省煤器與空氣預(yù)熱器：鍋爐尾部的節(jié)能雙劍客
省煤器與空氣預(yù)熱器：鍋爐尾部的節(jié)能雙劍客
省煤器和空氣預(yù)熱器均為鍋爐尾部的低溫受熱面，核心功能是回收煙氣余熱、降低排煙溫度、提升鍋爐效率。兩者分工明確：省煤器加熱給水，空氣預(yù)熱器預(yù)熱助燃空氣，共同構(gòu)成鍋爐高效節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
一、省煤器（Economizer）
1. 基本定義與工作原理
定義：安裝于鍋爐尾部煙道下部，利用低溫?zé)煔庥酂峒訜徨仩t給水的熱交換設(shè)備
原理：高溫?zé)煔鈾M向沖刷省煤器管束，熱量通過金屬管壁傳導(dǎo)給管內(nèi)流動的低溫給水，使給水溫度升高（可接近或達到飽和溫度），同時降低排煙溫度
2. 主要類型
分類方式 類型 特點與應(yīng)用
按材料 鋼管式 耐壓性好、傳熱效率高，適用于中高壓鍋爐
鑄鐵式 結(jié)構(gòu)緊湊、耐腐蝕性強，適用于低壓鍋爐（≤1.6MPa）
按出口工質(zhì)狀態(tài) 沸騰式 給水被加熱至沸騰產(chǎn)生部分蒸汽，替代部分蒸發(fā)受熱面
非沸騰式 給水溫度低于飽和溫度 40-50℃，不產(chǎn)生蒸汽，適用于低壓工業(yè)鍋爐
3. 核心作用
節(jié)能提效：降低排煙溫度（通?？山?/span> 100-150℃），提高鍋爐熱效率 5-12%，節(jié)省燃料
保護汽包：提高給水溫度，減少給水與汽包壁溫差，降低汽包熱應(yīng)力
替代受熱面：減少蒸發(fā)受熱面吸熱量，用造價較低的省煤器替代部分昂貴的蒸發(fā)受熱面
4. 安裝位置
布置在空氣預(yù)熱器之前、過熱器 / 再熱器之后的鍋爐尾部豎井中，煙氣溫度約 350-500℃區(qū)域
二、空氣預(yù)熱器（Air Preheater）
1. 基本定義與工作原理
定義：利用鍋爐尾部煙氣余熱預(yù)熱燃燒所需空氣的熱交換器，位于省煤器之后、除塵器之前
原理：低溫空氣通過預(yù)熱器與高溫?zé)煔猓?/span>200-350℃）進行熱交換，使空氣溫度升高至 150-350℃后送入爐膛
2. 主要類型
類型 傳熱方式 結(jié)構(gòu)特點 優(yōu)缺點
管式 間壁式 管子兩端焊接在管板上組成管箱，煙氣走管內(nèi)，空氣走管外 優(yōu)點：無轉(zhuǎn)動部件、結(jié)構(gòu)簡單、漏風(fēng)率低（約 5%）；缺點：體積大、鋼材消耗多
回轉(zhuǎn)式 再生式 轉(zhuǎn)子帶動蓄熱元件交替通過煙氣側(cè)和空氣側(cè)，蓄熱 - 放熱循環(huán) 優(yōu)點：體積小、金屬耗量少（僅為管式 1/3）；缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、漏風(fēng)率較高（約 8-12%）
板式 間壁式 薄鋼板焊接成長方形盒子，煙氣與空氣在板間交替流動 優(yōu)點：換熱效率高、占地面積??；缺點：密封性較差、易積灰
3. 核心作用
雙重節(jié)能：降低排煙溫度，同時強化燃燒，減少不完全燃燒損失，綜合提高鍋爐效率 5-15%
改善燃燒：預(yù)熱空氣提高爐膛溫度，強化燃料著火與燃燒過程，特別適合難燃的低揮發(fā)分煤種
強化換熱：提高爐膛內(nèi)煙氣溫度，增強爐內(nèi)輻射換熱效果
4. 安裝位置
位于省煤器之后、除塵器之前的鍋爐尾部煙道末端，是煙氣流程的最后一個換熱設(shè)備
三、省煤器與空氣預(yù)熱器的核心區(qū)別對比
對比項目 省煤器 空氣預(yù)熱器
加熱對象 鍋爐給水 助燃空氣
安裝順序 空氣預(yù)熱器之前 省煤器之后
煙氣溫度 較高（350-500℃） 較低（200-350℃）
傳熱系數(shù) 較高（64-75W/(m2?℃)） 較低（16-21W/(m2?℃)）
主要功能 預(yù)熱給水、保護汽包 預(yù)熱空氣、強化燃燒
常見問題 磨損、積灰 低溫腐蝕、積灰、漏風(fēng)
材質(zhì)要求 耐壓性優(yōu)先 耐腐蝕性優(yōu)先
四、協(xié)同工作機制
在現(xiàn)代鍋爐系統(tǒng)中，省煤器與空氣預(yù)熱器串聯(lián)布置、梯級利用煙氣余熱：
高溫?zé)煔馐紫冉?jīng)過省煤器，將大部分余熱傳遞給給水
降溫后的煙氣（200-350℃）再進入空氣預(yù)熱器，將剩余余熱傳遞給助燃空氣
最終低溫?zé)煔猓s 120-150℃）進入除塵器凈化后排放
這種布置充分利用了兩種設(shè)備的優(yōu)勢：省煤器傳熱效率高，適合回收較高溫度的煙氣余熱；空氣預(yù)熱器雖傳熱效率較低，但能回收更低溫度的余熱，實現(xiàn)能源的 “吃干榨凈”
五、關(guān)鍵技術(shù)要點
低溫腐蝕防護：空氣預(yù)熱器冷端易因煙氣露點溫度以下運行導(dǎo)致硫酸腐蝕，可采用：
提高空氣入口溫度（如加裝暖風(fēng)器）
選用耐腐蝕材料（如 ND 鋼）
采用低低溫省煤器前置降溫
積灰與磨損控制：
定期吹灰（蒸汽吹灰、聲波吹灰）
合理設(shè)計煙氣流速
加裝防磨護瓦
漏風(fēng)治理（主要針對回轉(zhuǎn)式空預(yù)器）：
優(yōu)化密封系統(tǒng)（徑向、軸向、環(huán)向密封）
定期調(diào)整密封間隙
采用漏風(fēng)控制系統(tǒng)（LCS）
總結(jié)
省煤器和空氣預(yù)熱器是鍋爐系統(tǒng)不可或缺的節(jié)能裝置，它們分工協(xié)作，共同將鍋爐排煙溫度從約 500℃降至 120-150℃，使鍋爐熱效率提升 10-20%，同時改善燃燒條件、保護設(shè)備安全。在工業(yè)鍋爐與電站鍋爐的技術(shù)改造中，優(yōu)化這兩種設(shè)備的性能與協(xié)同運行，是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。