省煤器与空气预热器：锅炉尾部的节能双剑客
省煤器与空气预热器：锅炉尾部的节能双剑客
省煤器和空气预热器均为锅炉尾部的低温受热面，核心功能是回收烟气余热、降低排烟温度、提升锅炉效率。两者分工明确：省煤器加热给水，空气预热器预热助燃空气，共同构成锅炉高效节能的关键环节。
一、省煤器（Economizer）
1. 基本定义与工作原理
定义：安装于锅炉尾部烟道下部，利用低温烟气余热加热锅炉给水的热交换设备
原理：高温烟气横向冲刷省煤器管束，热量通过金属管壁传导给管内流动的低温给水，使给水温度升高（可接近或达到饱和温度），同时降低排烟温度
2. 主要类型
分类方式 类型 特点与应用
按材料 钢管式 耐压性好、传热效率高，适用于中高压锅炉
铸铁式 结构紧凑、耐腐蚀性强，适用于低压锅炉（≤1.6MPa）
按出口工质状态 沸腾式 给水被加热至沸腾产生部分蒸汽，替代部分蒸发受热面
非沸腾式 给水温度低于饱和温度 40-50℃，不产生蒸汽，适用于低压工业锅炉
3. 核心作用
节能提效：降低排烟温度（通常可降 100-150℃），提高锅炉热效率 5-12%，节省燃料
保护汽包：提高给水温度，减少给水与汽包壁温差，降低汽包热应力
替代受热面：减少蒸发受热面吸热量，用造价较低的省煤器替代部分昂贵的蒸发受热面
4. 安装位置
布置在空气预热器之前、过热器 / 再热器之后的锅炉尾部竖井中，烟气温度约 350-500℃区域
二、空气预热器（Air Preheater）
1. 基本定义与工作原理
定义：利用锅炉尾部烟气余热预热燃烧所需空气的热交换器，位于省煤器之后、除尘器之前
原理：低温空气通过预热器与高温烟气（200-350℃）进行热交换，使空气温度升高至 150-350℃后送入炉膛
2. 主要类型
类型 传热方式 结构特点 优缺点
管式 间壁式 管子两端焊接在管板上组成管箱，烟气走管内，空气走管外 优点：无转动部件、结构简单、漏风率低（约 5%）；缺点：体积大、钢材消耗多
回转式 再生式 转子带动蓄热元件交替通过烟气侧和空气侧，蓄热 - 放热循环 优点：体积小、金属耗量少（仅为管式 1/3）；缺点：结构复杂、漏风率较高（约 8-12%）
板式 间壁式 薄钢板焊接成长方形盒子，烟气与空气在板间交替流动 优点：换热效率高、占地面积小；缺点：密封性较差、易积灰
3. 核心作用
双重节能：降低排烟温度，同时强化燃烧，减少不完全燃烧损失，综合提高锅炉效率 5-15%
改善燃烧：预热空气提高炉膛温度，强化燃料着火与燃烧过程，特别适合难燃的低挥发分煤种
强化换热：提高炉膛内烟气温度，增强炉内辐射换热效果
4. 安装位置
位于省煤器之后、除尘器之前的锅炉尾部烟道末端，是烟气流程的最后一个换热设备
三、省煤器与空气预热器的核心区别对比
对比项目 省煤器 空气预热器
加热对象 锅炉给水 助燃空气
安装顺序 空气预热器之前 省煤器之后
烟气温度 较高（350-500℃） 较低（200-350℃）
传热系数 较高（64-75W/(m²・℃)） 较低（16-21W/(m²・℃)）
主要功能 预热给水、保护汽包 预热空气、强化燃烧
常见问题 磨损、积灰 低温腐蚀、积灰、漏风
材质要求 耐压性优先 耐腐蚀性优先
四、协同工作机制
在现代锅炉系统中，省煤器与空气预热器串联布置、梯级利用烟气余热：
高温烟气首先经过省煤器，将大部分余热传递给给水
降温后的烟气（200-350℃）再进入空气预热器，将剩余余热传递给助燃空气
最终低温烟气（约 120-150℃）进入除尘器净化后排放
这种布置充分利用了两种设备的优势：省煤器传热效率高，适合回收较高温度的烟气余热；空气预热器虽传热效率较低，但能回收更低温度的余热，实现能源的 “吃干榨净”
五、关键技术要点
低温腐蚀防护：空气预热器冷端易因烟气露点温度以下运行导致硫酸腐蚀，可采用：
提高空气入口温度（如加装暖风器）
选用耐腐蚀材料（如 ND 钢）
采用低低温省煤器前置降温
积灰与磨损控制：
定期吹灰（蒸汽吹灰、声波吹灰）
合理设计烟气流速
加装防磨护瓦
漏风治理（主要针对回转式空预器）：
优化密封系统（径向、轴向、环向密封）
定期调整密封间隙
采用漏风控制系统（LCS）
总结
省煤器和空气预热器是锅炉系统不可或缺的节能装置，它们分工协作，共同将锅炉排烟温度从约 500℃降至 120-150℃，使锅炉热效率提升 10-20%，同时改善燃烧条件、保护设备安全。在工业锅炉与电站锅炉的技术改造中，优化这两种设备的性能与协同运行，是实现节能减排的重要途径。