回转式空气预热器漏风原因分析及对策.pdf

北京交通大学硕士学位论文回转式空气预热器漏风原因分析及对策姓名：李忠猛申请学位级别：硕士专业：动力工程指导教师：陈淑玲;朱来玉20070601I ￡塞童垣叁堂童些亟±堂焦盈窑△垦SI 基△￡!A B S T R A C TR o t a r ya i rh e a t c ri sa I li m p o r t a I l tb n do f u t i l i t yb o 订e ra l I 】【i l i a r i e s ．ni su s e dt oh e a tt 1 1 ec o m b u s t i o na 汁锄dd 巧t l l ef i r i n gc o a lw i t ht h ew 船t eh e a t 丘D mf l u eg 嬲，T h i sl e a d st oah i 曲c o m b u s t i o nV e l o c 埘锄dr e s u l t si I l1 1 i 曲t o 协lb o i I e re 伍c i e n cy ．1 1 1 ep r e s e n tm 勾o rp r o b l e l l lf o rr o t a r ya i rp r e h e a t e ri st l l es e r i o 璐a i rl e a k a g e ．T h i sp a p e ra l l a l y z e st l l er e ，I s o no fa i r1 e a k a g e ∞t h et ’) l ，o 勰p c c t so fd e s i 印i n g 埘n c i p l ea n do p 删i o n a l姐v i r o 砌e n t ．S o m em e a S u r c sw e r ei I l t r o d u c e dt 0h a n d l em i sp m b l e mi nb o i l e r so fD aG a n gp o w 盯p 蛐．D o u b l e —s e a l e ds n u c t l l 】陀w 勰a d o p t e dt od e c r e 勰et l l ep r c s s u r e d i 脓e I l t i a l ．T h eg a s k e ts h a p ew 硒刎u s t c dt oa c c o m m o d a t et 1 1 eh o tf b 删n go fr o t o r觚ds o m em e 豁u r e sw c r e 璐e dt op 『e v c n tt 1 1 el o wt e I I l p e r d t I l r ec o r r o s i o n 卸dc l o g g 抽g ，T h er e s u l t so fp e 而衄a l l c et e s ts h o w c dt h a tm e s em o d i f i c a t i o n sd e c r e a s e dt h ek a k a g em t eo b v i o u s l ya 1 1 dl e a dt on o t a b l ee c ∞o m yb e n e f i t s ．K E Y W o R D S ：加rp r e h e a t 盯；a i rl e a J 【a g e ；c o u m e rm e a S u r e ．p e r f b 咖a n c et e s t ；c c o n o m yb e n e 丘t s第一章引言锅炉炉膛在公元前4 0 0 0 年烧陶器和公元前3 0 0 0 年炼铜时开始发展起来，但空气预热器的发展，却是近代的事情。

在1 8 8 0 年以前，有人开始采用空气预热器来改善船用蒸汽锅炉的性能，当时空气预热器实际上全部是管式空气预热器，管束有垂直布置的也有水平布置的，管子有长的，也有短的；有些管子里面流过烟气，有些管子流过空气2 0 世纪2 0 年代初期，c E 公司开始发展和生产板式空气预热器，以便从锅炉排出的烟气中回收热量，从而提高锅炉效率与此同时，容克型连续再生空气预热器也研制成功1 9 2 3 年，瑞典人F r c d i c k 巧啪g s 仃o m 申请 了容克式空气预热器的专利此后，J 锄c sH o w d ∞与巧眦g s 仃o mT u r b i n eM a n u 缸t u r i l l gC o ．公司共同成立了一个合资公司，并将容克式空气预热器投入到商业运行中从此，容克式空气预热器正式成为锅炉的配套辅机我国曾于上世纪5 0 年代末和6 0 年代初首次设计、制造和安装了配1 3 0 油中压锅炉机组的受热面回转式空气预热器到上世纪7 0 年代末和8 0 年代初，成功的设计、制造和安装了配1 0 2 5 讹亚临界锅炉机组的由9 ．5 m 预热器但规格品种尚未系列化，设计尚未标准化，技术尚需完善。

1 9 8 1 年我国引进美国c E ．A P c ( 燃烧工程公司一空气预热器公司) 的整套容克式空气预热器的设计、制造、安装和调试技术，使我国的预热器技术软件和制造工艺装备上了一个新台阶目前，我国可以设计制造的最大的空气预热器是配1 1 0 0 M w 燃煤机组的回转式空气预热器，转子直径达到1 9 ．8 3 m 【”回转式空气预热器已经成为电站锅炉主要辅机之一，它对燃煤机组的安全、经济性有着直接的影响1 ．1空气预热器在热力过程中的应用从各种废气源( 燃气轮机、气体和柴油发动机、各种类型焚烧炉以及水泥厂、玻璃熔化厂、化工厂和钢铁厂等工艺过程排放的高温气体) 中回收热量，可以提高各动力装置的效率因此，热量回收装置广泛应用于各种热力过程空气预热器是回收装置的一种，为烟气一空气热回收方式，目的在于用烟气余量加热燃烧空气现代大型燃煤发电机组中，均采用回热系统以提高蒸气循环的热效率，相应的提高了锅炉给水温度在超高压机组中锅炉给水温度约为2 2 0 ℃，在亚临界机组中给水温度已升高至2 8 0 ℃左右，仅依靠省煤器吸热已不能满足降低锅炉排烟温度丝立銮垣盔堂童些亟±堂焦途塞i l直的要求因此省煤器后布置空气预热器，吸收烟气热量，加热燃烧空气，降低排烟温度，具体作用如下：( 1 ) 强化燃烧烟气将燃烧空气加热到一定温度，可使燃料干燥、提高挥发分逸出速度，有利于燃料着火、燃烧和燃尽，增强了燃烧稳定性及提高了燃烧效率；( 2 ) 强化传热由于送入炉膛内供燃烧用的空气是热风，一方面改善了燃烧，另一方面提高了炉膛内的烟气平均温度，强化了炉内传热。

3 ) 提高锅炉效率烟气热量被空气吸收后，使排烟温度降低，排烟损失减少，从而提高锅炉效率通常每降低排烟温度2 0 ℃，可提高锅炉效率约1 ％另一方面，由于燃烧得以改善和强化，减少了化学不完全燃烧损失和机械不完全燃烧损失，也提高了热效率 4 ) 提供制粉系统的干燥剂和输送介质1 ．2大型电站锅炉空气预热器应用现状及存在问题目前我国电站锅炉空气加热装置，一般有管式空气预热嚣、回转式空气预热器、热管式空气预热器和暖风器四种形式由于回转式空气预热器具有结构紧凑、占用空间小、布置灵活、传热密度高等优点，在3 0 0 M w 及以上容量锅炉和新建2 0 0 M W 锅炉，一般采用回转式空气预器从统计结果来看，1 9 9 5 年底以前国内3 0 0M w 及以上燃煤机组锅炉全部采用回转式空气预热器，其中采用三分仓受热面回转的空气预热器的锅炉为4 5 台，占所统计的6 2 台锅炉的7 3 ％，采用风罩回转的诺特谬勒式空气预热器的锅炉为1 7台，占2 7 ％根据国内电厂实际效果，风罩回转的空气预热器的漏风率均大于受热面回转的空气预热器，主要原因在于国产金属材料及工艺水平等较低，加之空气预热器安装施工质量较差等诸多原因。

因此在应用风罩回转预热器的电厂中，有的已经将其更改为受热面旋转的预热器国内新建大型燃煤发电机组的空气预热器均倾向于采用受热面旋转的回转式空气预热器大部分进口机组的回转式空气预热器漏风相对较小，如华能福州电厂3 3 0 M w机组锅炉为了与冷一次风机系统配合采用三分仓结构回转式空气预热器，配置了热态下可跟踪的密封间隙调节装置，性能考核时漏风在保证值8 ％以内，经过1 年的稳定运行后，漏风率为1 1 ％～1 4 ％；沙角B 电厂3 5 0 M w 锅炉采用风罩回转的空气预热器，漏风率设计值折算为8 ．2 ，一般运行保持在1 1 ％～1 8 ％之间目前国内新投产3 0 0 M w 机组要求回转式空气预热器的漏风率在投产第一年内不高于6 ％，运行一年后不高于8 ％，一次风漏风率不超过3 0 ％1 】2韭塞銮退太堂童些亟±堂僮途塞呈l 直国内多数电厂的回转式预热器运行一段时问后均出现漏风增大现象，一般在1 0 ％以上，有的达到3 0 ％左右潺风对空预器性能的影响主要表现为两个方面，其一是部分助燃空气没有进入炉膛助燃而直接泄漏到烟道，这相当于送风机和吸风机发生了一定程度的“短路”，降低了送引风机的有效出力，增加了厂用电的消耗。

当空预器漏风严重时甚至会影响到炉膛内的燃烧工况，迫使机组降负荷运行；漏风影响的第二方面集中表现在上部径向漏风，上部径向漏风与下部径向漏风以及周向漏风不同，它泄漏的是已经预热过的热空气大量热空气由烟道排出带走了大量的热能，降低了整个机组的燃烧效率其中热空气泄露的能源浪费还要远大于厂用电消耗的能源浪费以3 0 0 M W 燃煤机组为例，空预器的漏风率每增加一个一百分点( 主要指上部径向漏风) ，机组一年的综合能耗将增加1 0 0 万人民币左右【2 】可见有效控制空预器的漏风，尤其是上部径向漏风是非常重要的，到目前为止它还是各个生产厂家研究和改进的热点问题3本文研究内容回转式空气预热器依靠旋转部件在烟气侧和空气侧之间交替通过，实现烟气与空气之间热量传递旋转部件和静止部件之间设计有密封结构，有的回转式空气预热器还配备可以热态调节的密封系统，但是制造厂设计并不能完全符合现场实际情况，而且随技术进步，原先的某些设计思路已经落后了根据流体力学原理，流量( 即空气到烟气的泄漏量) 与压差、流通截面、流道阻力、介质密度有直接关系，而现场空气预热器的低温腐蚀和堵灰会影响到烟气侧与空气侧的压差，进而影响空气预热器的漏风。

因此在安装工艺符合要求的前提下，空气预热器的漏风是设计因素与现场工作环境综合影响的结果本文从设计因素方面分析风压、通流面积、密封形式对漏风的影响，研究降低压差和通流面积的措施从运行环境方面分析低温腐蚀、堵灰对漏风的影响，研究避免低温腐蚀和降低堵灰的措施并结合天津某进口意大利燃煤发电机组的空气预热器改造经验，分析空气预热器漏风改造的经济性国内几大锅炉厂只生产受热面旋转的回转式空气预热器，而且目前国内使用风罩旋转的回转式空气预热器的电厂数量极少，因此以受热面旋转的回转式空气预热器作为研究对象j b 立銮重盔堂童些亟±堂僮迨塞回整式窒氲亟垫墨的王往厦堡垦结捡第二章回转式空气预热器的工作原理及结构2 ．1回转式空气预热器的工作原理受热面旋转式空气预热器一般是二分仓或三分仓圆筒形转子从上到下用隔板沿径向分割成互不相通的若干个扇形仓，每个扇形仓又被分成若干段，仓内装满由波纹金属板制成的传热元件烟气或空气通过传热元件内的缝隙上下流通在外壳的顶部和底部，上下对应的用两个扇形板将整个截面分隔为烟气流通区、空气流通区和密封区三部分烟气流通区和空气流通区分别与烟道和风道连接，密封区中既不流通烟气，也不流通空气，因而空气与烟气不会相混。

转子由电动机驱动，以O ．7 5 ～2 r ／m i n 的转速旋转，受热面不断交替通过烟气和空气流通区转到烟气流通区时，烟气自上而下的流过受热面，对受热面进行加热当他转至空气流通区时，高温受熟面把积蓄的热量传给自下而上流过的空气每转一周完成一。