1.管式空气预热器结构和工作过程

管式空气预热器按布置形式可分为立式和卧式两种；按材料可分为钢管式、铸铁式和玻璃管式等几种。立式钢管式空气预热器应用最多，其优点是结构简单，制造方便，漏风较小；缺点是体积大，钢材耗量大，在大型锅炉及加热空气温度高时，会因体积庞大而引起尾部受热面布置困难。

目前中小容量锅炉中应用得较多的是立式钢管式空气预热器，其结构如图32所示。

图32　管式空气预热器结构

（a）空气预热器组纵剖面；（b）管箱
1—锅炉钢架；2—空气预热器管子；3—空气连通罩；4—导流板；5—热风道的连接法兰；6—上管板；7—预热器墙板；8—膨胀节；9—冷风道的连接法兰；10—下管板

图33　空气预热器管子的间距

立式钢管式空气预热器由许多薄壁钢管焊在上下管板上形成管箱。烟气在管内流动，空气在管子外部横向流动，两者的流动方向互相垂直交叉。中间管板用来分隔空气流程。常用φ40×1.5mm有缝钢管错列布置，以便单位空间中可布置更多的受热面和提高传热系数。选用相对间距要从传热、阻力、振动等因素综合考虑，一般取s1/d=1.5～1.9，s2/d=1.0～1.2，如图33所示。如采用直径40mm管子，则管箱高度通常不超过5m，使管箱具有足够刚度，便于制造和清灰。立式布置低温段的管箱高度应取1.5m左右，以便维修和更换。

烟气速度对固体燃料为10～14m/s，对液体、气体燃料还可以适当提高；空气速度应取为烟气速度的一半左右以提高传热效果。管子直径、节距和管子数目的选用应保证预热器具有合适的烟气速度和空气速度。

卧式钢管空气预热器中空气在管内流动，烟气在管外横向冲刷，其管壁温度可比立式布置提高10～30℃，有利于减轻烟气侧的低温腐蚀，但易堵灰，一般在燃用多硫重油的锅炉中采用，并需配以钢珠吹灰设备。一般烟速为8～12m/s，空气流速为6～10m/s。

2.管式空气预热器的布置(www.daowen.com)

管式空气预热器的布置与空气流速、传热效果和流动阻力有很大关系。其布置方式按进风方式分为单面进风和双面进风，显然双面进风要比单面进风的空气速度低一半。按空气流程分为单道和多道，如图34所示。

图34　管式空气预热器的布置方式

（a）单通道单面进风；（b）多通道单面进风；（c）单通道双面进风；（d）、（e）多通道双面进风

当受热面积不变时，通道数越多，空气与烟气的交叉次数越多，就越接近逆流传热，可以得到较大的传热温差，但也会造成流动阻力增大。为了防止空气预热器的低温段受热面腐蚀，有的在低温段采用玻璃管，管径一般为φ38或φ40，厚度一般为2～2.5mm（质量较好的玻璃管也可采用1.5mm）。管群中一般有10%的钢管作为支撑。玻璃管预热器的主要特点是玻璃管的耐腐蚀性能较钢管好，积灰也较轻，但其强度较差，热阻较大。

3.热管式空气预热器

热管空气预热器是近几年来在一些电厂采用的新设备。热管外壳是能承受一定压力的细长钢管，管内保持约1～10-14Pa的真空度，管内充有一定量的凝结水作为传热介质，如图35所示。当烟气从热管空气预热器的蒸发段流过时，烟气把热量传给管内凝结水并使其汽化，汽化后的蒸汽流向凝结段。空气流过凝结段时，吸收其热量使管内蒸汽凝结成液体，并沿管壁流回蒸发段。这样热管空气预热器工作时，不断地重复上述过程，进行传热，热管空气预热器可以垂直布置，也可以倾斜布置，烟气和空气用隔板隔开。热管空气预热器的特点是：因热管具有良好的导热性能，其热导率比良好的导热材料要高出近百倍，故可实现小温差传热，传热效率高，密封性好，漏风系数接近于零；结构紧凑，流动阻力小；壁温较高，低温腐蚀轻等。

图35　热管空气预热器

（a）热管的工作原理；（b）热管空气预热器的结构
1—壳体；2—液体；3—蒸汽；4—吸液芯；5—充液封口管；l1—加热段（蒸发段）；
la—绝热段（传热段）；l2—冷却段（凝结段）