省煤器作為鍋爐系統中的關鍵節能設備，其分類和結構設計直接影響熱效率、運行穩定性及維護成本。以下從分類方式和結構特點兩個維度進行詳細闡述：

一、省煤器的分類

1. 按加熱程度分類

• 非沸騰式省煤器
  • 原理：將鍋爐給水加熱至接近飽和溫度（通常低于飽和溫度20-30℃），但不產生蒸汽。
  • 特點：
    • 結構簡單，水側阻力小，適用于低壓鍋爐（如蒸汽壓力≤2.5MPa）。
    • 材質可選鑄鐵或鋼管，鑄鐵省煤器耐腐蝕性強但熱效率較低，鋼管省煤器傳熱效率高但需防腐蝕處理。
    • 出口水溫需嚴格控制，避免汽化導致水擊或管束振動。
  • 應用場景：工業鍋爐、區域供熱鍋爐等低壓系統。
• 沸騰式省煤器
  • 原理：使給水在省煤器內部分汽化，產生2%-10%的蒸汽量。
  • 特點：
    • 僅采用鋼管制造，需承受汽水兩相流的沖擊，對管材強度和焊接質量要求高。
    • 出口為汽水混合物，需通過汽水分離裝置確保進入汽包的水質。
    • 適用于高壓鍋爐（如蒸汽壓力≥6MPa），可進一步降低排煙溫度，提升熱效率。
  • 應用場景：大型電站鍋爐、化工流程鍋爐等高壓系統。

2. 按結構形式分類

• 光管省煤器
  • 結構：由水平或垂直布置的蛇形光管組成，管徑通常為28-51mm，壁厚3-6mm。
  • 特點：
    • 制造工藝簡單，成本低，但傳熱系數較低（約50-80W/(m2·K)）。
    • 易積灰，需定期清灰維護，適用于煙氣含塵量較低的場景。
  • 變體：
    • 螺旋光管省煤器：通過螺旋纏繞管束增強湍流，傳熱效率提升15%-20%。
• 翅片式省煤器
  • 結構：在光管外焊接或軋制翅片（如H型、螺旋型翅片），翅片高度15-30mm，間距8-20mm。
  • 特點：
    • 傳熱面積增大2-4倍，傳熱系數可達120-200W/(m2·K)，適用于高灰分煙氣。
    • 翅片可減少煙氣側阻力，但易磨損，需采用耐磨材料（如ND鋼）或加裝防磨瓦。
  • 應用場景：燃煤鍋爐、生物質鍋爐等煙氣含塵量高的系統。
• 膜式省煤器
  • 結構：由鰭片管（如扁鋼焊接于光管兩側）組成膜式壁，形成連續傳熱面。
  • 特點：
    • 結構緊湊，占地面積小，傳熱效率高。
    • 需解決鰭片與管子的熱膨脹差異問題，避免應力開裂。
  • 應用場景：大型電站鍋爐尾部煙道。

3. 按布置方式分類

• 立式省煤器
  • 結構：管束垂直布置，煙氣橫向沖刷管束。
  • 特點：
    • 占地面積小，適合空間受限的鍋爐房。
    • 灰粒易在管束底部堆積，需設置吹灰裝置或采用大間距布置。
  • 應用場景：城市供熱鍋爐、船用鍋爐等。
• 臥式省煤器
  • 結構：管束水平布置，煙氣縱向沖刷管束。
  • 特點：
    • 灰粒易被煙氣帶走，積灰較少，傳熱均勻。
    • 需預留足夠的檢修空間，適用于大型鍋爐。
  • 應用場景：電站鍋爐、工業余熱鍋爐等。

4. 按材質分類

• 鑄鐵省煤器
  • 特點：
    • 耐腐蝕性強，適用于水質較差的地區。
    • 熱效率低（約70%-80%），且無法承受高壓，已逐漸被鋼管省煤器取代。
  • 應用場景：老舊工業鍋爐改造。
• 鋼管省煤器
  • 特點：
    • 傳熱效率高（約85%-90%），可承受高壓（≤25MPa）和高溫（≤600℃）。
    • 需進行防腐處理（如涂搪瓷、鍍鋅或采用耐腐蝕鋼）。
  • 應用場景：現代電站鍋爐、化工鍋爐等。

二、省煤器的結構組成

1. 核心部件

• 管束：
  • 由多根平行排列的傳熱管組成，管徑、壁厚和材質根據鍋爐參數選定。
  • 管束布置方式（順列或錯列）影響傳熱效率和阻力損失，錯列布置傳熱系數高但阻力大。
• 進出口聯箱：
  • 連接管束與給水管路，分配和收集水流，確保各管束流量均勻。
  • 聯箱上設有壓力表、溫度計接口，便于監測運行參數。
• 支撐結構：
  • 采用框架或吊架固定管束，防止振動和熱膨脹導致的變形。
  • 支撐件材質需與管束匹配，避免電化學腐蝕。

2. 輔助部件

• 再循環管道：
  • 鍋爐啟動時，通過汽包下水管引入給水，形成水循環，防止省煤器內水停滯汽化。
  • 管道上設有截止閥和止回閥，確保單向流動。
• 吹灰裝置：
  • 采用蒸汽吹灰器、壓縮空氣吹灰器或聲波吹灰器，定期清除管束表面積灰。
  • 吹灰頻率根據煙氣含塵量調整，通常每8-24小時一次。
• 防磨裝置：
  • 在管束彎頭、煙氣入口等易磨損部位加裝防磨護瓦或涂層（如陶瓷、碳化鎢）。
  • 護瓦材質需與管束一致，避免異種金屬焊接導致的電偶腐蝕。

3. 密封與保溫

• 密封結構：
  • 管束與殼體、聯箱與管道的連接處采用焊接或法蘭密封，防止煙氣泄漏。
  • 煙道入口設有導流板，優化氣流分布，減少局部磨損。
• 保溫層：
  • 管束外包裹硅酸鋁纖維氈或巖棉板，表面敷設鍍鋅鐵皮保護層。
  • 保溫層厚度根據環境溫度和散熱損失要求確定，通常為50-100mm。

三、結構優化方向

1. 緊湊化設計：通過縮小管間距、采用小直徑管束，減少設備體積和占地面積。
2. 模塊化制造：將省煤器分解為多個標準模塊，便于運輸、安裝和更換。
3. 智能化監控：集成溫度、壓力、流量傳感器，實時監測運行狀態，預警潛在故障。
4. 耐腐蝕材料：研發新型耐腐蝕合金（如Super304H、TP347H），延長設備壽命。

省煤器的分類和結構設計需綜合考慮鍋爐參數、燃料特性、運行環境及經濟性，通過優化傳熱面布置、材料選擇和輔助裝置配置，實現高效、安全、低維護的運行目標。