摘要：随着城市化加快和人口增长，垃圾产量逐年增加，垃圾填埋场饱和，土地紧缺，是各国政府在处理垃圾时面临的主要痛点。垃圾焚烧发电项目近年快速发展，逐渐受到世界各国关注。在一些发达国家，该技术已成为垃圾处理的主要方式。本文介绍了垃圾焚烧余热锅炉对流受热面的组成和作用。并且根据各对流受热面吸热量大小、受热面积和温压，算出各受热面平均的换热系数，可根据这两项数值及厂家提供的设计计算书，大概推算出各对流受热面面积，与实际进行对比，粗略判断其设计是否合理。
1.对流受热面简介
垃圾焚烧余热锅炉的对流受热面主要包括过热器、省煤器和蒸发器。对流受热面布置在锅炉对流烟道中，主要以对流换热方式接受烟气热量并传递给工质的受热面。受热面是指汽锅和附加受热面等与烟气接触的金属表面积，即烟气与水（或蒸汽）进行热交换的表面积，用H表示，单位是平方米。受热面的大小，工程上一般以烟气放热的一侧来计算。 蜂鸣器电路1.过热器简介
雨棚信号灯
过热器是余热锅炉重要的组成部分，它的作用是提高电厂循环热效率。过热器把饱和蒸汽加热到具有一定过热度的合格蒸汽，并要求在锅炉负荷变动时，保证过热蒸汽的温度在允许范围内波动。
过热器的形式较多，按照传统方式，过热器可分为对流、辐射及半辐射（也称为屏式受热面）3种形式。垃圾电厂的余热锅炉仅采用对流式过热器，对流式过热器主要以对流换热的方式来传递热量，布置在水平烟道或者垂直烟道中，它的结构多为蛇形管，过热器两侧的烟气温度偏差小于20度。
对流过热器的形式如下：
满液式蒸发器
(1)对流过热器按布置形式有立式和卧式两种。
(2)对流式过热器按管子的排列方式可分为顺列和错列两种类型。顺列布置传热系数小于错列布置，而错列布置时管壁的磨损比顺列布置严重。过热器常采用顺列布置，以便于吹灰。
针式吸盘(3)按烟气和管内蒸汽的流向，对流式过热器分为顺流、逆流和混合流3种类型。逆流布置
具有最大的传热温差，可以节省金属消耗，但蒸汽的高温段恰恰是烟气的高温区域，该处的金属壁温很高，工作条件最差。顺流布置则相反，蒸汽出口处烟温最低，因而壁温较低，工作安全，但其传热温差小，耗用的金属最多。混合流布置的过热器，综合了顺流与逆流布置的优点，蒸汽的低温段采用逆流布置，蒸汽的高温段采用顺流布置，既保证了管壁的安全工作，又可以获得较大的传热温差，因而得到了广泛运用。
1.过热器传热面积粗略核算方法
余热锅炉过热器的主要作用是加热饱和蒸汽至额定参数下的过热蒸汽。这一换热过程均在过热器中完成。在这一过程中的吸热量Q可以根据额定参数下过热蒸汽和饱和蒸汽焓值、锅炉蒸发量来确定。根据《烟道式余热锅炉设计导则》中的描述，对流受热面换热方程式为：。其中H为过热器受热面积，为温压，k为换热系数。根据各厂家给出的计算书可以直接得出H和的数值，而k则不会给出。因此我们要核算某厂家计算书中给出的过热器受热面积是否合适就需要知道k的大概取值范围。这里选取了某几个厂家的数据来核算出一个平均的换热系数。由于目前垃圾焚烧余热锅炉的过热器均采用混合流布置，因此在计算温压时先按照逆流布置来计算，后用修正系数来进行修正。但一般情况下顺流布置的过热器面积占总过热器面积的15%-20%，查得修正系数在0.96-0.98之间，与按照全逆流布置计算出的温压对比，变化不大。而温压便于计算简单，直接采用了对数平均数，根据核算，采用对数平均数与算数平均数计算出的温压相差较小，对结果影响不大，但为了计算准确，这里仍采用对数平均数来计算传热温压。具体计算结果如下：某三个厂家的平均温压为160℃，而平均过热器面积为2253m2，因此可以得出过热器平均换热系数在28w/m2·℃左右。与根据《烟道式余热锅炉设计导则》中给出的k值选取做对比，差距很小。基本可以判断出该值正确。根据该值，可大致核算出锅炉过热器面积大小是否合适。
1.省煤器简介
省煤器是利用锅炉尾部烟气的热量来加热水的热交换装置。省煤器通常布置在锅炉对流烟道尾部，进入这些受热面的烟气温度较低，因此，常把省煤器受热面称为尾部受热面或低温受热面。回转窑烧嘴
省煤器利用锅炉尾部烟气热量加热给水，它可以降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。给水温度的提高对电厂总经济性的提高非常有利。
由于给水进入锅炉蒸发受热面之前，先在省煤器中加热。这样就减少了水在蒸发受热面内的吸热量。因此，采用省煤器可以取代部分蒸发受热面。由于省煤器中的工质是给水，其温度要比给水压力下的饱和温度低得多，而且工质在省煤器中是强制流动，逆流换热，与蒸发受热面相比，在同样的烟气温度条件下，其传热温差更大，传热系数更高。因此，在吸收同样热量的情况下，省煤器可以节省金属材料。在对流受热面的一般烟温范围内，降低同样数值的烟气温度，所需的省煤器面积差不多仅为蒸发受热面面积的一半。同时省煤器的结构比蒸发受热面简单，造价也就较低，因此电厂锅炉中常用管径较小、管壁较薄、传热温差较大、价格较低的省煤器代替部分造价较高的蒸发受热面。此外，给水通过省煤
器后，可使进入汽包的给水温度较高，减少了给水与汽包壁之间的温差，从而降低了汽包的热应力。因此现代电厂锅炉省煤器的作用已不再单纯是为了降低排烟温度。事实上，省煤器已成为现代锅炉中不可缺少的组成部件。
省煤器的布置方式，按照布置形式分为立式和卧式两种。按排烟与给水的相对流向分为顺流式、逆流式和混合式三种。
1.省煤器传热面积的粗略核算方法
省煤器的主要作用是利用尾部烟气的预热来加热给水至一定温度，同时降低烟气温度，减少排烟损失，提高锅炉效率。而给水在省煤器中吸收的总热量Q可以根据给水进出口焓值和锅炉蒸发量来确定。根据《烟道式余热锅炉设计导则》中的描述，对流受热面换热方程式为：。其中H为省煤器受热面积，为温压，k为换热系数。根据各厂家给出的计算书可以直接得出H和的数值，而k则不会给出。因此我们要核算某厂家计算书中给出的过热器受热面积是否合适就需要知道k的大概取值范围。这里选取了某几个厂家的数据来核算出一个平均的换热系数。在余热锅炉中，省煤器均为逆流布置，因此温压采用对数平均数正常计算即可。具体计算结果如下：某三个厂家省煤器平均温压为89℃，平均面积为4673m2，因此根据计算可知，省煤器平均传热系数为25.3W/m2·℃。根据《烟道式余热锅炉设计导则》中K的计算公式得出的结果与该值相差很小，认为该值基本正确。因此，可以根据该值粗略反算出锅炉的省煤器面积大小是否合理。
1.结论
本文介绍了垃圾焚烧余热锅炉对流受热面的组成和作用。并且根据各对流受热面吸热量大小、受热面积和温压，算出各受热面平均的换热系数，并于设计导则中的数据进行了对比，
得到过热器的平均换热系数约为28w/m2·℃，省煤器平均传热系数约为25.3W/m2·℃。今后可根据这两项数值及厂家提供的设计计算书，大概推算出各对流受热面面积，与实际进行对比，粗略判断其设计是否合理。为锅炉的评标工作提供助力。
参考文献：
[1]王勇，垃圾焚烧发电技术及应用[M].北京：中国电力出版社，2020.
[2]陈刚，锅炉原理[M].武汉：华中科技大学出版社，2012.
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作者简介：
王海冰（1991.02），性别：男；籍贯：黑龙江省木兰县；民族：汉；学历：硕士研究生；单位：中国电力工程有限公司。
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