预热器漏风及其对锅炉效率的影响

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Y = 0. 06 (ΔT/ H) R2
其中 : △T ———转子冷热端温差 , ℃; H ———转子高度 ,m ; R ———转子半径 ,m 。
图1 因为转子在热态时的这种变形 ,所以在转子 上部与热端扇形板之间形成一条狭窄的三角形漏 风区 ,如图 2 所示 。三角形漏风区的存在使得漏 风增大 。 2 . 3 漏风的分类 2 . 3 . 1 由于转子旋转而造成的不可避免的携带 漏风 :指受热面空间所包容的空气带到烟气侧所 引起的漏风 。这种漏风量 Q 的大小计算如下 : Q =πD2 Hn (1 - y) / 240
在这五大热损失中 ,排烟热损失是锅炉机组 热损失中最大的一项 ,一般为 5 %~12 %。 5 . 2 排烟热损失 q2 的构成
锅炉排烟热损失可表示如下 : q2 = mcp (θpy - to) / Qr 而 m∝α
其中 :m ———烟气流量 ,m3/ kg ; cp ———烟气比热 ,kJ / (m3 . K) ; θpy ———排烟温度 , ℃; t0 ———环境温度 , ℃; Qr ———锅炉输入热量 ,kJ / kg ; α———排烟处过量空气系数 。
4 空气预热器的技术改造
4 . 1 改造原因 (空预器漏风率太高的危害) :空预 器漏风对锅炉运行的经济性影响重大 。据推算 , 空预器漏风率每降低 1 % ,可降低机组煤耗 ( 0. 16/ kW·h) 左右 。空预器的漏风使得空气直接进 入烟道由引风机抽走 ,使引 、送 、排粉风机电耗增 大 。同时 ,漏风使烟气排烟过剩空气系数增大 ,进 一步增加排烟热损失 ,降低锅炉效率 。若漏风严 重 ,会使送入炉膛的风量不足 ,导致锅炉的机械 、 化学不完全燃烧热损失增加 ,甚至限制锅炉出力 。 4 . 2 桥电五期 1 # 炉空预器技术改造概况
为漏风系数Δα=α″- α′,漏风率与漏风系数的关 系是 :AL = 90 ×Δα/α′。
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《青 海 电 力》2002 年 1 第 3 期
其中 α: ″———空预器出口处烟气过量空气系数 ; α′———空预器入口处烟气过量空气系数
3 . 3 O2 量法测试方法 3 . 3 . 1 测点布置 :为了准确测量预热器进 、出口 烟道截面上的 O2 量 , 必须按网络法布置测点 。 按 ASM E : P TC4. 3A IR HEA TERS - Performance Test Code 及 GB —10184 —88《电站锅炉性能试验 规程》中规定的试验方法 ,在空预器进 、出口烟道 上按网络法或多点法布置烟气成分分析 (O2 量) 和烟温测点 ,并在烟 、风道上布置静压测点 。 3 . 3 . 2 测量仪器 :为了避免锅炉工况的小幅变动 对测量结果的影响 ,需用 2 台相同的烟气成分分 析仪器同时在空预器的进 、出口烟道测量 。 3 . 3 . 3 为了全面地评价预热器的性能 ,修正漏风 率 ,还须测量和记录其他项目 ,包括 :空气预热器 出/ 入口烟道烟气温度测量 ;空气预热器出/ 入口 空气温度测量 ;空气预热器烟气侧阻力测量 ;空气 预热器空气侧阻力测量 ;热端和冷端压差测量 ;机 组负荷 、锅炉主要运行参数等 。
其中 :D —转子直径 ,m ; H ———转子高度 ,m ; n ———转子转速 ,r/ min ; y ———蓄热板金属和灰垢所占转子容积份额 。
从公式可以看出 ,转子转速越快 ,转子中受热 面充满度越小 ,携带漏风量越大 。但这部分所影 响的漏风率仅占 1 %。
图2 2 . 3 . 2 从空气侧直接进入烟气侧的直接漏风 :在 回转式空气预热器中 ,烟气是负压 ,空气是正压 ; 而空预器本身是一种转动机械 ,动静之间总会存 在一定的间隙 。这样 ,空气会在这种压差的作用 下 ,通过这些动静之间的间隙漏到烟气中去 。其 漏风量的多少与这些间隙的大小和两侧压差的平 方根成正比 ,即 Q∝F (Δp) 1/ 2 。
η = 100 - (Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6) ×100/ Qr = 100 - (q2 + q3 + q4 + q5 + q6)
其中 :η———锅炉热效率 , % ; Q2 - 6 ———分别为每 kg 燃料的排烟损失热量 、 可燃气体未完全燃烧损失热量 、固体不完全燃 烧损失热量 、散热损失热量 、灰渣物理显热热 量 ,kJ / kg ; q2 - 6 ———分别为排烟热损失百分率 、可燃气体 未完全燃烧损失百分率 、固体不完全燃烧损失 百分率 、散热损失百分率 、灰渣物理显热百分 率 , %; Qr ———每 kg 燃料的锅炉输入热量 ,kJ / kg。
空气预热器漏风的形成是其工作环境和结构 特点的必然结果 。在回转式空气预热器中 ,烟气 是负压 ,空气是正压 ;而空预器本身是一种转动机 械 ,动静之间总会存在一定的间隙 。这样 ,空气会 在这种压差的作用下 ,通过这些动静之间的间隙 漏到烟气中去 。
同时 ,热态时预热器转子的蘑菇状变形也会 改变预热器冷态时调整好的间隙 。预热器热态运 行时 ,烟气和空气分别自上 、下端逆向进入转子 。 在热交换中 ,其上部温度高 ,膨胀量大 ,下部温度 低 ,冷端膨胀量小 ,这种膨胀量的差异导致径向隔 板弯曲 ,使转子产生蘑菇状变形 。这种变形使转 子端面由平面变为曲面 ,使转子外缘下垂 。如图 1 所示 。其下垂量 Y 的计算如下 :
和 7 %。但在空预器漏风率下降的同时 ,锅炉的 排烟温度却升高了 20 ℃。
5 预热器漏风率大小对锅炉效率的影响
5 . 1 锅炉热效率测试和计算方法 电站锅 炉 大 都 采 用 反 平 衡 法 测 量 锅 炉 热 效
率 ,就是先测出锅炉的各项热损失 ,然后计算出锅 炉效率 。锅炉热效率计算式如下 :
年 9 月 11 日至 12 日对 1 # 锅炉甲 、乙侧 2 台空预 器进行了性能鉴定试验 。试验结果表明该炉的 2 台空预器的漏风率有很大的下降 ,分别为 5. 8 % 和 7 %。但在空预器漏风率下降的同时 ,锅炉的 排烟温度却升高了 15 ℃~20 ℃。为确定这次空 气预热器的技术改造对锅炉热效率的影响 ,在对 空预器进行了性能鉴定试验的同时 ,也对该炉的 热效率进行了测试 ,试验结果表明 ,虽然改造后锅 炉的排烟温度有所升高 ,但热效率比改造前略有 升高 。
1 前言
现代电站大型锅炉普遍采用回转式空气预热 器 。它具有结构紧凑 、外形尺寸小 、容易布置 、受 热面壁温较高 ,烟气腐蚀较轻等优点 ;同时也有其 不可避免的缺点 ,就是漏风 。空气预热器的漏风 大小直接影响锅炉机组各种风机的负荷 ,还影响 锅炉的热效率 ,进而影响整个机组运行的经济性 。
青海桥头发电厂五期扩建工程 1 # 锅炉配有 上海锅炉生产的 2 台受热面旋转的回转式空气预 热器 。自 1995 年 8 月投运至今 ,由于运行时间较 长 ,原来的空预器密封系统效果较差 ,存在着较大 的漏风 。今年 6 月该炉大修前的一次漏风测试表 明其漏风率相当高 ,甲 、乙两侧预热器的漏风率高 达 30 %和 27 %。这在很大程度上增加了烟气量 和引 、送风机的负荷 ,增加了锅炉排烟热损失 ,降 低了锅炉效率 ,从而影响了整个电厂的经济效益 。 为此 ,桥头发电有限责任公司委托北京豪顿华工 程有限公司对其原有的五期 1 # 锅炉空预器进行 技术改造 。改造内容为空预器密封系统 ,包括固 定扇形板及弧形板 ,所有径向 、轴向密封条等 。青 海电力试验研究所受豪顿华公司的委托 ,于 2001
2 回转式空气预热器工作原理及漏风的 形成
2 . 1 预热器工作原理 回转式空气预热器既是受热面 ,又是转动机
械 ,属于蓄热式空气预热器 。它利用空气和烟气 交替的流过金属受热面来加热空气 ,可分为受热 面转动和风罩转动两种形式 。拿桥头发电厂新厂 锅炉的空预器来说 ,它是受热面转动的两分仓预 热器 。这种预热器是将加工成波纹状的金属蓄热 元件 (波纹板) 紧密地放在圆筒形转子的扇形仓格 内 ,转子由驱动装置带动绕中心轴转动 ,转子分烟
从以上可以看出 ,影响排烟热损失的主要因 素有烟气量 、排烟温度和环境温度的差值 、烟气比 热 。在温度变化不大的情况下 ,烟气比热变化不 大 ,可以认为其不变 。另外当环境温度 、燃料成分 不变时 ,排烟热损失的大小取决于烟气量和排烟 温度 。而烟气量是与排烟处的过量空气系数成正 比 ,所以 ,空预器漏风率越大 ,过量空气系数就越 大 ,烟气量也就越多 ,排烟热损失也就越大 ;同时 排烟温度越高 ,排烟热损失也越大 。因此 ,若空预 器漏风率下降 ,但排烟温度升高了 ,锅炉热效率的
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预热器漏风及其对锅炉效率的影响
Influence of Preheater’s Air Leakage on Boiler Eff iciency
青海电力试验研究所 施青丽 (810008)
【摘 要】 空气预热器漏风太大降低了锅炉的热效率 。对其进行技术改造能降低漏风率 。但 漏风率下降后锅炉排烟温度却升高了 。文章通过桥电五期 1 # 炉空预器改造前后的热效率试 验指出 ,虽然该炉空预器改造后排烟温度升高了 ,但却因为漏风率降低 ,锅炉热效率仍有升高 。 【关键词】 空气预热器 锅炉 热效率 【Abstract】 Preheater’s air leakage reduces boiler’s efficiency. Technological reconst ruction can reduce t his p henomenon ,but exhausting smoke temperat ure of boiler rose ,t he paper proposes t hat after reconst ructing ,alt hough exhausting smoke temperat ure of boiler rose ,air leakage reduced ,so it s efficiency rose. 【Keywords】 Preheater Boiler Thermal efficiency
3 空气预热器漏风率的测定
பைடு நூலகம்
3 . 1 漏风率及其测试方法 空气预热器漏风大小用漏风率 AL 来表示 。
漏风率是指漏入烟气中的空气质量与进入空预器
的烟气质量之比率 。定义为 :
AL
=
( my″- my′) my′
×100
其中 :my″———表示预热器出口烟气质量 ,mg/ kg ;
my′———表示预热器出口和入口烟气质量 ,mg/
kg
漏风率的测试方法有 O2 量法和脉冲式示踪 烟气法 。目前国内外一般采用 O2 量法 。 3 . 2 O2 量法测试原理
O2 量法是采用测量烟气中含 O2 量来计算空
预器的漏风系数和漏风率 。利用烟气中 O2 的体 积含量可计算烟气过量空气系数α。公式如下 :
α=
21 21 - O2
空预器进 、出口烟道中过量空气系数的差值
预热器漏风及其对锅炉效率的影响
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气和空气两个通道 ,烟气和空气互为逆流通行。 当温度较高的烟气流到转子的烟气通道区域时 , 烟气将热量释放给波纹板 ,烟温降低 ;当波纹板转 到空气区域时 ,又将热量释放给空气 ,使风温升 高 。转子每转一圈完成一个循环 ,冷 、热气流不断 的进行热交换 ,从而达到加热冷空气 ,降低排烟温 度的目的 。 2 . 2 漏风的形成
桥头发电厂五期扩建工程 1 # 锅炉配有上海 锅炉厂生产的 2 台受热面旋转的回转式空气预热 器 。自投产至今 ,由于运行时间较长及其他原因 , 原来的空预器密封系统效果较差 ,存在着较大漏 风 。这在很大程度上增加了烟气量和引 、送风机 的负荷 ,还增加了锅炉排烟热损失 ,降低了锅炉效 率 。因此 ,桥头发电厂委托北京豪顿华工程有限 公司对其原有的五期 1 # 锅炉空预器进行技术改 造 。改造内容为空预器密封系统 ,包括固定扇形 板及弧形板 ,所有径向 、轴向密封条等 。改造后 2 台空预器的漏风率有很大的下降 ,分别为 5. 8 %
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