系数材料，作为保温材料，以防止热量的散耗，节约能源和解决低温技术的保温问题，常用的保温材料如膨胀珍珠岩，其导热系数λ＝０.０２～０.０６2（w/m℃）。矿渣棉λ=0.058（w/m℃）（w/m℃），玻璃棉毡λ=0.043（w/m℃）。用固体材料隔热，λ值在10-2的数量已达到了极限，于是发明了真空隔热和超级隔热。所谓超级隔热是由其导热多层高反射材料组成，层与层之间再用隔热层隔开，这种超级隔热系数可以达到10-4的数量级。二是要研究高导热材料，许多工程中需要很快将热量散开或从一种介质传递给另一种介质，具有良好导热性的材料是铝（λ=202w/m℃）、铜（λ=385w/m℃）和银（λ=410w/m℃）。这些金属材料虽有较高的导热系数，但仍不能满足某些工程的需要。如反应堆工程、半导体器件、热换器等。而且这些材料价格昂贵，所以科学工作者就必须研究超热材料。热管的发明就解决了这个问题，热管的相当导热系数可达105w/m℃的数量级，所以有人称之谓超导热元件（与超导电材料相比拟），因此可解决许多工程上难以用常规手段界解决的问题。
由于热管具有一系列良好性能，自1964年在美国问世以来，英国、德国、意大利、法国、荷兰、日本等国都相继发展，日本成立了全国热管协会，参加的团体会员27个，个人会员293名，由于世界各国对热管技术发展十分重视，自1973年起，每隔两至三年举办一次国际热管会议，热管技术得以快速发展。
七十年代初期我国的科研单位与高等学校也开始对热管技术进行研究。南京化工学院于1976年开始热管技术的研究，目前已能生产氨、丙酮、甲醇、水、导热姆A、水银、钠等为工质的热管。国内第一台热管换热器由南京化工学院与南京煤油厂共同完成。目前热管换热器已用于全国二十多个省、市，并取得了良好的节能效果。为此南京化工学院等获得了国家科技进步二等奖。1983年8月在哈尔滨召开了我国全国第一次热管会议，共有70多个单位，132名代表参加，会上交流了44篇学术论文，内容涉及到热管理论，热管换热器的设计计算方法，热管在各方面的应用等。1984年我国首次派出代表团参加了日本召开的第五届国际热管会议。目前热管已应用到动力、治金、化工、石油、轻纺、陶瓷、交通、电机等各个领域，预期还可以在电子、电力、等领域中将获得较为广泛的应用。继德、意、美、英、日、法、苏之后，1992年我国在北京成功召开了国际热管会议。由于热管换热器能取得很大的经济效益和社会效益，所以，热管的研究和生产正在掀起高潮。
1―2 热管的工作原理
热管本身并不发热，也不耗热和贮热，形壮也不一定是管状，它仅仅是一种导热元件，应称之为传热管，但自Grover命名以来，世界上已普遍使用了这个名字。
⒈⒉⒈热管的组成部件
有芯热管是三个部件组成：壳体、吸液芯和工作液。
热管的壳体是一个能承受一定压力的完全密闭的容器。它的形状没有限制，而是根据工作条件来确定的。因为圆管最容易得到，且能承受较大的压力，所以在无特殊要求下尽量做成圆管形，热管在制作时，必须将容器内的空气排出，造成一个具有10-2~10-6mmHg的原始真空度。所以要抽真空，是为了提高热管的传热能力，使热管便于起动，并能获得良好的等温性。热管壳体实质是一个压力容器，在热管不工作时，承受外压，不允许外界空气渗入。热管工作时承受内压，不允许工作液蒸汽泄漏。所以热管上每一道焊缝均要经受得起高真空检漏和强度的考验，热管端部装有一根细管，它供抽真空、充注工作液和最后封口之用，最后封口要保证永久性密封。
吸液芯是由多孔的毛细材料构成，它紧贴在热管的内壁上，工作液贮存在吸液芯内。由这种多孔材料所产生的毛细力是工作液体在管内产生连续循环的主要动力，它又提供冷凝液回流的通道，还可以使工作液沿圆周方向均匀分布。
工作液又称工质，是热管传热的热载体。热管不工作时，工作液贮存在吸液芯中，热管工作时，吸液芯中仍贮有工作液，而工作液的蒸汽充满了管壳的内腔。所以热管工作时，工质处于汽一液两相共存。工作液蒸汽处于饱和状态。工作液的充填量是影响热管性能的因素之一，对有芯热管一般应使吸液芯吸满工作液并略为多余为宜。
⒈⒉⒉热管的工作原理
热管的工作原理（如图1―2），热管内的工质（工作液）在吸热端吸收热量发生相变汽化为蒸汽后，在该端压力上升，蒸汽在压力差的作用下流向另一端冷凝端，在冷凝端向冷源放出热量后蒸汽凝结成液体，冷凝的液体在毛细力的作用下回流到原来的吸热端端，这样的工作过程是连续进行的，热量也就连续不断的从热源传输到冷源。由于传输的是汽化潜热，所以热管可以在极小的温差下能传输很多热量。
一般热管根据它与外部的热交换的情况将热管分成三个区段。
⑴加热段：热源向热管传输热量的区段。
⑵绝热段：外界对热管没有热量交换的区段，但这一区段并非所有热管都必须的。
(图1―2 普通热管的工作原理)
⑶ 冷却段：热管向冷源放出热量的区段，亦即热管本身受到冷却的区段。
从热管内的工质的传热传质的状况，热管也可以分为三个区段。
⑴ 蒸发段：它对应于外部的加热段。在蒸发段工作液体吸收潜热而蒸发成蒸汽，蒸汽
进入热管内腔，并向冷却段流动。
⑵ 输送段或亦称绝热段它对应于外部的绝热段，在这一段中既没有与外部的热交换也
没有液与汽之间的相变，只有蒸汽和液体的流动。
⑶ 冷凝段它对应于外部的冷却段，蒸汽在这个区段受冷凝结成液体，并把潜热传递给
冷源。
必须说明热管只能在热源与冷源之间工作（传递热量），尽管这热源与冷源之间的温差
很小。若热源温度等于或低于冷源温度，这就违反了热力学第二定律。所以热管工作时加热
段与冷却段是必须具有的，而绝热段是根据具体情况决定其有无。
⒈⒉⒊ 热管的传热
热量从热源（温度T 1）传输到冷源（温度T 2），通常要经过的许多传热环节，在每个传
热环节上有一定的温降和一定的热阻，其总热流量Q 与总温降△T 、总热阻R 的关系为：
R T
Q ?= (1 －1)
热管传热的模拟电路图如图1―3所示,其中热源与热管加热段外壁之间的温降为△T 1，
相应的热阻为R 1，热管加热段管外壁与内壁之间的温降为△T 2，相应的热管为R 2，热流通
过加热段充满工作液的吸液芯的温降为△T 3，相应的热阻为R 3，工作液体在汽一液界面上蒸
发产生的温降为△T 4，相应的热阻为R 4，饱和蒸汽在蒸汽通道内流动由于流动压降而产生
的温降为△T 5，相应的热阻为R 5，冷凝段蒸汽在汽一液界面上凝结时的温降为△T 6相应的
热阻为R 6热流通过冷凝段充满液体的吸液芯所产生的温降为△T 7，相应的热阻为R 7，热流
通过冷凝段壁面产生的温降为△T 8，相应的热阻为R 8，热管冷凝段外壁与冷源之间的温降
为△T 9，相应的热阻为R 9。此
(图1―3 热管热流图)
外通过管壁与吸液芯还有自加热段到冷凝段的轴向导热，其热阻分别为R 10与R 11很大，通
常可以看作断路。这样热管传热的总热阻R 通常可以看作有9个串联热阻组成，并可以写
成
∑==9
1i R R ⅰ （1－2）
而从热源的总温降△T 也是9个温降的总和，可以写成
∑=?=?9i i T
T I （1－3）
从以上分析要使热管具有很大的传热能力，关节要降低其总热阻。通常R 4、R 5 R 6是很小的，
其数量级为10－5－10－8℃∕W 在工程估算中常可忽略不计，而管外的热阻R 1与R 9常是各项
热阻中最大的，通常在101－10－3℃∕W 的数量级。所以对工程中传热用的热管，强化管外
传热，降低管外传热热阻，是设计的关键问题。
从热管管内的流动情况，也可以写出热流量的计算公式
mh Q =fg (1－4 )
式中m 为工作液体的质量流量，h fg 为工质的汽化潜热。这个公式也可以用来计算热管
内部工质的质量流量。
热管各部分温降示意图如图1－4所示。从图中看出，热阻小的环节温降也较小，热阻
大的环节温降就较大
T 1
ΔT 1
T 2
ΔT 3
ΔT 4
ΔT 5
ΔT 6
ΔT 7
ΔT 8
ΔT 9
ΔT 2
热流方向
图1－4 热管各部分的温降
1―3 热管的特性
热管是一种新型的传热元件，它有自已独特的技术特性。正是热管具有了这些技术特性
才使它能在广阔的范围内得到应用。同样只有正确地理解热管的特性，才能正确的应用热管。
热管的主要技术特性有以下几相方面:
⒈⒊⒈ 很高的导热性
热管具有很高的导热性，这是它最主要的特性，在加热段，吸收大量的热量后工作应沸
腾，沸腾换热系数高，对流换热热阻小。在冷却段，放出大量的热量后，工作液应冷凝，凝
结对流换热系数高，热阻也很小。
热管所以有这样高的导热特性，这在于热管管内热阻很小，相变传热（蒸发与凝结）只
需极小的温差，而传输的是潜热，一般潜热传递的热量要比显热传递的热量大几个数量级。
以水为例，1KG 水在0℃左右，降低1℃放出1kcal 热量，而由水变成饱和水蒸汽或饱和水
蒸汽凝结成水则要吸收或放出597.4dcal 热量。而一般情况下相变所需的温差是很小的。其
次蒸汽在管内流动所产生压降很小，因而其温降亦很小，而传输的热流则为mh fg ，所以热管
内部的热阻R 4、R 5、 R 6、、是很小的。
我们用一根铜棒与一根水－铜热管进行传热比较，设有一紫铜棒如图1－5所示。一端
受热源加热，一端向冷源放热。中间部分为绝热，紫铜的导热系数为386（w/m ℃），若要使
输1KW 的热流，则所需温差为：
C F l Q T e b a 4222)025.0(43868
.010002
=??=?=??
??λ 这显然是难以达到的。
（ 图1―5 铜棒导热示意）
若换用一根尺寸相同的水－铜热管，其他条件均保持不变，根据实验或计算，当导热量
为1KW ，热管两端外壁的最大温差约为15℃左右，即ΔT a-b =15℃,热管的相当导热系数为： )/(108649)025.0(4158
.01000Q 2
c m W F t l e =??=?????π
λ＝热管 比较这两种元件的导热系数
281300
108649＝＝紫铜热管λλ 所以在这种具体条件下热管的导热能力为铜棒的280倍左右。
热管传热还有一个特点，就是它对长度的敏感性极小，对于实心的金属棒其轴向导热热
阻与长度成正比，其轴向导热热阻R 金可表示为
λ
π24d L R ＝金 （1－5） 在图1－6中可以表示为通过原点的直线，而热管的轴向热阻仅在R 5中与长度有关，即
蒸汽流动阻力所产生的热阻与长度成正比，因此可以写成
R 5＝mL
其中m 为比例常数，而热管的管内总热阻R 内为
∑∑==++8642i R
i i s i R R R ＝内
＝n + mL (1-7)
其中m 、n 均可看为是常数，在图1－6中表示为一倾斜的直线，R 金与R 内两条直线有一个交
点，决定了热管的最小长度L min ,从图中可以看出当导热长度小于L min 时，金属棒的热阻小于
热管的热阻，这时使用热管是不合适的，但当L 大于L min 时热管的热阻就小于金属棒的热阻，
且L 赿大，这种优趆性趆明显。
(图1―6 热管最短长度)
关于热管具有很高的导热性能还需说明以下的基本认识，以免产生错误的概念。
⑴ 热管虽然有很小的内热阻，但是仍然有一定的热阻，它在传热时仍然要有一定的温
差，热管同样要遵循没有温差就没有传热的热力学第二定律。
⑵ 热管只是在轴向导热上十分有利。（即沿蒸汽流动方向的传热）并不解决对流和辐射
的问题，只是管内热阻小而不解决管外热阻问题，并且即使是轴向导热也只是在热管长度大
于某一最小值后才显示出来，因为热管传热时热流要两次穿过管壁，若这个热阻大于短棒导热热阻F
L R λ=，则采用热管就不利了。 ⑶ 要解决管外传热热阻要采取其他方法，对于管外导热热阻要增加导热接触面并采用
导热脂来联接。对于管外对流热阻要扩展传热表面或增加管外流体的流速已提高对流换热系
数。可增加热管表面的黑度和扩展传热表面。
所以根据具体情况进行分析，并不是所有条件下采用热管均有利，有时采用其他传热方
式倒更为有利。
⒈⒊⒉ 良好的均温性
热管内腔的蒸汽由于处于汽－液两相共存，所以是饱和蒸汽，饱和蒸汽从蒸发段流向冷
凝段所产生的压降是很小的，根据热力学中Clausius-Clapeyron 方程式
dp T dT λρυυ
= （1－8）
可以看出dp 很小时，dT 也是很小的。因而蒸汽沿流动方向产生的温降是很小的，这就是热
管沿轴向有良好的均温性。为了制作均温性良好的热管，热管应用有较高的原始真空度，使
管内不凝性气体量减到最小程度。其次还必须减小管壁和吸液芯热阻，例如采用导热性能好
的材料来制作管壁和吸液芯，并且使管壁与吸液芯厚度尽可能减小。以均温为目的热管，其
传输功率Q 尽可能地要减小。利用热管的均温性可以制成各种热管均温炉，可避免因温差膨
胀损坏，在宇宙飞行器的外壳和仪器舱中均已采用热管作为均温的元件。另外如机床的热变
形也可通过热管来拉来温度场，以提高机床加工精度。
⒈⒊⒊ 热流密度的可变性
热管的蒸发段长度与冷凝段长度可根据需要来调整的，因此可以解决一些其他方法难以
解决的传热难题，在热管稳定工作时，由于热管本身不发热、不耗热、不蓄热，所以在加热
段吸收的热量Q e 应该等于冷却段放出的热量Q c ,即
c e Q Q = （1－9）
若加热段的传热面积为A e ,冷却段的传热面积为A c ，这两段的热流密度分别为q e 与c q ，则
有
Ae Q q e e = c
c c A Q q = （1－10） 根据式（1－9）和（1－10），就可以得
c c c e A q A q = （1－11）
有些场合需要将集中的热流分散冷却，即加热段有很大的热流密度，而加热段的传热面
积很小，而冷却段只能有很小的热流密度，那末采用热管来散热就可以解决，只需冷凝段传
热面积加大，就可以达到目的，电子元件与半导体器件的散热，采用热管是解决这一问题的
有效途径。
另外，利用这种性质也可以把分散的热流集中起来使用，可以用较大的传热面积作为加
热段以便把分散的热能以低热流密度收集起来，然后在较小传热面积的冷凝段以高热流密度
提供使用，热管太阳集能器就是应用了这一原理，图1－7和1－8表示了热流密度的可变性。
e q e q
e q ＞c q c e A A < e q ＜c q c e A A >
图1－7 热流密度关系（一） 图1－8 热流密度关系（二）
⒈⒊⒋ 热流方向的可逆性
一根水平放置的有芯热管，任何一端受热，就可成为加热端，而另一端向外散热就成为
冷却段。若要改变热流的方向，无需变更热管位置，利用这种性质可以将热管用于某些需要
先放热后吸热的化学反应器，也可以用于空调余热利用装置上。图1－9所示的即为这种装
置的原理图，冬天室内热空气排出，室外冷空气吸入，热管从右向左传热利用余热加热新鲜
空气，节约加热新鲜空气的能量，夏天，室内冷空气排出室外，热空气吸入，热管自左向右
传热，使吸入的热空气得到冷却，这样就节约了致冷所消耗的能量。同一设备，无需变更元
件与装置能在全年中自动使用。
热管 贮气室
加热段 冷凝段
图1－9 热管空调示意图 图1－10 充气热管
⒈⒊⒌ 温度的可控性
有一种可控热管或称可变热导热管，可以实现温度控制，使热源的温度或热管的管壁温
度达到恒温的目的，可变热导热管中的一种最简单的是充气热管，其工作原理图1－10所示，
在热管中人为地充入一定量的不凝性气体，热管工作时，不凝性气体可赶到右端的贮气室中，
热管的这一部分与外界没有热交换，当Q 入＞Q 放时，热管内的蒸汽工作温度会升高相应的压
力也会升高，不凝性气体受到压缩，让出一部分冷凝段传热面积，这样就使Q出也随之增加，达到Q入＜Q放，热管的工作温度就保持恒定。当Q入＝Q出时，热管工作温度就降低，相应的热管工作压力就降低，不凝性气体就膨胀，压缩蒸汽，使冷凝段面积减小，这样Q放就减小，与Q入在较小值上取得平衡，而使热管的工作温度恢复到原来的温度。
⒈⒊⒍热管的环境适应性
热管有很好的环境适应性，可由以下几方面看：
⑴热管的形状可以随热源、冷源、和条件而变化。热管除做成圆周管状外，还可以做成板状、针状。电机的转轴、燃气轮机的叶片、钻头和手术刀，这些器具本身就是热管。
⑵热管既可以用于地面，又可以用于空间，在失重情况下完全可以由吸液芯的毛细抽力使工作液体回流。
⑶热管可做成热二极管与热开关，热二级管就是只允许热流向一个方向流动，而不允许向相反方向流动。美国阿拉斯加输油管道的永久冻土层热管保护系统就是这种热二级管的大规模应用实例。当地温升高时，热管便自动地自下而上在把层内的热量传输给地面，而地面的热量不会反向传输到地层内。从而保证了冻土支座不会因解冻而下沉，而导致输油管道的破裂。这项工程采用了十万支重力热管，长度从9M到20M，用碳钢为管壳，用无水液氨作为工质。热管还可以做成热开关，即当热源温度高于某一温度时热管就能工作，当热源温度低于某一温度时热管就不传热，这可以利用工质的凝固点的高低来达到。热源温度使热管工作温度高于凝固点，工质处于汽－液两相区，热管能正常工作。反之，热管工作温度低于凝固点，工质呈固态热管传热就停止。
⑷热管可以将加热段与冷凝段放在一根管子上，也可以将加热段与冷凝段分离开来，即作成分离式热管。如图1－11所示。工质在加热段蒸发后产生的蒸汽汇总在上联管内，经过蒸汽通道到达冷却段。在冷却段蒸汽放出热量，凝结成液体，通过液体下降管回流到加热段。对于冷热体不允许混合的情况下换热，采用这种形式是十分有利的。
蒸汽上升管
冷凝段
加热段冷凝液回流管
图1－11分离式热管示意图
此外，热管还有工质循环不需要辅助动力。结构简单、工作可靠、维修量小、重量轻和寿命长等优点。
热管的以上各种技术特性还可以用一些曲线表示出来，图1－12至图1－16表示了上述各种技术特性。
Q Q Q
图1－12热开关特性一图1－13热开关特性二图1－14热开关特性三
T T
图1－15 导热性图1－16 热二极管
1―4 热管的类型
热管必须根据所要求的工作温度来选择工作液体，工作液体所外的温度必须在液－汽两相共存的范围内，否则就不能运行。具体地讲工质必须处于三相点与临界点之间才能工作。但一般不能太靠近临界点，靠近临界点时往往压力较高，管壳强度承受不了，一些热物理性质也变坏，如表面张力过小等，但也不能太靠近凝固点。否则蒸汽压力过低，蒸汽密度过小，不利于传热。
按照工作温度和工质可以分为下列几类：
⑴极低温热管：工作温度在－273～－70℃，常用的工作流体有氦H e、氩A r、氪K r、氮N r、甲烷。这些气体大部分为不凝性气体又称“永久性气体”，只能在极低的温度下，才能凝结为液体，在制冷工程中常需要这种类型的热管。
⑵低温热管：工作温度为－70～200℃（或277℃）。这类热管的工质为氟里昂（Frion），氨（纯氨）、丙酮(acetione)、甲醇(methanal)、乙醇(ethanol)、庚烷(heptance)、水,其中水热管是目前在余热回收中常用的热管，因为水价格便宜，并有良好的物理性能，常用在30～250℃（用于省煤器）。
⑶中温热管：工作温度200～500℃，这类热管采用的工质有萘（nephta-line），导热姆A(DowthermA)（联苯与联苯的共溶体），硫、水银等，这一温度区的工质是最难以寻找的，有的是容易分解的，有的是有毒的，还有待于进一步开发，这一温度区是相当有用的。
⑷高温热管：工作温度500～1000℃，这类热管的工质有(Cesium)(Cs),(rubidium)(Rb),钾(Kalium)(K),钠(Natrium)(Na)等，钠、钾等金属在高温热管中使用，常用于高温换热器与等温外延炉。
⑸极高温热管：工作温度在1000℃以上，这类热管工质有锂(lithium)(Li),钙(calcium)(Ca),铅、铟(imdium)(In)和银。目前这类热管在我国还未开展研究。
按工质液体回流原理分类：
热管最早是由于宇航事业的需要发展起来的，在宇宙空间中无重力场。因而采用了吸液芯，利用它的毛细力使液体回流。
⑴有芯热管：管内装有吸液芯，吸液芯是一种多孔的毛细材料，如丝网、纤维材料、金属烧结材料和槽道等。它既可以用于无重力场的空间，也可以用于地面上，在地面重力场中它可以用于水平方向的传热，也可以用于自上而下的传热，传热的距离受毛细力大小的限制。
⑵两相闭式热虹吸管：又称重力热管，它是依靠液体本身的重力来回流到加热段。这种热管制作方便，结构简单、工作可靠，价格低廉。但只能用于地面的重力场中，且只能自下向上传热。目前已广泛用于地面上的热管换热器中，分离式热管仅是这种热管的变型，这将加热段与冷凝段分隔开来，液体的回流仍是依靠重力，工作原理如图1－17所示。
⑶重力辅助热管：它是有芯热管与重力热管的结合，它既靠吸液芯又靠重力来使工作液体回流到加热段，它也只限于地面上应用，加热段必须在下部，倾角较小时用吸液芯来弥补重力的不足。
⑷旋转热管：热管本身绕自身的轴线旋转。热管内腔是呈锥形。加热段设在锥台的大头，冷却段设在锥台的小头。在冷凝段冷结的液体依靠离心力的分力回流到加热段，离心力与转速的平方成正比，转速赿高，回流速度赿大，
但是这种内部锥台，当热管长度很长时加工是比较困难的。所以目前国外采用一种内部呈台阶形的旋转热管，利用台阶造成的位差使液体回流，如图1－19所示。更有一种内部呈圆柱形的旋转热管，这种热管加工制作更为简单，能传输较小的功率，似乎没有锥度，没有台阶，液体不能回流，实际情况则不然，由于凝结段的蒸汽不断凝结，使液体膜变厚，而在加热段蒸汽不断蒸发，液膜变薄，因此在冷凝段与加热段之间液膜有个厚度差。这个厚度差加上离心加速度就造成一个势差，迫使液体自动回流到加热段，正如无吸液芯的水平热管依靠重力造成的势差使液体回流一样。
回转式热管是旋转热管的变形，它不绕自身轴旋转是绕与自身轴相平行的轴旋转，回转热管可应用在回转式热管换热器中，它能自动清除粉尘，防止结垢。其他还有：电流体动力热管，它依靠静电体积力侃液体回流，磁流体动力热管，它依靠磁体积力使液体回流，渗透热管，它依靠渗透膜两边工作液的浓度进行渗透，使液体回流。这三种热管目前用得不多。
按形状分类，一般有：
⑴圆筒形热管：由于管子有现成的产品，圆管能承受较高的压力，常用的热管换热器均采用这种型式。
⑵平板热管：一些电子器件、半导体器件传热面常是一个平面，所以热管也必须作成板式热管，板式热管受压能力差，不论是内压还是外压，都有可能使其变形，所以必须加许多支撑。
⑶分离型热管：将加热段与冷凝段分开，也可以一个加热段配上几个冷凝段，或者相反。
⑷大型热管：用于地热开发，电厂冷却水的冷却，一般长度可以达到6米至20米。
⑸径向热管：有些情况下传热面是一圆柱面：热流必须从径向导出，可以采用径向热管，热量沿半径方向导出。内层为热管的加热段，外层为热管的冷却段。也可以按相反方向导热，其工作原理如图1－20所示。
按用途来分类，大体可按使用目的，可分成四大类：
⑴热输送：热交换器、余热回收、空调、太阳能收集器、地热利用、蓄热装置
⑵加热：路面融雪、管道防冻。
⑶冷却：电机散热、电子、半导体器件散热、低温手术刀、变压器的冷却、空调。
⑷控制：温度与热流方向的控制，可变导热管、热二极管、热开关。
⒉热管的基本理论
2―1 热管的传热计算
要计算一根热管的传输功率或者要计算热管的工作温度，首先要计算热管各部分的热阻。
⒉⒈⒈ 管外换热热阻R 1?R 9。
热源可以以各种不同方式向热管传热，传热的方式有：传导、对流、和辐射。热管换热器管外传热一般是对流换热，尤其是冷、热气流的对流换热，其热阻可以表示为：
e e A H R ?=11 c
e A H R ?=19 （2－1） 式中R 1、R 9分别表示热侧和冷侧的换热热阻：h e 、h c 分别表示热侧与冷侧的对流换热系数；A e 、A c 分别表示热侧与冷侧管外换热面积。气体介质的换热系数比较小，所以热阻比较大，为了降低R 1、R 9，在管的外侧加装翅片（肋片），以扩展传热面积，若A υ为光管的外表面积，A
f 为翅片传热面积，则总的传热有效面积为（A 0＋ηA f ）所以式（2－1可以写成
)(11f e A A h R ηυ+= )
(19f c A A h R ηυ+= （2－2） η为翅片效率，扩展翅片的传热面积并非全部与光管的传热面积同样有效，要打一个折扣，这就是η的意义，η的值可以从传热书中查到。
式中的换热系数h e 、h c ，则与气流流动速度和温度以及管子排列方式有关，往往采用大量试验后得到的经验公式。Briggs 和Young 在大量实验的基础上得到了一个公式
1134.0200.03/1581.0)/()/(134.0δS l S P R N rf ef u ?= （2－3）
式中：N u 为Nusselt 无因次准数 f
o r u d h N λ?= R e 为Reynolt 无因次准数 f
o
f f e u d V R ρ= P r 为Pradtl 无因次准则数 f f f r u Cp P λ?=
式中物性参数的定性温度均用流体的平均温度。
在计算R e 中是以最大流速V max 来计算，式中S 为翅片间距，l 为翅片高度、δ是翅片厚度。h f 为流体的管外对流换热系数，d o 为光管外径，λf 、ρf 、μf 、C pf 、V f 分别为流体的导热系数、密度，动力粘度、定压比热和速度。
⒉⒈⒉ 管壁导热热阻R 2、R 8
R 2、R 8为热流通过圆筒壁的导热热阻，根据传热学了公式
e
w i n l d d l R πλυ2)/(2= （2－4） c w i n l d d l R πλυ2)/(8=
（2－5） 式是d i 为管子内径，λW 为管壁材料的导热系数，l e 、l c 分别为蒸发段和冷凝段长度。
⒉⒈⒊ 吸液芯热阻：R 3、R 7
充满工作液体的吸液芯，在传热过程中若芯中液体没有产生沸腾，仅是在汽－液表面上蒸发，则可以忽略对流的影响，可以看作单一的导热过程。
通常可以用下面两种导热模型来计算其热阻。
⑴ 串联模型：这种模型认为热流先穿过固体吸液芯，然后再通过工作液体。如图2－1所示，根据二块平行板导热可以算出其当量导热系数K e 为
s
s e K K K K K εε+-?=11)1( （2－6） 式中：K 1、K s 分别为固体和液体的导热系数，ε为吸液芯的空隙率。
⑵ 并联模型：这种模型认为热流是平行通过固体和液体的，如图2－2所示。根据这种模型可以推导出
1)1(K K K s e εε+-= （2－7）
q
固 液
b
图2－1 串联模型 图2－2 并联模型
一般情况下按并联计算出来的当量导热系数比按串联模型大，但实际的有效导热系数是介于两者之间，即
111)1(K K K K K K s s
s εεε+<+- 对于不同的吸液芯，K s 有不同的数值，对于巻制丝网吸液芯比较接近于串联模型，对于轴向槽道吸液芯则接近于并联模型。对于各种吸液芯的有效导热系数可参看C ·W ·chi 所著“热管理论与实用”一书的P54至P58页。
知道了有效导热系数就不难求出充满液体的吸液芯热阻R 3与R 7。
)ln(213υ
πd di l K R e e = （2－8） )ln(217υπd di l K R e e =
（2－9） 式中d v 为蒸汽通道的内径。
⒉⒈⒋ 汽－液界面相变热阻R 4、R 6
当一种物质的汽液两相共存，且处于动平衡状态，即没有宏观的蒸发与凝结时，离开液面进入汽相的分子流等于离开蒸汽进入液相的分子流，这时汽液两相界面两侧均处于相同的饱和温度和压力之下。一但这种动平衡遭到破坏，例如进入汽相的分子流大于进入进入液相的分子流这时就产生宏观的蒸发。反之则产生宏观的凝结。蒸发时液侧的温度和分界面上的温差，因而就有热阻，这种热阻就是蒸发（冷凝）热阻。
这个热阻，可以根据Maxwell 速度分布定律求出分子的算术平均速度。再根据分子动力论可以求出给定方向的热流密度。再用理想气体状态方程和Clausius-Claqeyron 方程，就可以得到蒸发或凝结热阻。
e fg l d h p RT pT R υυυ
υππ2242= （2－10）
R 6与R 4相同，仅将l e 改成l c 。
⒉⒈⒌ 蒸汽流动热阻R 蒸汽在管内作层流流动所产生的压降，可用流体力学中不可压缩流体管内层流流动的计算公式得到
fg eff
h p r Ql p υυυυπμ48=? （2－11）
再用Clapiyron-Clusius 方程
fg
h T p T υυυυρ??=? （2－12） 将式（2－12）中的υp ?代入上式，并根据Q T R ?=
，即可得 fg i eff h o d T l R 245128υυυ
υπμ= （2－13）
⒉⒈⒍ 热管的热流量Q
只要热管各部分热阻R 1……R 9都计算出，热源与冷源的温度都给出，即给出ΔT ，则热管的热流量Q 为
R
T Q ?= （2－14） ⒉⒈⒎ 热管的工作温度
热管的工作温度是热管的一个重要参数。工作温度决定了热管承受的压力，工作温度也决定了必须采用什么工作液体，还可以用来估算壁面温度。如果热管工作温度太高，还可以通过调整加热段的热阻来降低热管工作温度。
设热源的温度为T 1，热汇的温度为T 2。
并设加热段的总热阻为 R e ＝R 1＋R 2＋R 3＋R 4
冷凝段的总热阻为 R c ＝R 6＋R 7＋R 8＋R 9
蒸汽流动热阻为 R 5＝0
传热量为Q
根据热量的平衡，则有
e
c R T T R T T Q 21-=-=υυ （2－15）
从上式可以解出
c
e e c R R T R T R T 21+=
υ （2－16） 或 )(2
)(2121e c R R Q T T T -++=
υ （2－17） 显然， 当e c R R > )(2
121T T T +>υ 当e c R R = )(2
121T T T +=υ 当e c R R < )(2121T T T +<υ 由此可知当热管完全对称设计时蒸汽温度是冷、热源温度的平均值，要提高热管的工作温度则R c ＞R e 。这个结论可用于实验时要提高热管的工作温度，可以改水冷为气冷。为防止腐蚀，也要提高工作温度，可改变冷，热两侧的翅片密度，冷侧变稀，热侧变稠或改变冷热流体的流速，冷侧变慢、热侧变快。要降低热管工作温度，则R e >R c 。有时水热管要防止工作温度过高，这时可以采取相反的措施。
⒉⒈⒏ 管壁温度的计算
为了防止酸露点腐蚀，有时要进行壁面温度的核算，使烟气侧最低壁面温度高于露点温度，这样就可以防止露点腐蚀。
11T QR ?= w T T T =?-11
露T T w >则可防止露点腐蚀。
2―2 热管的传热极限
热管的传热是由温差引起的，保证工质的循环是由压差产生的，一旦这种稳定工况受破坏，热管传热就受到限制。对于典型的有芯热管其工作极限有以下四种。
⒉⒉⒈ 毛细极限
液体和蒸汽正常流动的推动力是毛细压差。对一定类型的吸液芯，所能产生的最大毛细压差是一定的，因而所能带动的蒸汽流量和液体流量是有限的，也就是传输功率是受毛细力限制的。由吸液芯提供的最大毛细压差所能达到的传热量称为毛细传热极限。利用压力平衡方程，并将有关数据代入，就可以得到毛细极限Q clmax 。
)8()sin 2(
14max i w eff fg c fg cl KA r l h gl r m h Q ρμπμφσσυυυ+-== （2－18） 若忽略蒸汽的压降，并将上式分类整理可行
)s i n 2)()()((max φσ
ρμσρυl gr l A r K h m h Q c l eff w c l fg i fg cl -=?=（2－19） 上式等式右边第一括号内是工作液的物理性质，第二括号内是毛细结构尺寸，第三括号内是热管与吸液芯的几何特征，第四括号内包括了重力、表面张力的影响。
⒉⒉⒉ 声速极限
毛细极限主要由液体的流动所限制的传热量，但是蒸汽流动也会受到一定的限制，普通热管在其正常工作温度范围内，蒸汽压力较高，蒸汽的密度也较高，蒸汽的流速较慢，这时蒸汽的流动可以当作不可压缩流体的流动，但当热管在低压下运行，蒸汽的密度很小，流速很大，就有可能达到声速，这时就必须考虑蒸汽的可压缩性。
为了研究热管内蒸汽的流动，可以用气体通过拉伐尔喷管的流动对比，热管的蒸发段与喷管收缩段相对应，热管的冷凝段与喷管渐扩段相对应。
在拉伐尔喷管中气体的一维等熵流动，其喷管截面积f 与气体流速c 的关系式为 c
dc M f df )1(2-= (2-20) 式中M 为马赫数。
这个关系式告诉我们当气流速度小于音速时（M ＜1＝df 与dc 具有相反的符号，在渐缩段df<0，dc>0即截面收缩，流速增加，而在渐扩段df>0，dc<0，即截面扩大，流速降低，但当降低背压使气流喉部速度达到音速之后df 与dc 始终是同号，即在扩张段df>0，dc>0，当喉部达到音速时在扩张段内成为超音速汽流，这时若进一步降低背压，由它引起的扰动是以音速传播的，而在喷管出口截面上已是超音速流动，所以就不能“逆流而上”来影响管内的流动。这时，即喷管喉部速度到达声速之后，气流的质量流量就不会增加，这种现象称为阻塞流动。
拉伐尔喷管是由于喷管截面面积发生变化而使气流加速的，所以称为几何喷管。而在热管内部蒸汽沿轴线方向不断补充质量（蒸汽）和引出质量（凝结），也使蒸汽改变速度，所以也可以把热管看作为质量喷管。Kemme 应用钠热管进行了试验，证实了这一分析，并证实了当蒸汽在蒸发段终点达到声速后再进一步降低冷凝段与冷端之间的热阻，只会降低冷凝段的温度而不能增加传热率，亦即达到了拉伐尔喷管相类似的阻塞流动的条件。这时的传热率就是热管的声速传热极限。
Deverall 和Kemme 提出了一个一维可压缩流体模型，并假定蒸汽为理想气体，惯性效应占主导地位和忽略摩擦效应。由此推导出热管的声速传热极限的计算式为
)1(2max +=r RT A h Q o
fg s υυρ （2－21）
式中ρ0与T 0为蒸汽的密度和温度，fg h 为工质的汽化潜热，υA 为蒸汽通道的截面积，R 为气体常数，r 为绝热指数，对单原子气体35=r ，双原子气体57=r ，三原子气体34=r 。 ⒉⒉⒊ 携带极限
在热管内部，蒸汽与液体流动方向始终是相反的，因此汽、液相交界面上就会发生蒸汽与液体的相互作用，这种相互作用有阻止对方流动的趋势，当蒸汽流速赿高，式者确切在说当蒸汽与液体的相对速度赿大，这种相互作用赿为显著。
由于这种反向流动的相互作用，在液体表面上会引起细波，随着两种流体相对速度的增加，在液体表面上毛细波的波幅也增大，而且在波峰上可能产生液滴，蒸汽流可以将这些液滴摄取，并将它们携带到冷凝段的末端，这就是热管内产生的携带现象。
将液滴从液相表面上撕下并使这些液滴加速，需要消耗式质的能量，从而使蒸汽和液体的压力损失增加。被切出的液滴并不参加相变，亦即不参加传热过程，因此传热率开始下降，当压力损失达到某一定值时，蒸发段毛细芯提前干涸，以至热管停止工作，这时的传热率称
为热管的携带传热极限。
在热管试验中产生携带现象时，可以听到液滴撞击热管冷凝段端盖所的出的声音，携带严重时蒸发段壁面会发生过热。
为了计算携带传热极限，通常采用Weber 准数作为判据。W e 的物理意义是蒸汽的惯性力与液体表面张力之比。当W e ＜1时，液体表面张力占主导地位，反之，若W e ＞1，则蒸汽的惯性力占主导地位。妆W 接近于1 时，蒸汽惯性力与液体表面张力成为可以相比较的量，液体表面上的毛细波振幅随着时间而增加，就产生了携带现象，W e 数的表达式为
)2/(2πσλρυυ?=W W e (2-22)
式中W e 是蒸汽的流速，λ是毛细波的波长。
令W e ＝1，并用轴向热流密度q 来代换W v ，即可找由轴向热流密度表示的推带极限，即
λ
επρνfg enf h q 2= (2-23) ⒉⒉⒋ 沸腾传热极限
热管中液体的汽化，可以是液体在汽、液表面上蒸发，也可能液体在吸液芯中沸腾，对于导热系数很高的液态金属，在绝大多数的情况下，均表现为表面蒸发，只有当热流密度特别大时才发生液体在吸液芯内沸腾，对于非金属、工质，一般导热系数较低，可发产生表面蒸发，而热流密度稍高时就可以出现芯内沸腾。
一般认为，在吸液芯中不希望发生沸腾现象，由于沸腾产生的汽泡会阻碍冷凝液的回流。当沸腾方式较变到膜态沸腾时，传热系数急剧降低而造成管壁过热。
根据核态沸腾理论，并借助于Clausius-Clapeyron 方程，可推导出沸腾传热极限的表达式即
)11()/(4c n i n fg eff e b r r r r l h T r l Q -=υυυ
ρπσ （2－24） 式中r i 为热管的内半径，r υ为蒸汽通道半径，r c 为毛细半径，r n 为初始汽泡半径，对于经过
除气和抽真空的热管r n 可取10-1μm 。在设计热管时同当计算传热率Q 小于以上四个极限时，
则实际传热率为Q ，当Q 大于四种式四种以上传热极限时。则实际传热率应为最小的一种传热极限。
⒊ 两相闭式热虹吸管与分离式热管
3―1 两相闭式热虹吸管（Two-Phase Closed thermosyphon ）
近几年来两相闭式热虹吸管在地面上的应用越来越多，有关它的研究报导也日益俱增。它与有芯热管的区别在于冷凝液回流的机理不同，它是依靠冷凝自身重力回流的，而有芯热管是依靠毛细力使冷凝液回流的。两相闭式热虹吸管又称为重力热管。
两相闭式热虹吸管有以下特点：
⑴ 由于不需要吸液芯，所以制造简单，成本低廉；
⑵ 由于减小了吸液芯本身产生的热阻R 3与R 7，所以具有良好的传热性能；
⑶ 一切由吸液芯引起的故障，它均可避免，所以工作可靠。
但两相闭式热虹吸管只能在以下范围内应用
⑴ 只能用于重力场中，而不能用于空间，即无重力场。
⑵ 只能将热管的下部作为加热段，而上部作为冷凝段否则重力不能使冷凝液回流； ⑶ 主要用于传热，不用于均温，其周向均温性较差；
⑷可以作为热二极管，由上向下传热为通路，由上向下传热为闭路。
由于两相闭式热虹吸管具有以上特点，国内，作为余热回收用的热管换热器大多采用两相闭式热虹吸管。
⒊⒈⒈传热机理
两相闭式热虹吸管的传热机理有不少大的报导，其中以日本的的Shiraishi 等人在1981年提出的传热模型最为简单明析，并与实验结果很相符。他们在实验的基础上提出了热虹吸管的传热模型，根据传热机理的不同将热管分成四个区段：
⑴饱和蒸汽的层流膜状凝结，在凝结段。
⑵没有传热和相变的绝热段。
⑶蒸发段液池以上的部分，当热流密度较小时是凝结液的层流膜状蒸发，当热流密度较大时是凝结液膜态沸腾。
⑷蒸发段的液池内则是核态沸腾传热。
3.1.2 充液量与倾角
热虹吸管内充液量与倾角对传热性能的影响，日本的Kanji Negishi的研究报告是最完整的一篇。他们得到的试验曲线如图3－1所示，其中参变量S代表工质容积与蒸发段容积之比，橫坐标为热虹吸管与水平面的倾角，纵坐标为传热率Q，从图中可看出充液比S太低会引起传输性能的降低，尤其在小倾角时更为明显，这主要由于在蒸发段内没有形成液池，或液池深度不足，当热负荷提高时蒸发段产生局部干涸从图3－1中还可以看出当倾角小于10o时，传热率很低，最好是在θ＝20o～40o，在θ接近90o时亦有一定程度的降低，而充液量一般使S＝0.25～0.6左右。
对不同的研究者，得出的结论不尽相同，但其范围相差不远。这些差别在于试验条件，试件的几何尺寸等因素引起的。
图3－1 铜－水热虹吸管的传热特性
⒊⒈⒊传热极限
热虹吸管的传热极限与有芯热管有所不同，它不存在毛细极限，而毛细极限常是有芯热管的主要传热极限。通常认为热虹吸管有三种传热极限，干涸极限(dry-out limit)；沸腾极限或烧毁极限(boiling limit or burn-out limit)；携带极限或液阻极限(entrainment limit or flooding limit)。
当充液比较小时，首先出现的是干涸极限。径向热密度过大时，蒸发段内液池被烧干而
产生传热恶化。这时在冷凝段和壁温仍保持不变，而蒸发段下部的壁温会明显升高，要避免干涸极限的产生则要相应地提高充液比。
在充液比较大，径向热密度也大时则易产生沸腾极限，随着热流密度的增加液池内核态沸腾就变得越来越旺盛，当达到某一临界热流密度时，管内壁上单个汽泡核连成一片，在内壁面上形成一个蒸汽膜。这蒸汽膜将加热表面与液体分隔开来。因为蒸汽的导热系数很低，壁面输入的热量只有一小部分传给液体，其余部分热量积聚在壁面材料上，导至蒸发段壁面温度突然增加。
在热虹吸管中认为限制传热的主要极限是携带极限。有芯热管其工作液体在吸液芯内，不太容易被蒸汽所携带，热虹吸管内冷凝液表面完全暴露在蒸汽流中，所以携带现象较有芯热管严重，携带传热极限的产生是由于汽液分界面上的剪应力引起的，这与蒸汽对液膜的相对速度的大小有关，蒸汽的轴向速度正比于热虹吸管的轴向热流密度。所以携带极限是对轴向热密度的限制，当热负荷较大而热虹吸管比较细长的情况下，应首先考虑到可能发生携带极限。
3―2 分离式热管
分离式热管是热虹吸管的一种变型，它仍然应用了依靠重力使冷凝液回流到蒸发段的原理，但是它将蒸发段与冷凝段分隔开来，各个加热段所产生的蒸汽在其上联箱集中，蒸汽经蒸汽导管上升到冷凝段的上联箱中，通过导管回流到蒸发段的下联箱中，液态工质通过这个下联箱再分配到蒸发段中连续蒸发。
由这种分离式的热管构成的热管换热器有许多优点。
⑴首先它不需要抽真空，而是通过装于冷凝段上方的排气阀来排放不凝性气体，即使运行中产生了不凝性气体也可以顺利排出。
⑵可以解决距离较远的冷、热流体换热问题，尤其是当冷、热流体绝对不允许混合的情况下更为有利。
⑶不存在携带极限。这是由于蒸汽管道与冷凝液回流管道是分开的。
⑷布置比较灵活。可以是一种热流体加热两种或两种驉的冷流体，也可以是多种热流体加热一种冷流体。冷、热侧的长度位置的布置比固定式热管换热器灵活方便。
但分离式热管换热器也有不足之处：
⑴有较大的热损失和压力损失，由于蒸汽管道与冷凝水管道是在换热器的外部空间流过，即使有良好的保温，也不可避免较大的空间散热和克服摩擦阻力的压力损失
⑵对密封和焊接要求较高。有许多蒸汽管和冷凝水管要穿出或穿入换热器，这带来了许多密封部件，分离式热管管内的PV值较高，常达到压力容器的规定值，所以对联箱、管道的焊接要求较高，一般应按压力容器原焊接工艺进行。
⑶现场工作量大。固定式热管换热器可以在工厂制造好后，整体运到现场进行安装，而分离式热管换热器必须在现场安装，另外，排气、启动均需在现场进行。
⑷在蒸发段内流型比较复杂，所以蒸发段内的传热与压损还没有完整的理论公式可以应用，通常需作与实际尺寸可比拟的模型试验，得到经验公式，在一定范围内加以应用。
分离式热的加热段内的流动与传热情况是比较复杂，如图3―2，它是液一汽两相在竖直加热管内自下而上的同向流动，在整个蒸发段长度上可以发生各种流型，不同的流型就有不同的传热系数和压降。其截面含汽率也自下而上不断变化，为提高这一段的传热系数，至少在加热段长度上管壁不发生干涸，亦妈管壁上始终有液体存在，否则平均传热系数会下降，并发生局部过热，这一部分的平均传热系数与压降受许多因素的影响，一般均用实验方法得出经验公式，在一定条件下应用。
锅炉冷态空气动力场试验..
1、设备系统概述 天津国投津能发电有限公司一期工程#2机组锅炉为上海锅炉厂引进美国ALSTOM公司的技术生产的超超临界参数变压运行螺旋管圈直流锅炉，型号为SG-3102/27.46-M532，单炉膛双切圆燃烧方式、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、半露天Π型布置。设计煤种为平朔安太堡煤，校核煤种I为晋北烟煤，校核煤种II为云峰混煤。采用中速磨冷一次风正压直吹式制粉系统，配6台MPS275辊盘式磨煤机，正常运行，5运1备，其中A磨采用微油点火方式。燃烧方式采用低NOx同轴燃烧系统（LNCFS），48只直流燃烧器分6层布置于炉膛下部四角和中部，在炉膛中呈双切圆方式燃烧。 炉膛宽度34290mm，深度15544.8mm。炉膛由膜式壁组成，炉底冷灰斗角度为55°，从炉膛冷灰斗进口集箱（标高7500mm）到标高51996.5mm处炉膛四周采用螺旋管圈，在此上方为垂直管圈。螺旋管圈与垂直管圈过渡采用中间混合集箱。炉膛上部及水平烟道从前至后分别布置分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器、末级再热器，后烟井分成前后两个分隔烟道，前烟道布置有低温再热器和省煤器，后烟道布置有低温过热器和省煤器，在前后烟道中省煤器下部布置调温挡板，用于调节再热汽温。锅炉采用机械干式出渣系统。 锅炉启动系统采用带循环泵的内置式启动系统，锅炉炉前沿宽度方向垂直布置4只汽水分离器和2个贮水箱。当机组启动，锅炉负荷低于最低直流负荷30%BMCR时，蒸发受热面出口的介质流经分离器进行汽水分离，蒸汽通过分离器上部管接头进入炉顶过热器，而饱和水则通过每个分离器下方连接管道进入贮水箱中，贮水箱上设有水位控制。贮水箱下疏水管道引至一个三通，一路疏水至炉水循环泵入口，另一路接至大气扩容器疏水系统中。 过热器汽温通过煤水比调节和三级喷水来控制，第一级喷水布置在低温过热器出口管道上，第二级喷水布置在分隔屏过热器出口管道上，第三级喷水布置在后屏过热器出口管道上，过热器喷水取自省煤器进口管道。再热器汽温采用尾部挡板调节，燃烧器摆动仅作为辅助调节手段，另外低温再热器出口管道上设置微量喷水，微量喷水取自给水泵中间抽头。 锅炉一次汽系统采用100％高压旁路（三用阀）＋65％低压旁路配置，过热器系统不设安全阀，再热器出口设有4只带有控制安全功能的安全阀。
电厂锅炉习题及题解
一、名词解释： 1、锅炉容量D 2、锅炉额定蒸发量D e 3、锅炉最大连续蒸发量MCR 4、锅炉额定蒸汽压力 5、锅炉额定蒸汽温度 6、锅炉热效率 7、锅炉连续运行时数 8、锅炉事故率 9、锅炉可用率 二、填空题： 1、电站锅炉设备一般是由____________和_____________组成的。 2、火力发电厂中三大主机是___________、_____________、____________。 3、锅炉按燃烧方式分有__________、__________、__________和___________。 4、煤粉炉按排渣方式分有______________和______________锅炉。 5、锅炉按工质在蒸发受热面内的流动方式分有____________、_____________、 ____________和____________锅炉。 6、锅炉型号DG－670/13.7－540/540－8中，分别表示___________，___________， __________，____________，____________，______________。 7、锅炉按蒸汽参数分为____________、____________、___________、__________、 和___________。 8、我国目前的主力发电机组是____________，目前最大机组是___________，相应 的锅炉容量是___________。 9、我国300MW和600MW机组锅炉蒸汽压力多为___________，锅炉蒸汽温度多 限制在__________以内。 10、国外火电机组的锅炉多为____________，参数多为__________或____________， 温度由___________到___________。国外最大的电厂锅炉容量为____________，一般单台火电机组容量为____________。 三、问答题： 1、画出电站锅炉本体的简图，并简述锅炉本体的组成。 2、简述锅炉设备的工作过程。 3、锅炉设备的主要辅助设备有哪些？ 4、锅炉额定蒸发量D e和锅炉最大连续蒸发量MCR之间的差别是什么？
锅炉空气预热器问题知多少
锅炉空气预热器问题知多少 一、循环流化床锅炉空气预热器有何作用？ 利用排烟热量加热锅炉助燃所需空气的受热设备，叫做空气预热器。空气预热器的作用是：1、强化燃烧。由于提高了锅炉的助燃空气的温度，可以缩短燃料的干燥时间和促使挥发分 析出，从而使燃料迅速着火，加快燃烧速度，增强燃烧的稳定性，提高燃烧的效率；2、强 化传热口由于使用了热空气并增强了燃烧，可以提高燃烧室的烟气温度，加强炉内辐射换热； 3、提高锅炉运行的经济性，加装了空气预热器可以有效的进一步降低排烟温度，减少排烟 损失，提高锅炉效率。 4、空气通过空气预热器加热后再送入炉膛，提高炉膛温度、促进燃料着火，改善或强化燃烧，保证低负荷下着火稳定性。 5、回热系统的采用使得给水温度提高，给水温度可高达250～290℃，若不采用空气预热器，排烟温度将很高。 6、炉膛内辐射传热量与火焰平均温度的四次方成正比。送入炉膛热空气温度提高，使得火 焰平均温度提高，从而增强了炉内的辐射传热。这样，在满足相同的蒸发吸热量的条件下， 就可以减少水冷壁管受热面，节省金属消耗量。 7、热空气作为制粉系统中干燥剂。 二、循环流化床锅炉空气预热器有哪几种形式？循环流化床锅炉目前采用的空预器有三种， 大多数循环流化床锅炉使用管式空预器，管式空预器又分为立管式和卧管式；少数循环流化 床锅炉采用热管空预器，它的优点是漏风系数较小；第三类是采用回转式空预器，它的优点 是相对体积较小，适合大容量循环流化床锅炉。如引进的白马 300MW 循环流化床锅炉。由 于循环流化床锅炉一次风压较高，为避免漏风系数过大，用于循环床的回转空预器采用特殊
分仓和密封方式。 三、为什么循环流化床锅炉不宜采用立式管式空预器？由于循环流化床锅炉风机压头比煤粉 锅炉高很多，如果采用立式管式空预器，空气将从管外走，空预器护板的密封性不好，容易 漏风。而采用卧式管式空预器，空气从管内走，密封结构更易于处理，避免漏风。此外，采 用卧式管式空预器，烟气在管外横向冲刷，空预器管子壁温较高，不易腐蚀。四、空气预热 器的腐蚀与积灰是如何形成的？由于空气预热器处于锅炉内烟温最低区，特别是未级空气预 热器的冷端，空气温度最低、烟气温度也最低，受热面壁温最低，因而最易产生腐蚀和积灰。当燃用含硫量较高的燃料时，生成的 SO 2 和 SO 3 气体，与烟气中的水蒸气生成亚硫酸或硫 酸蒸汽。在排烟温度低于酸蒸汽露点时，硫酸蒸汽便凝结在受热面上，对金属壁面产生严重 腐蚀。同时，酸液体也会粘结烟气中的灰分，越积越多，易产生堵灰。循环流化床锅炉尾部 烟道受热面积灰，受热面表面传热系数下降，使吸热量下降，排烟温度上升，锅炉热效率下降。如果积灰严重，则会增加烟道阻力，导致引风机负荷增大，厂用电率增加。长期腐蚀和 积灰会造成受热面的损坏和泄漏。当泄漏不严重时，可以维持运行，但使引风机负荷增加， 限制了锅炉出力，严重影响锅炉运行的经济性。五、什么是锅炉的低温腐蚀？由于燃煤中含 有 S，而 S 在燃烧过程中会产生 SO 2 ，进而部分 SO 2 会被氧化成 SO 3 ；另一方面，锅炉烟气中还含有 NOx 等酸性气体，在烟气温度较低时，这些酸性气体会与烟气中的水蒸气发生反应生成相应的酸，生成的酸附着在尾部受热面以后，会对尾部受热面的金属产生腐蚀现象； 或者在尾部换热管壁温度较低时，烟气中的酸性气体与管壁上的凝结水发生反应生成稀酸， 腐蚀尾部受热面的金属，统称为低温腐蚀。 锅炉SCR烟气脱硝空气预热器堵塞具体解决方法： 1、将入炉的煤硫粉的设定值控制在Sar≯0.9%的范围，尽可能地将原烟气SO2的浓度掌控在＜1500mg/Nm3的情况，这样便能够很好的减少预热器当中烟气出现过多的现象；此外，需 对脱硝系统中的喷氨量进行科学合理性的掌控，要确保脱硝率不可高出85%的范围，尽可能
锅炉空气动力场试验方案
YDY.ZY.JJ(ZX1-GL)-09 云南华电镇雄电厂新建2×600MW机组工程 锅炉空气动力场试验方案 2011－06－25 发布 2011－06－25 实施
云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院发布
编制：年月日 审核：年月日 会审： 建设单位年月日生产单位年月日施工单位年月日监理单位年月日设计单位年月日质保：年月日审定：年月日批准：年月日 ·本方案由云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院提出 ·本方案由云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院质保部归口管理 ·本方案由云南华电镇雄电厂试运主管副总经理批准
目录 1、概述 (1) 1.1系统概述 (1) 1.2主要设备及技术参数 (1) 2、技术措施 (4) 2.1依据和标准 (4) 2.2试验目的 (4) 2.3目标、指标 (4) 2.4仪器仪表、设备 (4) 2.5应具备的条件 (5) 2.6试验内容、程序、步骤 (5) 3、组织措施 (7) 4、安全措施 (8) 4.1危害危险源识别及相应预防措施 (8) 4.2安全注意事项 (8) 附件 (9) （1）交底记录 (9) （2）试验前应具备条件检查确认表 (10) （3）危险危害因素辨识及控制措施 (11)
1、概述 1.1系统概述 镇雄电厂新建工程2×600MW超临界燃煤汽轮发电机组，锅炉是由哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的型号为：HG-1900/25.4-WM10型一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、Π型布置、露天布置。 本工程煤源为滇东北，东源煤业集团下属朱家湾煤矿和长岭1号煤矿、2号煤矿，燃煤为低挥发份无烟煤，低位发热量 23.04MJ/Kg；点火及助燃油为0号轻柴油，发热量 41.8M J/Kg。 锅炉采用W火焰燃烧方式方式，配有6台BBD4062（MSG4060A）型双进双出钢球磨煤机，每台磨煤机引出4根煤粉管道，分别与旋风分离器相连，共24个分离器。每个分离器对应一个燃烧器，为燃烧器提供一浓一淡两股煤粉气流。前后墙拱上分别布置12组燃烧器，每组燃烧器包含2组浓煤粉喷口，2组淡煤粉喷口，每组浓煤粉喷口两边各有两组二次风喷口，在两个浓煤粉喷口之间的二次风喷口中安装油枪及火检。 锅炉设置了燃烧器风箱、三次风箱、燃烧器连接风道。在锅炉的前拱、后拱设置了两个燃烧器风箱，每个风箱内又通过隔板分隔成6个独立的小风箱，共计12个小风箱，这些风箱内各布置一组燃烧器且每个小风箱均设有独立的挡板风门；在锅炉的拱下前后墙各设置了6个三次风箱，共计12个，与拱上风箱一一对应，这些风箱也设有独立的挡板风门，负责三次风的分配。给燃烧器风箱与三次风箱配风的是燃烧器连接风道，在锅炉的前后布置了两个燃烧器连接风道，每个风道又分三个小风道，共计6个小风道，每个小风道各自对应两个燃烧器小风箱和两个三次风箱，其对应规则是一个小风道对应一台磨煤机。 烟风系统共配两台引风机、两台送风机、两台一次风机、两台密封风机。 1.2主要设备及技术参数 1.2.1引风机 本锅炉共配有两台引风机，型号为YU17056-02，动叶可调轴流风机，由成都电力机械
锅炉空气预热器安装作业指导书
春风油田排601-20区1×130t/h燃煤 注气站工程 锅炉空气预热器安装作业 指导书 编制： 审核： 批准： 胜利油建新疆分公司项目部 徐州市中宇建设有限公司 2013年11月
1．编制依据 1.1空预器安装图及有关说明； 1.2《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉机组篇）DL/T5047-95； 1.3《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2012； 1.4《火电施工质量检验及评定标准》（锅炉篇）； 1.5《火电施工质量检验及评定标准》（焊接篇）； 1.6《电力建设安全操作规程》第一部分：火力发电厂2002版。 2．工程概况 2.1本炉空气预热器管箱采用立式、顺列布置，分成二级，最上级管箱为热风预热器，横向节距均为60mm，纵向节距为40mm，下级管箱为冷热风管箱，横向节距均为60mm，纵向节距均为40mm。管箱单重最大为：11.4t。管箱共24只。烟气自上而下从管内流过，空气从管外流过，与烟气呈逆流布置。空气预热器的重量通过管子两端的管板传到钢梁上。 空气预热器布置在锅炉尾部Z3-Z4柱之间，标高4500mm-12150mm(下级)和21920mm-25330mm（上级）。通过座架、连通箱、护板形成一、二、三次风和冷热风通道。空气预热器总重量为211.49t。 2.2施工内容 2.2.1设备检查、编号。 2.2.2空气预器管箱、座架安装。 2.2.3护板、连通箱、伸缩节组合安装。 2.3施工条件 尾部钢结构安装完毕并通过验收。 2.4主要施工机械、工机具 2.4.1 110吨汽车吊 1辆； 2.4.2 5吨倒链 4台； 2.4.3 3吨倒链 3台； 2.4.4 割把 4套； 2.4.5 磨光机 2台； 2.4.6 钢卷尺50mm 1把； 2.4.7 玻璃管水平仪 1副； 2.4.8 电焊机BX-400 4台；
锅炉空气动力场试验调试方案
目录 1 编制目的 (02) 2 编制依据 (02) 3 设备及系统简介 (02) 4 调试内容及验评标准 (04) 5 组织分工 (04) 6 使用设备仪器 (05) 7 调试应具备的条件 (06) 8 调试步骤 (06) 9 优化措施及建议 (07) 10 安全健康及环境要求 (07)
1 编制目的 通过锅炉冷态通风试验，检查燃烧器和烟风道的安装是否符合规范；检查烟风系统和制粉系统的严密性；对锅炉机组中的风烟、燃烧系统有关测点进行检查，并对一次风和二次风的测量元件进行标定；检查并调平每台磨组出口4根一次风管的风速；冷态模拟炉内燃烧动力工况，观察一次风喷口射流情况和炉内空气动力状况，为下一步整个锅炉燃烧调整提供依据，确保锅炉燃烧充分，从而达到安全、经济运行的目的。 2 编制依据 2.1 《火力发电建设工程启动试运及验收规程》（DL/T5437-2009）； 2.2 《火电工程启动调试工作规定》（建质[1996]40号）； 2.3 《火电工程调整试运质量检验及评定标准》（建质[1996]111号）； 2.4 《电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）》； 2.5 《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》（国电发[2000]589号） 2.6 《电力建设安全健康与环境管理工作规定》（国家电网工[2003]168号） 2.7 《锅炉启动调试导则》DL/T852-2004； 2.8 《新疆天富东热电联产技改工程2×135MW机组调试大纲》； 2.9 设计院有关锅炉专业的图纸。 3 设备及系统简介 3.1 锅炉概括 本工程装设3台由四川川锅锅炉有限公司制造的CG-480/9.81-M4型高温高压自然循环汽包、单炉膛四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、全钢构架紧身封闭、管式空预器、悬吊煤粉锅炉。 燃烧及制粉系统采用中速磨正压冷一次风机直吹式制粉系统，每台锅炉配4套中速磨煤机，脱硫采用生石灰半干法烟气脱硫工艺，预留烟气脱硝系统。 3.2 制粉系统 本期工程制粉采用正压直吹冷一次风机制粉系统，每台锅炉配4台中速磨煤机，其中1台备用。每台锅炉配置4台能适应中速磨煤机正压直吹式制粉系统运行的耐压计量式给煤机，每台给煤机出力为2-40t/h。3台磨煤机可满足锅炉设计煤种额定工况运行的要求，由每台磨煤机引出四根煤粉管道连接到锅炉同一层燃烧器，根据锅炉负荷的变化可以停用任何1台磨煤机。 磨煤机密封系统采用每台锅炉配2台离心式密封风机，一用一备。每台锅炉配2台单吸离心式一次风机。 3.3 燃烧系统 本锅炉燃烧器采用四角切圆布置，假象切圆大小为φ580 mm。制粉系统采用中速磨冷一次风正压直吹送粉系统，每台锅炉配置4台中速磨煤机（HP743），其中一台备用，煤粉细度R90=20%。燃烧器采用大风箱结构，每角燃烧器有4个一次风口，6个二次风口，从下至上布
冷态空气动力场试验方案
UG-160/9.8-M3 动力场试验方案 编写: 张虎平 审核: 批准: 内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司 热电车间 二〇一二年四月一日
一、试车的组织机构及参加人员 试车总指挥: 调试指挥人: 车间主任调试单位负责人 现场技术负责人: 安全员设备技术员工艺技术员调试单位技术人员调试验收负责人: 安环部，生产部 参加人员: 工艺试车组成员,施工安装人员,电气仪表人员. 二、试验目的 对锅炉进行冷态空气动力场试验，目的是检验系统及转机整体运行情况，掌握转机及系统中挡板、液力耦合器的调节特性，标定压力、流量测量仪表，测试及调整进入燃烧室的一、二次风速，测试流化床的布风板阻力和料层阻力特性，找出临界流化风量及灰循环系统的特性，为锅炉的启动运行及燃烧调整提供参考资料。 通过对这些参数的调整、测量、试验，并对结果进行分析，确定锅炉燃烧系统最佳运行方式，从而保证锅炉燃烧稳定、完全、炉内温度场、速度场及热负荷分布均匀，防止结焦和燃烧设备损坏，降低有害气体排放，保证汽温、汽压稳定，以适应机组负荷变化的要求，在一定范围内自由调节。为运行中料层厚度提高参考值等。 三、风量标定 启动引风机、一次风机，高压风机、二次风机，调定各试验项目所需工况，保持稳定运行。标定和测试如下项目： 1、二次风机风量标定 按照下表测试：
2、标定二次风风量测量装置 在风量测量装置前或后一直段上进行测试标定。按照下表测试： 3、在炉膛内二次风口测试二次风速，检查各风口气流的方向、调整各风口气流的均匀性。同时，检查炉膛内各播煤风口气流状况。 4、一次风机风量标定 按照下表测试：
5、对总一次风风量测量装置标定 调节一次风机的挡板开度，在风量测量装置前一直段进行测试标定。 按照下表测试： 6、对上一次风风量测量装置标定 调节一次风机的挡板开度，在测风装置前一直段进行测试标定。 按照下表测试： 7、在炉膛内一次风口测试一次风速，检查各风口气流的方向、调整各风口 气流的均匀性。 三、测定布风板阻力及测定不同料层厚度风量与阻力关系。 1、空板阻力特性试验 在布风板不铺床料（空床）的情况下，全开风室入口各风挡板，改变一
130t振动炉排生物质锅炉设计分析说明
生物锅炉设计说明 一、锅炉简介 本锅炉是采用丹麦BWE公司先进的生物燃料燃烧技术的130t/h振动炉排高温高压蒸汽锅炉。锅炉为高温、高压参数自然循环炉，单锅筒、单炉膛、平衡通风、室内布置、固态排渣、全钢构架、底部支撑结构型锅炉。 本锅炉设计燃料为棉花秸秆，可掺烧碎木片、树枝等。这种生物质燃料含有包括氯化物在内的多种盐，燃烧产生的烟气具有很强的腐蚀性。另外它们燃烧产生的灰分熔点较低，容易粘结在受热面管子外表面，形成渣层，会降低受热而的传热系数。因此：在高温受热段的管系采用特殊的材料与结构，以及有效的除灰措施，防止腐蚀和大量渣层产生。 本锅炉采用振动炉排的燃烧方式。锅炉汽水系统采用自然循环，炉膛外集中下降管结构。该锅炉采用"M"型布置，炉膛和过热器通道采用全封闭的膜式壁结构，很好的保证了锅炉的密封性能。过热蒸汽采用四级加热，两级喷水减温方式，使过热蒸汽温度有很大的调节裕量，以保证锅炉蒸汽参数。尾部竖井内布置有两级省煤器、一级高压烟气冷却器和两级低压烟气冷却器。空气预热器布置在烟道以外，采用水冷加热的方式，有效的避免了尾部烟道的低温腐蚀。 锅炉采用轻柴油点火启动，在炉膛右侧墙装有启动燃烧器。 锅炉室内布置，购价全部为金属结构，按7级地震烈度设计。 二、设计规范及技术依据 —1996版《蒸汽锅炉安全技术监察规程》 —JB/T6696—1993《电站锅炉技术条件》 —DL/5047—1989《电力建设施工及验收规范》（锅炉机组篇） —GB12145—1989《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》 —GB10184—1988《电站锅炉性能试验规程》 —GB13223—1996《火电厂大气污染排放标准》 —GB12348—1999《工业企业厂界噪声标准》 等有关国家标准。 其中设计技术依据： —锅炉热力计算按《锅炉机组热力计算标准方法》 —强度计算按GB9222—2008《水管锅炉受压元件强度计算》 —烟风阻力计算按《锅炉设备空气动力计算标准方法》 等锅炉专业标准 三、供用户资料 根据《蒸汽锅炉安全技术监察规程》要求，并且保证用户进行锅炉安装、运行、维护和检 修有必要的技术依据和资料，锅炉随机提供详尽的技术资料，供用户资料详见： W1305100TM《供客户图纸清单》 W1305100JM《供客户技术文件清单》 四、锅炉主要技术经济指标和有个数据 1、锅炉参数 额定蒸发量：130t/h 额定蒸汽压力：9.2MPa 额定蒸汽温度：540℃ 额定给水温度：210℃
锅炉空气预热器安装
1、工程简介 1.1托电一期2×600MW机组#2机每台炉内配两台三分仓回转式空气预热器，型式为主轴式，双密封结构。型号为32VNT2060。两台空预器对称布置在锅炉尾部烟道中，其主体结构通过主座架、侧座架、一次风架等，其底梁横跨生根于锅炉钢架16850 mm标高梁上。 1.2 空预器总重625T,各主要安装部件具体参数:（单台） 2、施工工艺流程
2.1总体吊装顺序：两台空预器同时吊装。 2.2单台空预器施工工艺流程： 底梁→底部结构→底部检修平台→端柱→转子中心筒→顶部结构→空气侧转子外壳及风道→转子→铰链柱侧、烟气侧转子外壳及烟道→换热元件的安装及扇形板的固定→空预器整体检查调整及密封 说明：轴承及驱动系统到货及时可随顶部和底部结构同时安装。 3、施工应具备的条件 3.1施工机械采用BTQ2000塔吊，主臂长66.32m，副臂长48m，工作幅度随吊装部件的不同灵活选择，DMQ1600门座吊及63/42龙门吊为辅助吊车。 3.2 锅炉钢架第二层安装完毕并验收合格方可施工。 3.3施工机具准备 序号名称规格数量备注 1 塔吊BTQ2000 1 主吊机械 2 门座吊DMQ1600 1 辅助机械 3 龙门吊63/42 1 辅助机械 4 钢丝绳Φ32.5，L=20m 3对 5 吊环Φ20 8 6 卡环8t 8 7 卡环5t 4 8 卡环3t 6 3.4人员组织 总指挥：马二孩 技术负责：韩廷会、杨小东 起重指挥：刘喜庆、赵迎喜 起重工：炼汝奇刘日新朱军魏炳奇 李晓青贾耀明李振海康全部等
4、施工步骤:（单台） 4.1空预器底梁及底部结构安装 4.1.1单台空预器底梁共2件，单件重11.375t，外型尺寸：长15880mm、宽500mm、高3680mm、等。锅炉钢架标高为+16.85mm，空预器支撑梁安装、验收完毕后，将标定方向的底梁按图纸设计的位置安装在锅炉的支撑钢梁上，安装具体位置如附图所示。该件采用2点吊装钢丝绳选用Φ32.5、L=20m、8t卡环2个、5t卡环4个，由门座吊将其移运至锅炉组合场，再由龙门吊将其移运至BTQ2000覆盖区域，由BTQ2000将其空投至所定位置，与支撑钢架临时固定。 4.1.2底部结构安装：待底梁纵横中心线及标高调整好后，将底部结构移运至BTQ2000覆盖区域，由BTQ2000空投至底梁上方就位。底部结构外形尺寸：长15600mm、宽3840mm、高2010mm、重13.985t、采用4点吊装、5t卡环、Φ32.5、L=20m的钢丝绳2对,塔吊工作幅度41m、额定起重量28t、负荷率50％ 底部检修平台随底梁的安装就位而穿插安装，安装位置位于两底梁之间14.615m标高处，底部轴承随底部结构一起安装就位，安装在轴承登板上，用角钢和螺栓将底梁与支架固定在一起。 4.1.3将端柱铰链固定在底梁上，调整测量其垂直方向，将二组端柱分别装在铰链上，装上螺栓将其紧固。 4.2转子中心筒的安装 利用所提供的吊耳吊装转子的中心筒，将其安装到底梁支板的轴承座上，即扇形板和扇形板支板的中心孔中，该件重13.809t，外形尺寸：Φ3500×3993，由龙门吊将其移运至BTQ2000覆盖区域，，由塔吊将其空投至所定位置，找正就位，塔吊工作幅度41m，额定起重量28t，最大负荷率46.7％，采用4点吊装，Φ32.5钢丝绳2对，5t卡环。 4.3顶部结构的安装 4.3.1顶部结构重约23.29t、外形尺寸：长15600mm、宽3720mm、高1680mm。 4.3.2顶部结构翻转吊装
工程热力学习题(第3章)解答
第3章 热力学第一定律 3.5空气在压气机中被压缩。压缩前空气的参数为p 1=1bar ，v 1=0.845m 3/kg ，压缩后的参数为p 2=9bar ，v 2=0.125m 3/kg ，设在压缩过程中1kg 空气的热力学能增加146.5kJ ，同时向外放出热量55kJ 。压缩机1min 产生压缩空气12kg 。求：①压缩过程中对1kg 空气做的功；②每生产1kg 压缩空气所需的功（技术功）；③带动此压缩机所用电动机的功率。 解：①闭口系能量方程 q=?u+w 由已知条件：q=-55 kJ/kg ，?u=146.5 kJ/kg 得 w =q -?u=-55kJ-146.5kJ=-201.5 kJ/kg 即压缩过程中压气机对每公斤气体作功201.5 kJ ②压气机是开口热力系，生产1kg 空气需要的是技术功w t 。由开口系能量守恒式：q=?h+w t w t = q -?h =q-?u-?(pv)=q-?u-(p 2v 2-p 1v 1) =-55 kJ/kg-146.5 kJ/kg-(0.9×103kPa×0.125m 3/kg-0.1×103kPa×0.845m 3/kg) =-229.5kJ/kg 即每生产1公斤压缩空气所需要技术功为229.5kJ ③压气机每分钟生产压缩空气12kg ，0.2kg/s ，故带动压气机的电机功率为 N=q m·w t =0.2kg/s×229.5kJ/kg=45.9kW 3.7某气体通过一根内径为15.24cm 的管子流入动力设备。设备进口处气体的参数是：v 1=0.3369m 3/kg ， h 1=2826kJ/kg ，c f1=3m/s ；出口处气体的参数是h 2=2326kJ/kg 。若不计气体进出口的宏观能差值和重力位能差值，忽略气体与设备的热交换，求气体向设备输出的功率。 解：设管子内径为d ，根据稳流稳态能量方程式，可得气体向设备输出的功率P 为： 2222f1121213(0.1524)()()(28262326)440.3369 c d P m h h h h v ×=?=?=?× =77.5571kW 。 3.9一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，压力为500kPa ，温度为25℃。充气开始时，罐内空气参数为50kPa ，10℃。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。 解：根据开口系统的能量方程，有： δQ =d(m·u )+(h out +c 2fout +gz out )δm out -(h in +c 2fin +gz in ) δm in +δW s 由于储气罐充气过程为绝热过程，没有气体和功的输出，且忽略宏观能差值和重力位能差值，则δQ =0，δm out =0，(c 2fin +gz in )δm in =0，δW s =0，δm in =d m ，故有： d(m·u )=h in ·d m 有： m ·d u +u ·d m=h in ·d m 即：m ·d u=(h in -u )·d m =pv ·d m =R g T ·d m 分离积分变量可得：(c v /R g )·d T /T=d m /m 因此经积分可得：(c v /R g )ln(T 2/T 1)= ln(m 2/m 1) 设储气罐容积为V 0，则：m 1=p 1·V 0/(R g T 1)，m 2=p 2·V 0/(R g T 2) 易得T 2=T 1· (p 2/p 1) R g /cp =283×(500/50)0.287/1.004=546.56 K 3.10一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，压力为1000kPa ，温度为27℃。充气开始时，储气罐内为真空，求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。 解：根据开口系统的能量方程，有： δQ =d(m·u )+(h out +c 2fout +gz out )δm out -(h in +c 2fin +gz in ) δm in +δW s 由于储气罐充气过程为绝热过程，没有气体和功的输出，且忽略宏观能差值和重力位能差值，则δQ =0，δm out =0，(c 2fin +gz in )δm in =0，δW s =0，δm in =d m ，故有： d(m·u )=h in ·d m
锅炉空气预热器分析
锅炉空气预热器分析 空气预热器有三个大类，分别是板式空气预热器、回转式空气预热器和管式空气预热器。 空气预热器是用于锅炉系统热交换性能提升的一种设备。空气预热器的主要作用是将锅炉排出的烟气中的热量收集起来，并传导给进入锅炉前的空气。 1、管式空气预热器 管式空气预热器的主要传热部件是薄壁钢管。管式空气预热器多呈立方形，钢管彼此之间垂直交错排列，两端焊接在上下管板上。管式空气预热器在管箱内装有中间管板，烟气顺着钢管上下通过预热器，空气则横向通过预热器，完成热量传导。 管式空气预热器的优点是密封性好、传热效率高、易于制造和加工，因此多应用在电站锅炉和工业锅炉中。管式空气预热器的缺点是体积大、钢管内容易堵灰、不易于清理和烟气进口处容易磨损。 2、板式空气预热器 板式空气预热器的结构松散而不紧凑，制造需要耗费大量的钢材，因此制造成本较高。板式空气预热器的盒子由焊接方式拼接，焊接工作量大且缝隙较多，容易出现泄漏。板式空气预热器目前已经很少被使用。 板式空气预热器的主要传热部件是薄钢板，多个薄钢板一起焊接成长方形的盒子，而后数个盒子拼成一组，板式空气预热器就由2到4个钢板焊接盒子组成。板式空气预热器工作时，烟气会流经盒子的外侧，而空气流经盒子的内侧，通过钢板完成热传导。 3、回转式空气预热器 回转式空气预热器的优点是体积小、重量轻、结构紧凑，传热元件承受磨损的余量大，因此回转式空气预热器特别适合应用于大型锅炉。回转式空气预热器的缺点是内部的机构复杂，消耗电力较大且漏风量较高。 回转式空气预热器是指内部设有旋转部件，通过旋转的作用在烟气和空气之间传导热能的一种空气预热器。回转式空气预热器还能够分为两个类别，也就是受热面旋转的转子回转式空气预热器，和风道旋转的风道回转式空气预热器。
土耳其空气动力场试验方案-正式版
1 锅炉基本参数 1.1型式及型号 本期工程装设两台600MW超(超)临界参数燃煤汽轮发电机组，锅炉为超临界参数变压直流炉、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。型号为DG1827/25.4-Ⅱ4型。 1.2参数 锅炉主要参数表 2 设计燃料条件 2.1煤种煤质一览表
2.2点火和助燃用油油种 采用6号油，油质的特性数据见下表：
3. 烟、风系统主要设备及流程 3.1 主要设备 锅炉配有2台成都电力机械厂生产的AN33（19）型静叶可调轴流式引风机、2台上海鼓风机厂有限公司生产的FAF25—12.5—1动叶可调轴流式送风机和2台上海鼓风机厂有限公司生产的PAF18-13.2-2动叶可调式一次风机。 3.1.1 引风机设计参数如下:
型式 AN33（19）静叶可调轴流式 台数（台） 2 出力（m3/S） 494.0(T.B) 全压（Pa）6435 (T.B) 转向顺气流方向看叶轮逆时针旋转 工作转速（r/min） 990 叶片调整范围 -70°～+30° 轴功率（KW） 2547 (BMCR) 电机功率（KW） 4000 出力调节方式进口导叶调节 .4.5A 冷却风机 9-19N O 3.1.2 送风机参数如下： 型号 FAF25—12.5—1 动叶可调轴流式 台数（台） 2 出力（m3/s） 230.6 (T.B) 全压（Pa） 4241 (T.B) 工作转速（r/min） 990 出力调节方式导向挡板调节装置 导向叶片角度调节范围－25°～+15° 叶轮直径mm 2512 电动机功率KW 1200 3.1.3 一次风机设计参数如下: 型号 PAF18-13.2-2 设计转数（r/min） 1490 全压（Pa） 16819 风量 (m3/s) 93.88 转向从电机端看逆时针 导向叶片角度调节范围－25°～+15° 电机功率（k W） 1900 3.2 系统主要流程 送风机将空气送往两台三分仓空预器，锅炉的热烟气将其热量传送给进入的空气，受热的一次风与部份冷一次风混合后进入磨煤机，然后进入布置在前后墙的煤粉燃烧器，受热的二次风进入燃烧器风箱，并通过各调节挡板而进入每个燃烧器二次风、三
02j01锅炉冷态空气动力场试验作业指导书
目录 1目的 2适用范围 3引用标准 4术语/定义 5职责 6作业程序 7报告和记录 8 危险源 9 危险源控制 修改记录
1 目的 检查燃烧器制造、安装质量。掌握炉内空气动力场特性，找出存在的问题，为热态运行、燃烧调整提供依据。进行一、二次风风门档板试验，掌握其特性。对送风机、引风机、一次风机和排粉风机进行运行考验。 2 适用范围 火力发电厂煤粉锅炉。 3 引用标准 3.1 GB/T19001-2000 idt ISO9001:2000《质量管理体系——要求》 3.2 GB10184—88《电站锅炉性能试验规程》 3.3锅炉制造厂有关技术标准。 4 术语／定义 4.1 本要求采用GB/T19000—2000 idt ISO 9000：2000《质量管理体系——基础和术语》中的术语及其定义。 4.2 必要时指顾客、总工、总公司领导要求时。 5 职责 5.1 本所热动室锅炉技术岗位工作人员为本作业的承担者。 5.2 工作负责人的职责：必要时编写试验方案，现场试验人员的安排、试验测点安装验收与试验场所安全监督、试验指挥与协调、现场结果的确认和必要时最终试验报告的编写。 5.3 试验参加人员的职责：负责试验仪器的准备、监督试验测点安全、试验测试与记录、数据分析和整理，配合负责人搜集资料。 6 作业程序 6.1 本作业承担者的基本要求 6.1.1 本作业承担者应熟悉锅炉主、辅机结构性能及其运行的专业知识。 6.1.2 本作业一般为5—8人，其中工作负责人1名。工作负责人应具有本岗初级及以上技术职称，并具有两年以上工作经验。参加者应从事本专业或相关专业的人员。 6.2 试验方案的制定 6.2.1 工作负责人接到任务后应立即收集试验机组锅炉的有关资料，必要时制定
锅炉1-3章
2010电厂锅炉原理试卷A 一、单项选择题(本大题共30小题，每小题1分，共30分) 在每小题列出的四个备选项中只有—个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”的相应代码涂黑。未涂、错涂或多涂均无分。 1、控制循环锅炉的循环推动力与自然循环锅炉相比是。【A 】 A.高； B.相同； C.低； D.不一定高低。 2、燃料灰分增加时，锅炉效率的变化是。【B】 A．升高；B．降低；C．不变；D．不一定。 3、下列煤的元素分析成分中，燃烧产物对环境基本无害的是。【B】 A. 碳； B. 氢； C. 硫； D. 氮。 4、关于燃料的各种分析基准之间的关系，下列算式正确的是？【D】 5、随着锅炉容量的增大，散热损失的相对变化是【B】 A．增大B．减少C．不变D．骤变 6、表示煤灰流动温度的符号是【C】 A．DT B．LT C． FT D．ST 7、在锅炉运行时，依靠烟气分析测量过量空气系数，目前普遍采用的是【A】 A．氧公式B．RO2公式C．N2公式D．H2公式 8、在烟气分析时，往往使用不完全燃烧方程式计算的是【B】 A．RO2容积百分数B．CO容积百分数 C．O2容积百分数D．H2O容积百分数 9、按工作原理分类奥式分析法属于【B】 A．物理分析法B．化学吸收法C．化学吸收燃烧法D．重力分析法10、煤的组成成分中发热量最高的元素是【C】 A．碳B．硫C．氢D．氧 11、随着过量空气系数的增大，排烟损失的变化是【A】 A．增大B．减少C．不变D．骤变 12、锅炉运行时炉底大量漏风，则排烟热损失的变化是【B】 A．不变B．升高 C．降低D．不一定
13、下列设备中属于锅炉本体的是【C】 A．煤粉仓B．给水泵C．炉墙D．给煤机 14、煤元素分析中可燃元素为【C】 A．碳、氢、氧B．碳、氢、氮C．碳、氢、硫D．氢、硫、氧15、与煤粉炉相比，燃油炉q3损失【B】 A．较小B．较大C．相同D．决定于固定碳16、锅炉燃烧计算中采用的发热量是【C】 A．高位发热量B．中位发热量C．低位发热量D．弹筒发热量 17、下列锅炉部件中，承压最高的是【C】 A．汽包B．过热器C．省煤器D．水冷壁 18、我国动力用煤分类方法中，干燥无灰基挥发分含量V da f≥40%的煤是【D】 A．贫煤B．无烟煤C．烟煤D．褐煤 19、当燃料水分增大时，排烟热损失的变化应是【A】 A．升高B．降低C．不变D．不一定 20、煤隔绝空气加热，放出挥发分后剩余的残留物称为【C】 A．碳B．固定碳C．焦炭D．残留碳 21、当锅炉受热面结渣时，锅炉排烟热损失的变化是【B】 A．降低；B．升高；C．不变；D．有时高，有时低。 22、下列锅炉部件中，工作压力最低的是【C】 A．汽包B．过热器C．再热器D．省煤器 23、对于控制循环锅炉，水冷壁中汽水混合物流动的推动力是【D】 A汽水密度差；B给水泵压头；C循环泵压头；D汽水密度差和循环泵压头。 24、理论烟气中水蒸气的来源有：燃料中氢燃烧产生的、燃料本身水分汽化、雾化重油带入以及【B】A．水冷壁泄露水B．理论空气带入水 C．吹灰蒸汽带入水D．加药带入水 25、蒸汽压力P 14.7ＭPa的锅炉按压力分属于【C】 A．中压锅炉；B．高压锅炉；C．超高压锅炉；D．亚临界锅炉。 26、煤元素分析中最有利的元素是【B】 A．碳；B．氢；C．硫；D．氧。 27、直流锅炉的循环倍率为【A】 A. 1； B. 2； C. 3； D. 4。 28、下列设备不属于锅炉本体设备的是【C】 A. 冷灰斗； B.折焰角； C. 捞渣机； D. 过热器。 29、给水温度是指【A】 A. 给水进入省煤器的温度； B. 给水进入过热器的温度； C. 给水进入水冷壁的温度； D. 给水进入汽包的温度。 30、奥氏烟气分析仪第二瓶吸收剂焦性没食子酸的碱溶液主要吸收的是【A】 A. RO2、O2； B.CO、RO2；
空气预热器方案说明
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
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
空气动力场试验措施
山东寿光晨鸣热电厂 （三期工程） 锅炉冷态空气动力特性试验 华东电力试验研究院 电力建设调整试验所 二00六年八月
目录 1、设备概况 2、冷态空气动力特性试验 编写：崔振达 审核：王买传 批准：
1.设备概况： 山东晨鸣热电厂三期扩建工程装有二台YG－600/9.8－M型高压、高温单汽包自然循环流化床锅炉，是山东济南锅炉厂制造，模式水冷壁悬吊结构，装有二只蜗壳式绝热高温旋风分离器。 密封返料装置位于分离器下部与炉膛下部燃烧室连接，将未燃尽物料送入炉膛实现循环再燃烧。 锅炉点火方式为床下四只油燃烧器动态启动，床上布置四支辅助油枪协助升温之用，主油枪耗油量为1200kg/h，辅助油枪耗油量为1000kg/h，燃油压力3.0MPa，机械雾化，0号轻柴油。 装有二台引风机，二台一次风机、二台二次风机、二台高压风机、六台给煤机，四台水冷排渣机。 2．冷态空气动力特性试验： 2.1试验目的： 新机组投产前，为检查锅炉机组在设计、制造、安装等方面是否符合设计要求，检查在正常通风情况下所有的风机及烟、风道的风门和挡板是否完好，对有关风量的测量装置进行标定，并对布风板的均匀性，料层厚度的阻力，最低流化风量的确定作全面测试，便于在热态燃烧调整时提供相应的数据。 2.2 试验必备条件： 2.2.1 锅炉本体及风烟系统管道安装结束。 2.2.2 锅炉床层及旋风分离器内浇注料已完成，风帽孔内等杂物已清除结束。 2.2.3 所有一次风道、二次风道、给煤管及返料装置内（包括返料器内的小风帽）的杂物已清除结束。 2.2.4 关闭锅炉本体及风烟系统上的所有检查门及人孔门。 2.2.5 电除尘器安装基本结束，所有检查孔、人孔都已关闭。 2.2.6 锅炉大联锁静态校验合格，通过验收和签证。 2.2.7 所有电动风门及挡板都能远控操作，在CRT上的显示开关方向、开度指示与实际的开关方向、开度一致。 2.2.8 手动风门挡板都能操作，指示清晰，内外开度正确。 2.2.9 给煤机、一次风机、二次风机、高压风机及引风机试转合格并通过验收。 2.2.10 循环流化床底料准备好，底料应采用流化床炉渣，含碳量＜3%，粒度为0～6mm，底料应进行筛分，确保颗粒度满足试验要求(或按制造厂要求)。 2.2.11 试验所需的热工、电气仪表(特别是风机的风压、风量和电流指示)安装结束并调试合格，在CRT上能显示数据，有关的传压管应用压缩空气吹扫过。 2.2.12 一、二次风的热风道上在风量测量装置前或后直段处加装2寸内螺纹缩节供试验之用，(只数和位置现场确定)安装验收结束。 2.2.13 试验临时脚手架及临时照明按要求敷设完毕，验收合格。 2.2.14 主控室内照明及事故照明能投用完好，调试合格。 2.2.15 锅炉现场照明投用完好。 2.2.16 锅炉现场、特别是主要通道、平台和扶梯的垃圾应清理完毕，保持畅通。 2.2.17 有关运行人员经培训合格上岗并熟悉本方案。 2.2.18 全厂生产通讯系统投入运行。 2.3 试验内容：