锅炉蒸发系统及省煤器

锅炉本体设备主要由燃烧设备、蒸发设备、对流受热面、锅炉炉墙构成的烟道和钢架构件组成。燃烧设备包括燃烧室、燃烧器和点火装置。蒸发设备包括汽包、下降管、水冷壁等。对流受热面是指布置在对流烟道内的过热器、省煤器、再热器和空气预热器。

一、汽包及其内部装置

1、汽包的作用及结构
汽包是锅炉的重要部件之一，其作用是：
(1)汽包是加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽。

(2)汽包与下降管、水冷壁连接，组成自然循环回路。同时，汽包又接受省煤器来的给水，还向过热器输送饱和蒸汽。因此，汽包是锅炉内加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽。

(3)汽包中存有一定水量，因而有一定的储能能力。在工况变化时，可以减缓蒸汽压力变化的速度，对运行调节有利，从而提高锅炉运行的安全性。

(4)汽包中装有各种设备，可以保证蒸汽品质。如汽包中的汽水分离装置，可以分离掉蒸汽中含盐的水滴；汽包中的清洗装置，可以去掉蒸汽中的溶盐；汽包中的连续排污装置，可以降低锅水含盐量；汽包中的加药装置，可以进行锅内水处理，从而改善蒸汽品质。

汽包的结构如图1所示。

汽包是由筒身、封头及内部装置等组成。筒身部分是由钢板卷制焊接而成的圆筒，封头是由钢板模压而成，经加工后再与筒身部分焊成一体。通常在封头上留有椭圆形或圆形人孔，以备安装和检修之用。汽包内部装置有汽水分离器、给水分配管、加药管和连续排污管。汽包外壁上有一些指示仪表和保护装置，如水位计、压力表和安全门等。汽包内部结构如图2所示。

2、汽水分离装置
汽水分离装置一般是利用自然分离和机械分离的原理进行工作的。所谓自然分离，是利用汽和水的重度差，在重力的作用下，使水汽得到分离。而机械分离则是依靠重力、惯性力、离心力和附着力等使水从蒸汽中得到分离。
根据以上工作原理制造的汽水分离装置形式很多，根据其工作过程一般分为两个阶段：
(1) 粗分离阶段(也称第一次分离)。它的任务是消除汽水混合物的动能，使水汽分离时，水流不致被打成细小水滴。
(2) 细分离阶段(也称第二次分离)。利用蒸汽空间的容积，并借重力使水滴从蒸汽中分离出来，或用机械分离的作用使经粗分离后蒸汽中残留的较细小的水滴进行二次分离。为使这一过程能有较好的效果，必须保证较低的蒸汽流速，同时使蒸汽沿汽包长度或截面上均匀分布，而不致发生局部流速过高。
锅炉汽水分离装置最常用的有：进口挡板、旋风分离器、波形板、多孔板等。

内置旋风分离器的工作原理：

内置旋风分离器一般为2～3mm的钢板制成的圆筒形。上升管联箱来的汽水混合物从进口蜗壳切向进入，依靠离心力的作用，将水滴抛向筒壁内侧，流到汽包的水空间；而蒸汽则在分离器中心旋转向上，进入到汽包的汽空间。为了使这些蒸汽平稳地进入汽空间，在圆筒顶部装有波形板(百叶窗)分离箱。为了使分离出来的水流平稳地进入汽包水空间，防止蒸汽从筒底穿出，还将筒底封死，而在边上的环形缝中装有导叶。

3、蒸汽清洗装置

蒸汽在汽包内进行清洗的目的是为了过滤和清洗蒸汽中的盐分，从而避免过热器内管壁结垢，使过热器因超温而烧坏、汽轮机的出力降低。

蒸汽清洗的方法就是使机械分离后出来的蒸汽经过一层清洗水(一般为省煤器来的给水)加以清洗，将其中一部分盐溶解于清洗水中，使蒸汽质量得以改善。因此清洗水的含盐量，在任何情况下都要小于炉水的含盐量，当溶解于蒸汽中的物质在与含盐量低的水接触时，便会迅速发生物质的扩散过程，可使蒸汽中溶解的盐分扩散到清洗水层中去。蒸汽清洗不仅对降低蒸汽的溶解携带有效，同时也可以降低机械携带。蒸汽清洗设备的形式很多，其中以起泡穿层式清洗为最好。起泡穿层式蒸汽清洗装置主要有两种形式，即钟罩式和平孔板式。

清洗水配水装置的布置分为两种：即单侧配水和双侧配水。配水装置布置于一侧，溢水斗布置于另一侧，叫做单侧配水方式，钟罩式清洗装置应采用单侧配水。配水装置布置于清洗装置的中部，向两侧配水，且溢水斗也布置在两侧的叫做双侧配水方式。
清洗配水装置的类型很多，但一般多用圆管，上面钻有q10～q12的配水孔。配水管的外面装有导向罩，用以消除水流动能，下面还装有配水挡板，以均匀配水。

4、汽包水位

【汽包巡检项目】

(1)检查与汽包连接的管道、阀门、水位计无泄漏现象。

(2)检查汽包水位计水位显示在正常水位线范围内，与DCS水位偏差不大于30mm，云母片颜色指示正常，水位计照明正常。

【汽包的临界水位】

为了保证锅炉和汽轮机的安全运行，汽包的水位变动是受到一定的限制的，它的最高允许水位是根据锅炉的热化学试验来确定的，在锅水在一定含盐浓度和额定蒸发量时，逐步提高汽包水位，则蒸汽含盐量逐步增加，当水位达到某一高度时，蒸汽的含盐量将急剧增加，这一水位称汽包的临界水位。汽包的临界水位与汽包容积、锅水品质、蒸发量有关。

【汽包的零水位】：

一般规定锅炉的汽包中心线以下150mm或200mm作为水位计的零水位。

从安全角度看，汽包水位高些，多储存些水，对安全生产及防止锅水进入下降管时汽化是有利的。但是为了获得品质合格的蒸汽，进入汽包的汽水混合物必须得到良好的汽水分离。只有当汽包内有足够的蒸汽空间时，才能使汽包内的汽水分离装置工作正常，分离效果才能比较理想。

由于水位计的散热，所以水位计内水的温度较低，密度较大，而汽包内的锅水温度较高，密度较小。有些锅炉的汽水混合物从水位以下进入汽包，使得汽包内的锅水密度更小，这使得汽包的实际水位更加明显高于水位计指示的水位。因此，为了确保足够的蒸汽空间，大多数中压炉和高压炉规定汽包中心线以下150mm作为水位计的零水位。

由于超高压和亚临界压力锅炉的汽水密度更加接近，汽水分离比较困难，而且超高压和亚临界压力锅炉汽包内的锅水温度与水位计内的水温之差更大，为了确保良好的汽水分离效果，需要更大的蒸汽空间。所以，超高压和亚临界压力锅炉规定汽包中心线以下200mm为水位计零水位。

【汽包内的实际水位比水位计指示的水位高的原因】：

由于水位计本身散热，水位计内的水温较汽包里的锅水温度低，水位计内水的密度较大，使汽包内的实际水位比水位计指示的水位要高10%～50%。随着锅炉压力的升高，汽包内的锅水温度升高，水位计散热增加，水温的差值增加，水位差值增大。

对于汽水混合物从汽包水位以下进入的锅炉，由于汽包水容积内含有汽泡，锅水的密度减小。当锅水含盐量增加时，汽包水容积内的汽泡上升缓慢，也使汽包内水的密度减小，汽包的实际水位比水位计水位更高。汽水混合物从汽包蒸汽空间进入，有利于减小汽包实际水位与水位计水位的差值。对于压力较高的锅炉，为了减小水位差值，可采取将水位计保温或加蒸汽夹套以减少水位计散热的措施。

【汽包的虚假水位】

汽包水位的变化不是由于给水量与蒸发量之间的物料平衡关系破坏所引起，而是由于工质压力忽然变化，或燃烧工况忽然变化，使水容积中汽泡含量增多或减少，引起工质体积膨胀或收缩，造成的汽包水位升高或下降的现象，称为虚假水位。由于出现虚假水位的现象是暂时的，故也称暂时水位。

引起虚假高水位的因素主要有：

(1)锅炉燃烧率增加、主蒸汽流量增加(汽轮机调节门开大、汽轮机高低压旁路开大、锅炉安全门动作)，汽包压力下降等。

(2)引起虚假低水位的因素主要有锅炉燃烧率减少、主蒸汽流量减少(汽轮机调节门关小，锅炉安全门回座，汽轮机高、低压旁路关小)、汽包压力上升、给水温度下降等。

运行中多种因素会同时出现，发生叠加或相抵，发生叠加时会使虚假现象加剧，严重时威胁机组安全运行。

【汽包水位如何调整】

分析汽包水位变化是虚假水位还是流量不匹配引起的，根据不同情况进行调整。

虚假水位调整原则：一般来说当给水流量和蒸汽流量基本匹配，汽包水位还有较大波动判断为虚假水位引起的水位波动。此种情况一般波动剧烈，但调节方法比较简单，只要坚持在给水流量和蒸汽流量相匹配的基础上视水位上升或下降趋势适当减小或加大给水流量即可(一般来说此时给水流量比蒸汽流量增大或减小20%～30%即可)。但当水位上升趋势或下降趋势减缓或趋于平稳时及时缩小给水流量和蒸汽流量差值，直至水位平稳。

给水流量、蒸汽流量不匹配时的调整原则：快速查找给水流量和蒸汽流量不匹配原因，及时调节，使给水流量和蒸汽流量相匹配。当给水无法满足蒸汽流量要求，且给水泵无法进一步增加出力时，应迅速降低机组负荷；当给水流量大于蒸汽流量，汽包水位上升迅速时，应尽快降低给水流量，并开启给水泵再循环，必要时可停止一台给水泵运行。

【锅炉启动过程中如何控制汽包水位】

锅炉启动过程中，应根据锅炉工况的变化控制调整汽包水位。

(1)点火初期，锅水逐渐受热、汽化、膨胀，使水位升高，此时不宜用事故放水门降低水位，而应从定期排污门排出，既可提高锅水品质，又能促进水循环。

(2)随着蒸汽压力、蒸汽温度的升高、排汽量的增大，应根据汽包水位的变化趋势，及时补充给水。

(3)在进行锅炉冲管或安全门校验时，常因蒸汽流量突然增大、蒸汽压力速降而造成严重的“虚假水位”现象，因此，在进行上述操作前应先保持较低水位，而后根据变化了的蒸汽流量加大给水，防止安全门回座等原因造成水位过低。

(4)根据锅炉负荷情况，及时切换给水管路运行，并根据规定的条件，投入给水自动装置工作。

【锅炉启动过程中汽包壁温差过大的原因】：

机组启动升压初期，为控制升温升压速度，锅炉点火后投入炉内的燃料量很少，火焰在炉膛内的充满程度差，水冷壁受热不均，工质吸热量少，且在压力低时，工质的汽化潜热大，这时产生的蒸汽量很少，蒸发区内的自然循环不正常，汽包内的水流动很慢甚至局部停滞，对汽包壁的放热系数很小，因此，汽包下壁温升小。汽包上壁与饱和蒸汽接触，当压力逐渐升高时，饱和蒸汽遇到较冷的汽包壁便发生凝结放热，由于蒸汽凝结时的放热系数要比汽包下半部水的放热系数大几倍，上壁温度很快达到对应压力下的饱和温度，使汽包上壁温度大于下壁温度。另外，汽包升压速度越快，饱和温度升高也越快，产生的温差就越大。这样由最初上水时上部壁温低于下部很快变为高于下部壁温，因而形成了汽包壁温上部高、下部低的壁温差。

【防止锅炉启动过程中汽包壁温差过大的控制措施如下】：

(1)严格控制升压速度，尤其是低压阶段的升压速度要尽量缓慢。主要手段是控制好燃料量，还可通过旁路控制蒸汽压力。

(2)升压初期，蒸汽压力应按启动曲线稳定上升，尽可能不使蒸汽压力波动过大。

(3)设法迅速建立正常的水循环，为此应进行水冷壁下部定期放水或连续放水，并应维持燃烧的稳定和均匀。

(4)启动前锅炉进水温度不得过高，进水速度不得过快。

【锅炉满水现象如下】：

(1)工业水位电视显示、就地水位计指示超过可见部分。

(2)各DCS水位指示均高水位报警，MFT动作。

(3)给水流量不正常地大于蒸汽流量。

(4)满水严重时，主蒸汽温度急剧下降，蒸汽导电度增加，甚至蒸汽管道内发生水冲击，法兰处、轴封处向外冒汽。

【锅炉满水原因如下】：

(1)给水自动失灵或调整门故障及给水泵调节故障。

(2)操作不当或误操作。

(3)水位表失灵或指示不正确，使运行人员误判断。

(4)负荷突变，调整不及时。

【锅炉满水处理方法如下】：

(1)确认MFT保护可靠动作，否则手动MFT。

(2)停止上水，开启事故放水门，开启定期排污门、连续排污门，开启过热器、再热器疏水和主汽管疏水。

(3)加强放水，注意汽包水位出现。

(4)水位恢复正常后，汇报值长重新点火启动。

【锅炉缺水现象如下】：

(1)工业水位计电视显示就地水位计指示低于可见部分。

(2)各DCS水位计指示均低水位报警，MFT动作。

(3)给水流量不正常地小于蒸汽流量(水管道爆破除外)。

(4)主蒸汽温度升高。

【锅炉缺水原因如下】：

(1)给水自动失灵或调整门故障及给水泵调节失灵。

(2)运行人员监视不够，或调整不当和误操作。

(3)水位计失灵使运行人员误判断。

(4)负荷变化大，调整不及时。

(5)水冷壁、省煤器泄漏严重或爆破。

(6)放水门误开。

【锅炉缺水处理方法如下】：

(1)确认 MFT保护可靠动作，否则手动MFT。

(2)停止一切放水、排污工作。

(3)加强上水，待汽包水位出现后重新点火启动(锅炉严重缺水时，禁止上水)。

(4)若水冷壁、省煤器和给水管道爆破，则停止上水，关闭省煤器再循环门，按紧急停炉处理。

二、水冷壁

1、水冷壁的作用
水冷壁是蒸发设备中的受热面。一般锅炉都在燃烧室的四周内壁布满水冷壁，而容量较大的锅炉还将部分水冷壁布置在炉膛中间，形成所谓的双面曝光水冷壁，用来吸收炉膛火焰的辐射热。

水冷壁的作用为：
(1)水冷壁是锅炉的主要蒸发受热面，将水或饱和水加热成饱和蒸汽，通过导汽管送入过热器。
(2)保护炉墙并防止炉墙及受热面结渣。炉膛火焰温度高达1500～1600℃，高温灰很容易黏结在炉墙受热面上，通过水冷壁吸收辐射热可以大大降低炉膛出口温度至灰熔点以下。
(3)节约金属，降低锅炉造价。水冷壁是锅炉的最好受热面，它接受炉膛的辐射热，其换热效率要远高于接受对流热的其他受热面。因而在同等的热量交换下，相对来说节约了金属，降低了锅炉造价。

2、水冷壁的类型及结构
水冷壁可分为光管水冷壁、销钉式水冷壁及鳍片管式（膜式）水冷壁。
(1)光管水冷壁

光管水冷壁由普通无缝钢管弯制而成，它在锅炉上的布置情况如图2所示。

光管水冷壁布置的紧密程度用管子的相对节距s/d 表示。当 s/d 小时，即排列紧密时对炉墙的保护作用好，但管子背面所受炉墙反射热量少，金属利用率相对降低。当s/d大时，即每根水冷壁管的吸热量相对较多，而炉墙温度实际上并不降低，起不到保护炉墙的作用。一般锅炉s/d常采用1.2～1.25。高参数大容量锅炉光管水冷壁一般趋向于密排，其s/d之值常在1.1左右。当锅炉容量增加到一定程度后，炉墙面积可能不够水冷壁敷设，有必要时在炉膛中间，沿炉膛深度布置1～3排双面曝光水冷壁。

(2)销钉式水冷壁

销钉式水冷壁是在光管水冷壁表面，按照要求焊上很多一定长度的圆钢，其结构如图3所示。

利用销钉可以敷设和固牢耐火材料形成卫燃带、熔渣池等，以提高着火区和熔渣区的温度，保证着火稳定和顺利流渣。同时利用销钉传热以冷却耐火塑料，也使熔渣池周围的水冷壁不受高温腐蚀。因此在液态排渣炉、旋风炉以及某些固态排渣的煤粉炉的喷燃器周围和所采用的卫燃带上，销钉式水冷壁得到广泛使用。

由于销钉处在炉膛最高温度区域，对于销钉的材料、尺寸和焊接质量有严格的要求，必须注意，否则容易被烧坏。销钉材料与管子材料相同。尺寸一般为直径9～12mm，长度为20～30mm。销钉式水冷壁由于销钉数量太大，焊接工作量大，质量要求也较高，所以除卫燃带、熔渣池等处使用外，一般不采用。

(3)鳍片管式水冷壁

现代设计锅炉广泛采用带有鳍片管的膜式水冷壁。
膜式水冷壁的组成有两种类型。一种是光管之间焊扁钢形成鳍片管，另一种是用轧制形成鳍片管焊成，如图4所示。

目前我国多采用轧制形成鳍片焊管，按一定的管组大小整焊成膜式壁。安装时组与组之间再焊接密封。
轧制460鳍片管的鳍片断面为梯形，鳍片宽10mm，根部厚度9mm，顶部厚度6mm。鳍片一般不能过宽，因为宽度增大，鳍端的金属温度也增大；鳍片也不能过厚，否则会使两边金属温差太大，引起过大的金属热应力。因此鳍片几何尺寸必须正确选择，方可保证膜式水冷壁安全可靠地工作。

敷管式炉墙的水冷壁，由于炉墙外层无护板和框架梁，因此刚性较差。为了能承受炉膛内可能产生的爆燃压力和炉内正压或负压变化，使管子和炉墙受到较大的推力时不致突起或出现裂纹，所有敷管式炉墙必须围绕炉膛四壁在炉外分层布置刚性梁。刚性梁好似一圈圈腰带，沿炉膛高度每隔3～4m框上一圈，将炉墙和管子箍起来，并使之形成具有刚性的平面。常用刚性梁结构型式为搭接式，如图5所示。

这种结构由于搭板的摆动，可允许刚性梁和水冷壁在水平方向能有相对的位移(留有一定间隙)，外层起框紧及抵消压力的作用。当水冷壁受热向下膨胀时，刚性梁跟着一起向下移动。

4、凝渣管

又称防渣管或费斯顿管。它是由后墙水冷壁管向上延伸，到上部炉膛出口烟窗处拉稀布置而成。通常错列布置成2～4 排，每排管子的距离较大，其横向相对节距s1/d=4～6，纵向相对节距δ2/d=3.5。保持较大节距的目的是形成烟气通道，并进一步冷却成烟气，保持烟气温度低于灰熔点，使烟气中所携带的飞灰处于凝固状态。因此它本身不易结渣，即使由于运行不正常而结成了一些渣，也不致形成严重的渣瘤，或部分堵塞烟气通道。凝渣管一般可降低烟气温度30～50℃。
在高参数全悬吊结构的锅炉中，一般不采用凝渣管，而用装在炉膛出口的屏式过热器所代替。因为这时的炉膛出口即是屏式过热器的入口，这样的屏式过热器就起到了凝渣管的作用。
装有屏式过热器的现代锅炉，大都采用平炉顶结构。这种锅炉的后墙水冷壁上部常做成一个折焰角与中间联箱相接。图6为折焰角结构图。

后墙水冷壁在炉膛上部向前墙突出的部分称为折焰角。折焰角是由后墙水冷壁在一定的标高处，并按照一定的外形向炉膛内弯曲而成(俗称折焰鼻子)，结构形式有两种。

一种是借助分叉管，将每根水冷壁管分成两路，一路向内弯曲成一定形状，另一路为垂直短管，起悬吊、传递水冷壁组件质量的作用。两路管内的汽水混合物均进入后水冷壁上联箱，再通过导管引入汽包。为了使大部分工质从受热强烈的折焰管通过，在垂直短管至联箱的连接处装有节流孔板，以限制垂直管的流通量。

另一种结构是在后墙水冷壁的上部直接向内弯成折焰角，在折焰角后，每三根管中有一根垂直向上作后墙水冷壁悬吊管，其余两根继续向后延伸构成水平烟道的斜底，然后再折转向上进入上联箱。而垂直向上那根水冷壁，通过连接折焰角前后垂直水冷壁管的吊杆传递折焰角后墙水冷壁组件的重量，并向上引入上联箱。

折焰角的作用是：
(1)增加了水平连接烟道的长度，可以在不增加锅炉深度的情况下布置更多的过热器受热面，这就是屏式过热器。
(2)改善烟气流冲刷屏式过热器的空气速度场的均匀性，并增加横向冲刷的作用，也增长烟气流程，加强烟气混合，使烟气流沿烟道高度分布趋于均匀。

【为什么一般锅炉每侧水冷壁要分成几个独立的循环回路？】

炉膛里温度是不均匀的，其温度的分布与燃料种类、燃烧器的布置方式有关。一般总是靠近炉膛中心处温度高，水冷壁热负荷也高；离炉膛中心较远处温度低，水冷壁的热负荷也低。热负荷高的水冷壁管产生的蒸汽较多，流动压头高，循环流速高。热负荷低的水冷壁产生的蒸汽少，流动压头和循环流速低。

如果把热负荷不同的水冷壁管组成一个循环回路，由于同一组各根管子的热负荷不均匀，热负荷小的水冷壁管，循环流速低，甚至出现循环停滞，水冷壁管因冷却不足而过热损坏现象。

为了使受热较少的水冷壁管也保持一定的循环流速，可以将热负荷较大的一些水冷壁管组成一个回路，而热负荷较小的一些水冷壁管组成另一个回路。中压炉和高压炉经常将每一面水冷壁分成三个回路。由于超高压炉的汽水比重较小，循环压头也小，水循环的可靠性相对降低。所以超高压锅炉常将每面水冷壁按热负荷的大小分成五个回路。

5、锅炉水冷壁泄漏

【水冷壁泄漏现象如下】：

(1)炉膛内有响声，炉膛压力由负压变为正压(引风机投自动时电流增大)，严重时从看火孔内喷出烟气和蒸汽。

(2)汽包水位下降，给水流量不正常地大于蒸汽流量。

(3)燃烧不稳，主蒸汽压力、蒸汽流量下降，泄漏侧烟气温度下降。

(4)锅炉炉管泄漏报警仪报警。

【水冷壁泄漏主要原因如下】：

(1)锅水品质长期不合格，使管内壁结垢，造成传热恶化。

(2)管材质量不良、制造有缺陷或焊接质量不良。

(3)安装、检修质量不良，管内有遗留杂物堵塞。

(4)燃烧器和吹灰器安装角度不对，炉管受到冲刷。

(5)锅炉长期低负荷运行，燃烧调整不当使水冷壁受热不均，

定期排污量过大，水循环不良 体火

(6)锅炉严重缺水运行。

(7)炉膛结焦严重，掉大焦砸坏水冷壁。

【水冷壁泄漏应进行如下处理】：

(1)发现炉内有异声时应小心打开看火孔听诊，并进行仪表分析和参数的趋势分析。

(2)确认水冷壁损坏，但泄漏不严重，能维持正常水位和炉膛负压时，应降低机组负荷和主蒸汽压力，防止损坏面积扩大，汇报值长申请停炉。

(3)加强对给水和过热蒸汽温度自动调整的监视和控制，维持汽包水位和蒸汽温度正常。

(4)若泄漏严重不能维持正常运行或造成锅炉灭火，应紧急停炉。

(5)停炉后应继续向锅炉进水，关闭排污门和省煤器再循环门，若汽包上、下壁温差明显增加或补水后水位不能回升时，停止向锅炉进水。

(6)待炉膛吹扫结束后，停止送风机、引风机，保持自然通风2h；然后重新启动送风机、引风机，保持25%~30%风量强制通风冷却。当汽包壁温差大于或等于50℃时，应停运送风机、引风机并关闭风烟挡板。

三、省煤器

1、省煤器的作用
省煤器是利用排烟余热加热给水的受热面。其作用为：
(1)节省燃料。由于省煤器可以降低排烟温度，提高炉效率，故能够节省燃料。
(2)改善汽包的工作条件。由于提高了进入汽包的给水温度，降低了给水与汽包的温差，故可以减少汽包的热应力，改善汽包的工作条件。
省煤器一般布置在低温对流烟道内，和过热器一样，是由许多并列的蛇形管组成，均为水平布置。

2、省煤器的结构
钢管式省煤器由一系列并列的蛇形管所组成。蛇形管用外径为25～42mm的无缝钢管弯制而成，管子通常为错列或顺列布置。各蛇形管进口端和出口端分别连接到进口联箱和出口联箱上面。省煤器采用错列布置，一是传热效果好，二是减少积灰，三是布置紧凑。采用逆流布置不仅可以加强传热，而且使水从下而上地流动，有利于排走空气和受热产生的气泡，避免产生水冲击和气泡停滞而腐蚀或烧坏管壁。

在弯制蛇形管时，弯曲半径小些，能使制成的蛇形管管间距离减小，布置的省煤器紧凑。但弯曲半径太小时，管子外壁在弯制时减薄严重，会引起管子强度的明显降低。为此，弯管时的弯曲半径至少也不应小于管子直径的1.5～2.0倍。省煤器的受热面积较大，如果采用直管，因管数很多，联箱直径必然很大，不但造价较高而且布置困难，热膨胀补偿比较复杂。如果省煤器采用蛇形管，不但体积较小，而且管子的根数大大减少，因此，可以采用直径较小的联箱，而且蛇形管本身具有很好的热膨胀补偿能力，使得省煤器管的热补偿问题大大简化。

为了防止除氧不合格的给水在省煤器管内因水温提高后，溶解在水中的氧气逸出吸附在管壁上，造成省煤器管局部腐蚀，通常要求给水在省煤器管内的水流速度大于0.5～1.0m/s。采用蛇形管后，省煤器管数大大减少，给水系统通流截面随之下降，可以满足对省煤器管内水流速度的要求。用20钢管制作省煤器，不但工艺简单、成本较低，而且耐水击和安装方便。因此，大、中型锅炉的省煤器广泛采用蛇形管。

为了便于检修，省煤器的管组高度有一定限制。当管子为紧密布置时(52/d＜1.5)，管组高度不超过1m。当管子为稀疏布置时，管组高度不超过1.5m。如果省煤器高度较大，那就需要将它分成几个管组，管组之间应留高度不小于550～600mm的空间，以便检修人员进入工作。
省煤器通常布置在对流烟道中，一般将管圈放置成水平以利于排水。而且总是保持水由下向上流动，以便于排除其中的空气，避免引起局部的氧气腐蚀。烟气从上向下流动，既有自吹灰作用，又保持烟气相对于水的逆向流动，增大传热温差。
如果省煤器为双级布置，那么在第一级省煤器的出口联箱和第二级省煤器的进口联箱之间应有互相交叉的连接管，以减少水在平行蛇形管中的温度偏差。

省煤器布置的多少，既要考虑经济，又要考虑安全。

(1)从经济上讲，省煤器布置越多，能提高炉效，但钢材消耗量和烟道尺寸就要相应变化，是不合算的。

(2)从安全上讲，省煤器布置过多，使排烟温度降低，容易形成低温腐蚀，缩短使用寿命。

(3)省煤器布置过多将使管内水流速度变得很低，给水中的溶解氧会在水平管内停留，造成氧腐蚀而使管子穿孔。

在省煤器蛇形管与进出口联箱连接处，大量管子穿过炉墙。管子穿墙部位的炉墙一般用耐火混凝土浇成，管子和炉墙(耐火混凝土)之间留有间隙，使炉墙不受管子热膨胀的影响。为了保证这部分炉墙的密封性，必须装设可靠的密封结构。

省煤器按材质分为两种：铸铁式和钢管式。

铸铁式省煤器的优点：由于铸铁式省煤器壁厚、硬度高，表面有一层铸皮，所以耐磨损、腐蚀，使用寿命长。缺点是加工复杂，造价高，维修工作量大，不耐水击，不能用来作沸腾式省煤器。因此，多用在没有除氧器或除氧不完善的小型锅炉上。

钢管式省煤器的优点：制造工艺简单，造价低，维修工作量小，可承受水击，因此，沸腾式省煤器必须用钢管制作，大、中型锅炉广泛采用。缺点是耐磨、耐腐蚀性较差，寿命较铸铁式短，多用在除氧完善的大、中型锅炉上。

【省煤器再循环的作用】

省煤器在锅炉启动初期，常常是不连续进水的，但如果省煤器中水不流动，就可能使管壁超温而损坏。因此，在锅炉不上水时，打开省煤器与汽包下降管之间的再循环管，使汽包与省煤器形成水循环，保持省煤器内有水流动冷却，从而保护省煤器。

【省煤器出口给水汽化的危害】

锅炉点火初期，省煤器只是间断进水时，其内的水温将发生波动。在停止进水时，省煤器内不流动的水温度升高，特别是靠近出口端，则可能发生汽化。进水时，水温又降低，这样使其管壁金属产生突变热应力，影响金属及焊口的强度，日久产生裂纹损坏。

【省煤器下部放灰管的作用】

布置在尾部竖井烟道下部的灰斗，汇集从烟气中靠自身重力分离下来的一部分飞灰，通过灰管排入灰沟，减小了烟气中灰尘含量和对空气预热器堵灰的影响。当省煤器发生泄漏事故时，可排出部分漏水，减轻空气预热器受热面的堵灰。

3、省煤器泄漏

【省煤器容易磨损部位如下】：

(1)当烟气从水平烟道进入布置省煤器的垂直烟道时，受烟气转弯流动所产生的离心力的作用，使大部分灰粒抛向尾部烟道的后墙，使该部位飞灰浓度大大增加，造成锅炉后墙附近的省煤器管段磨损严重。

(2)省煤器靠近墙壁的管子与墙壁之间存在较大的间隙或管排之间存在有烟气走廊时，由于烟气走廊处烟气的流动阻力要比其他处的阻力小得多，该处的流速就高。故处在烟气走廊旁边的管子或弯头就容易受到严重磨损。实践证明，管束中烟气流速为4～5m/s，而烟气走廊里的流速就要高达12～15m/s，为前者的3~4倍，其磨损速度就要高几十倍，这是因为管子被磨损的程度大约与烟速的三次方成正比。

【省煤器泄漏现象】：

(1)汽包水位下降。

(2)给水流量不正常地大于蒸发量。

(3)省煤器区域有异声。

(4)省煤器下部灰斗有湿灰或冒汽。

(5)省煤器后面两侧烟气温差增大，泄漏侧烟气温度明显偏低。

(6)烟气阻力增大，引风机电流增大。

【省煤器泄漏处理方法如下】：

(1)如果省煤器轻微泄漏，可适当降低锅炉蒸发量和蒸汽压力，维持汽包正常水位，并申请停炉。

(2)省煤器损坏严重，水位无法维持，故障情况加剧，尾部烟道下部大量冒汽喷水时，应立即停炉。

(3)停炉后应保留1台引风机运行一段时间，以排出烟气和蒸汽；维持汽包水位，可继续向锅炉上水，关闭所有放水门，禁止开启省煤器再循环。

【引起省煤器泄漏的原因如下】：

(1)给水品质不合格，水中含氧量增多，造成管子内壁氧损失损坏。

(2)给水温度和流量变化，使管子产生热应力，管子热应力过大会引起管子损坏。

(3)管子焊接质量不好，也会使管子损坏。

(4)飞灰磨损使管壁因减薄、强度下降而损坏。其中，省煤器管磨损是损坏的主要原因。

【防止省煤器磨损的措施如下】：

(1).保持合理的烟气流速。

(2)减少烟气中飞灰浓度。

(3)运行中保持较细煤粉细度。

(4)运行中发现磨损严重，可在燃烧合理的情况下，保持较低的过量空气系数。

(5)加装防磨装置。

(6)采用防磨涂料。

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