回转式空气预热器换热元件性能参数浅析

回转式空气预热器换热元件性能参数浅析
武辉
(浙江开尔新材料股份有限公司，浙江金华321031)
摘要介绍回转式空气预热器换热元件的各类型式，着重介绍性能参数的对比。

关键词: 型式；换热元件；回转式空气预热器
Analysis of Performance Parameters of Heat Exchanger
Elements of Rotary Air Preheater
wuhui
(ZheJiang KaiEr Co.,Ltd.,JinHhua 321031,China)
Abstract: Various types of heat exchanger elements of rotary air preheater are introduced, with emphasis on the comparison of performance parameters.
Keywords:Type; Heat Element; Rotary Air Preheater；
0 引言
回转式空气预热器的核心部件是蓄热元件，俗称传热元件。

传热元件和元件盒是回转式预热器的重要部件，它们的重量有时占预热器的50%左右。

预热器的性能与传热元件的关系极为密切，选择好传热元件对预热器的热力特性和综合经济性以及运行维护非常重要。

1 预热器的换热元件介绍
回转式空气预热器换热元件通常由薄钢板轧制而成的波形板和定位板组成，波形板和定位板相间叠放，中间形成烟气和空气通道。

气流在中间流动时受到强烈的扰动，加强了气流与换热元件之间的对流换热过程。

2 预热器的换热元件的设计原则
换热元件的材料选用是根据机组燃料特性、工作温度、燃烧条件、系统是否配置SCR 脱硝系统和换热元件的温度场分布等确定的。

对燃煤机组，热端、中温段大多数情况下采用普通碳钢。

为抵御低温腐蚀，冷端换热元件大多采用的是低合金耐候（蚀）钢，常用的是等同考登钢（Cor-Ten®钢）。

对燃油和劣质煤空气预热器，冷端换热元件有时采用镀搪瓷换热元件。

2.1 换热元件波形选用的设计原则
传热元件板型的设计要根据用途而定，基本设计原则是：
（1）传热性能好，即气流速度较高，扰动好，强烈混合。

（2）单位体积的受热面大。

（3）阻力性能好，在热力特性相同的情况下阻力小。

（4）不易积灰（特别是冷端）。

（5）便于生产线制造，成本相对低。

许多要求是相互矛盾的，应综合考虑
其整体经济效益，包括维护。

2.2换热元件波形简述
现在世界上采用的板型五花八门，板型很多，不同情况用不同的板型，而常用的板型仅几种，但具体尺寸又不一样。

每种板型都要进行多次各种性能试验，并经实际运行考验，然后正式作为标准，并申请专利。

板型的性能试验结果给出j、f曲线，j与传热有关，f与阻力有关，j和f是
雷诺数Re的函数。

预热器的性能计算中j 和f是关键的数据。

各种板型的性能试验比较中，还常用一个Puming Power Rating （能量消耗比）数据。

目前用得最多的板型是DU、DNF、NF和FNC，而各国的具体尺寸又不一样，试验数据保密。

同样是DU板型，可能性能相差很大，因此设计时应注意波形从流道的特点来讲，可以分为两类，一类是开放式波形，一类是封闭式波形，开放式波形在烟气流经过程中，扰动强烈，故换热较好，但阻力较差，封闭式波形与之相反，故从经济设计的原则出发，热端一般采用开放式波形来提升换热效率，冷端一般采用封闭式波形来达到防堵的目的。

UN/UNU
DN/DUN
DL/DL3
DNF
NF
UNF
DU
CU
DUN
FNC
HC/CU
表波型和吹灰方式选择规范表图1几种常用蓄热元件板型图
2.4 换热元件波形性能能力比较
2.5当前情况下的选型建议
元件板型的选择需同时考虑传热效果、流
通阻力和堵灰可能三个因素。

采用传热效果好的传热元件能降低制造成本，但是不一定流通阻力小或耐堵灰，造成运行成本
上升。

例如某公司在预热器冷段采用HS7、HS8等DU 系列波形元件，虽然预热器转子重量变轻，但是当燃料灰分变
多，或用于SCR 预热器时，很容易造成堵灰，使阻力上升。

传热效果和流通阻力往往构成一对矛盾，因为提高换热效果是通过加强气流通道的局部紊流状况，即加大换热表面波纹密度或倾斜角，但这种方式也同时加大了流通阻力系数。

所以在传热元件的选择上的做法是根据燃料的特性选择合适的传热元件板型，通常在预热器热段和中温段选择DU 、DN 、DL 等波型传热元件，匹配从无烟煤到褐煤燃料，相对于某公司对任何煤种都使用DU
系列波形（如某公司的HS7、HS8），能兼顾换热性能和抗堵能力。

考虑中国煤的特点，对高灰煤和褐煤，在预热器冷段，一般的预热器采用阻力小，不易堵灰的NF6波形传热元件；而在SCR预热器中，冷段通常选用具有良好换热效果和封闭流道的DNF/KE-1型传热元件。

良好地换热效果可以保证在冷段元件高度增加后基本不降低排烟温度，而封闭流道的良好吹灰效果又确保不易堵灰。

还需在选型时计算预热器转子中金属和气体温度场，根据温度场和硫酸、硫酸氢氨的露点温度来确定各层传热元件的高度，并留有一定余量，以适应煤种变化。

这种做法一方面确保了在SCR预热器中硫酸氢氨的沉积区域完全处于冷段传热元件范围内，采用高硫煤燃料时硫酸也完全沉积在冷段层内，避免层间堵灰，提高冲洗效果，又保证了设备的经济型和安全性。

3 结束语
通过以上分析和论述，在空气预热器设计过程中，对制造厂家可起到一定的制造指导作用，对使用厂家可起到一定的监造和更换指导作用。

避免从源头上引起空预器选型失误的问题。

参考文献
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作者简介：武辉（1982-），男，汉，江苏省徐州市人，高级工程师，2003年毕业于北京交通大学热能与动力工程专业，现从事电站锅炉空气预热器，回转式GGH等开发与设计工作。