省煤器应用扩展表面受热面能减轻受热面的飞灰磨损,同时能使受热面结构紧凑,降低通风阻力及工质流动阻力,金属耗量减少。

     采用扩展受热面对在用锅炉的省煤器进行改造,以便在现有的安装空间条件下,保证传热效果有所提高。

     降低烟气流速,减轻磨损,避免积灰和低温腐蚀,是提高在用锅炉省煤器受热面工作稳定性的最有效的措施之一。

     螺旋肋片管是采用高频焊接的方法,将钢带沿螺旋轨迹焊接在光管上而形成的。与环形肋片管相比,螺旋肋片管通过肋片材料的绕制过程和高频焊接,可以使肋片与基管压熔为一体,其接触热阻近似为0 ,能承受交变热应力,焊接后不变形,从而不会减弱基管的承压能力,有利于热量从肋片向基管内壁传递。用螺旋肋片管绕制的蛇形管(弯头部分没有肋片) 组成管组作为省煤器受热面即螺旋肋片式省煤器。

      表征螺旋肋片式省煤器的结构参数有:

      螺旋肋片管的基管外径、壁厚;肋片的厚度、高度和节距;蛇形管组的横向节距、纵向节距等。螺旋肋片式省煤器可以顺列布置也可以错列布置。

     如果省煤器的安装高度有限,就须采用较小的基管直径。

     扩展受热面的传热系数与具有相同基管直径的光管相比,其传热系数是减小的。鳍片管的传热系数只有相同基管直径光管传热系数的82 %～88 %；螺旋肋片管的传热系数更小，只有相同基管直径光管传热系数的45 %～49 %。同时:各种类型的受热面的传热系数随着基管直径的增大都是减小。更重要的是,随着基管直径的增大,扩展受热面与相同基管直径光管的传热系数相比,其传热系数减小的幅度有所增大。

     受热面的传热系数和传热面积的乘积能恰当地反映其结构特性变化对受热面对流传热量的影响
所有扩展受热面的传热能效与光管相比都是增大的,但不同形式的扩展受热面其传热能效增大的程度有所不同。螺旋肋片管由于其受热面扩展系数大,所以尽管传热系数最小,但传热能效还是最大。

     同时,计算结果还显示出随着基管直径的增大,各类受热面的传热能效均有所减小。

     无论是鳍片式还是螺旋肋片式扩展受热面作为省煤器受热面其抗磨损能力都有所提高。这主要是由于2 个方面的原因:
     一是扩展受热面使烟气流经受热面时流场发生变化;
     二是烟气流速的变化。

     省煤器受热面形式选定之后,应优先选用较小基管管径以增强传热能效、减轻受热面磨损、减少受热面管子的金属消耗量。选用较大基管直径的优点是可以增加壁厚,比较耐磨。

     传统的低温过热器、低温再热器、省煤器均采用光管式,管外烟气侧对流放热系数远低于管内水侧或蒸汽。为了获得较高的传热系数和占有较小的布置空间,设计时往往选取较高的烟气流速,从而使对流受热面的飞灰磨损严重。对于大型锅炉,就各段的吸热量而言尾部烟道空间高度较少,这一矛盾更为突出。

     按传热学原理,当受热面两侧放热系数相差3 倍以上时应在换热系数较小侧采取扩展表面技术。从而降低传热热阻,提高基面换热热流密度,减少受热面(重量、体积) ,也可能实现适当降低烟气流速以减轻受热面磨损。

     锅炉低温过热器、低温再热器和省煤器管外烟气侧对流放热系数比管内水侧或蒸汽侧小得多(再热器相差在3 倍以上,过热器相差1 个数量级,省煤器相差1～2 个数量级) ,正适合在烟气侧采取扩展表面技术。

     高频电阻焊螺旋肋片管与其它型式的扩张表面管(如鳍片管、膜片管、嵌片管等) 相比具有如下明显的特点:
      1) 肋片与基管压熔焊成一体,焊接牢固(焊着率在95 %以上) ,接触热阻极小,基管强度得到加强,因热膨胀而引起问题的可能性也极小。
     2) 单位长度管材所扩展的表面积更大(一般是光管的5 倍以上) ,在传递相同热量时体积小,使管材数量大幅度减少(减少约40 %～50 %) ,可节省优质管材,也减少了受压元件数和焊口数,从而减小了爆漏的机率。
     3) 由于肋片管大幅度扩展了受热面积,传热强化,使得单位体积内能布置的受热面大大增加,可以选取比光管低的烟气流速,从而使磨损减轻。即使与光管式烟速相同其磨损也较轻。
     4) 在相同空间可布置更多的肋片管传热面积,因此在不需要扩大锅炉尾部型体的条件下可能进一步降低烟温,从而使目前锅炉排烟温度普遍偏高的问题得以缓解。