08第八章 省煤器和空气预热器

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
两种结构:受热面旋转式(用的较多),风罩旋 转式。
优缺点如下:
优点
(1)回转式空气预热器由于其传热面密度高达 500m2/m3,因而结构紧凑,占地面积小,其体积约为 同容量的管式空气预热器的1/10。
(2)重量轻,因管式空气预热器的管子壁厚为1.5mm ,而回转式空气预热器的蓄热板,其厚度不过 0.5~1.25mm,而且蓄热板布置很紧凑,故回转式空 气预热器金属耗量约为同容量管式空预器的1/3。
空气预热器的作用
1.电站锅炉用汽轮机抽汽预热锅炉给水,省 煤器入口水温很高,亚临界锅炉达260℃,锅 炉排烟温度降低受限制,须利用空气预热器 降低排烟温度;
2.磨制、烘干煤粉,改善燃料着火与燃烧, 强化炉内辐射换热,要求将空气加热到较高 的温度,空气预热器是必须的。
不同燃料和燃烧方式对预热空气温度的要求
燃料及燃烧方式
固态排渣煤粉炉
烟煤 无烟煤、贫煤 褐煤(用空气干燥煤粉) 褐煤(用烟气干燥煤粉)
液态排渣煤粉炉
油炉、天然气炉
高炉煤气炉
链条炉 抛煤机与固定炉排
烟煤 贫煤、无烟煤 烟煤
预热空气温度(℃) 250~300 350~400 350~400 300~350 380~420
250~300
250~300
对空预器选型的考虑还应至少考虑下列主要因素: 投资额,风机功率,漏风率,一次风出口温度和整 体布置。
从初期投资额来看,二分仓空预器是造价最低的。 对三分仓空气预热器,由于需要额外的转子面积来 弥补所增加的扇形板面积,其成本有所增加。由于 复杂的转子结构,使同心式空预器的造价最高。
二)风罩回转式
漏风量与泄漏系数K、间隙面积F、空气 与烟气的压力差ΔP的平方根成正比。
减小压差:受热面清洁不堵灰、合适的 系统阻力。
间隙面积:合理设计,柔性接触密封。
密封优化
一、双密封 减小K
密封道数Z:
双密封,Z=2: 减少漏风量=[1-(1/2)0.5]×100%=29.3%
某电厂300MW锅炉三分仓回转式空预器 由24分仓改为48分仓,漏风率由改前的 15%左右降为6%~8%。
密封片即与扇形板形成密封。
轴向密封条沿整个转子高度装设 在转子每一径向隔板的最外侧, 其作用是阻止空气通过转子上下 外缘角钢与环向密封条的间隙漏 入烟气侧。
环向密封包括外缘环向密封和内缘环 向密封。外缘环向密封是阻止空气穿 过转子外围通过转子与外壳间的空隙 经轴向密封板而漏入烟气侧;内缘环 向密封是阻止空气通过转子中心筒上 下空隙漏入烟气侧。
1923年,瑞典人Fredick Ljungstrom申请了容克式空气 预热器的专利。此后,James Howden公司与 Ljungstrom Turbine Manufacturing Co. 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。
目前,我国设计制造的最大的回转式空气预热器是配 1000MW超超临界锅炉机组回转式空气预热器,转子直 径为17.3m。国际上最大的为菲律宾奎松电厂480MW机 组回转式空气预热器,锅炉由美国F&W公司制造,空 气预热器由Howden公司制造,转子直径18.6m,一台锅 炉只配一台空气预热器。
3)蛇型管平行于前墙,双侧进水布置,水 速适中,支吊方便。
支吊方式
1.支承—只用于小型锅炉;
2.悬吊—集箱在烟道中,减少穿墙管 的数目,以出水引出管为悬吊管,有 利于热膨胀,大型电站锅炉普遍采用。
第二节 省煤器的主要参数和启动 保护
一、省煤器中的水速 不低于1.0m/s
二、汽包锅炉省煤器的启动保护 再循环管(自然循环、控制循环)
3)转子截面分三个区:烟气流通部分约50%、空 气流通部分:约为30%、密封区:其余部分。
2.工作过程
每分钟旋转1~4周。转子受热面顺序通过烟气侧, 吸热升温,通过空气侧放热降温,旋转一周完成一个热 交换过程。
受热面回转式空气预热器主要组成部件 包括:外壳转子(内装传热元件的圆筒 体)、外壳动静部件间的密封装置、主轴、 上下部风烟管口、上下横梁、上下端板、 传动机构、吹灰及冲洗装置等。
三)布置方式
1.垂直布置
烟气管内纵向冲刷,空气管外横向冲刷, 须满足烟气及空气流速的不同要求。
2.水平布置
烟气在管外,空气在管内,可以提高壁 温、减轻金属腐蚀;采用较少。
锅炉容量增大,管式空气预热器体积增加, 锅炉尾部布置困难。
二、回转式空气预热器
大型电站锅炉均采用回转式空气预热器
工作原理:再生式,烟气和空气交替地流过受热 面(蓄热元件) 放热和吸热。
三、省煤器出口水温的选择 一般有不同欠温:60℃
四、锅炉给水系统
第三节 空气预热器的型式
空气预热器一般是利用烟气的热量来加热燃 烧所需空气的热交换设备。由于它工作于烟 气温度最低的区域,回收了烟气的热量,降 低了排烟温度,因而提高了锅炉效率。同时 也由于空气被预热,提高了燃料与空气的初 始温度,强化了燃料的着火和燃烧过程,减 少了燃料不完全燃烧损失,进一步提高了锅 炉效率。此外,空气预热还能提高炉膛内烟 气温度,强化炉内辐射换热。因此,空气预 热器已成为现代锅炉的一个重要组成部分。
4)要求有良好的密封装置,在运行中吹灰。
二、空气预热器的密封装置
轴向、径向、环向 密封
径向密封是防止空气从空气通道穿过转子与 扇形板之间的密封区而漏入烟道。径向密封
的方法,一般是在每块转子径向隔板的上端
和下端沿隔板长度方向装设密封片,密封片
与扇形板间在热态时保持尽可能小的间隙,
任一径向隔板在转动过程中经过扇形板时,
二、省煤器的结构
省煤器:加热锅炉的给水,水平管圈
根据出口工质的状态分类
沸腾式—用于中低压锅炉,沸腾度小于20%,工质侧的阻力较大 非沸腾式—高压以上的锅炉的省煤器
根据管子的排列方式分类
错列—布置紧凑,传热效果好,积灰少,但第二排磨损严重 顺列—传热效果较差,但磨损较轻
铸铁式—仅用于压力低,给水品质要求不高,耐磨,耐腐蚀等
由于回转式空气预热器的优点突出,在 300MW以上机组锅炉,一般不采用管式空预 器,而采用回转式空气预热器。许多200MW 机组原采用管式空预器,现也改造为回转式 空气预热器。
一)受热面回转式
1.结构
1)可转动的园筒型转子,内置蓄热元件;
2)固定的园筒型外壳,扇形顶板和底板将转子流 通截面分为两部分,分别与固定的烟气及空气通 道相连接;
(3)回转式空气预热器布置灵活方便,使锅炉本体容 易得到合理的布置方案。
(4)在同样的外界条件下,回转式空气预热器因其受 热面金属温度较高,因而低温腐蚀的危险较管式空预 器轻。
缺点
漏风量大,一般管式空预器的漏风量不超过 5%,而回转式空气预热器在状态好时为 6%~8%,密封不良时达20%~30%。同时, 其结构复杂,制造工艺要求高,运行维护工 作多,检修也复杂。
同心式空预器(也称为中心环套空预器):内 环为一次风/烟气的二分仓空预器,外环为二 次风/烟气的环装二分仓空预器。
空气预热器选型的考虑:
每种空预器的设计形式均有其特点,对空预器形式 的选择一般在锅炉设计的初级阶段进行。根据对设 备整体的性能,结构及其经济性能的对比作出一个 完善的选择。选型主要考虑的因素有漏风率性能、 空预器尺寸和布置的空间等等。
一、管式空气预热器
一)结构
直径为40~51mm、壁厚为1.25~1.5mm的普通薄 壁钢管;
密集排列、错列布置,组成立方体型的管箱; 数个管箱排列在尾部烟道中。
二)主要特点
体积大,数倍于回转式空气预热器,金属耗量 大;
易受腐蚀,损坏,不易更换,清灰困难,管板 易发生变形;
漏风较小,运行方便。大机组应用较少。
传热元件不旋转,上下风罩旋 转,转一周换热两次,转速稍慢 一些,已经用的较少。
三)烟气再热器
湿法烟气脱硫技术的系统采用。烟气被 冷却到水蒸气的饱和温度,约为45~55℃ (视烟气入口温度和湿度而定)。一般 大型燃烧设备烟囱的出口最低温度大约 在72℃左右,以保证烟气能充分扩散, 并防止烟雾下沉。
回转式烟气再热器
第四节 回转式空气预热器的漏 风和热变形
一、携带漏风和密封漏风
1)漏风来源
转动和固定部分间存在一定的间隙,空气与 烟气间存在一定的压差,转动部分带入风量; 本身的容积。
2)漏风危害:送风量增大,引风也增加,排烟 损失增加;
3)漏风量:先进水平5~8%,一般为10%左右, 最高可达40%;
第一节 省煤器的作用与结构
一、省煤器的作用与特点
1.利用锅炉尾部烟气的热量加热给水,提高进 入汽包的给水温度,降低汽包热应力,减少 蒸发受热面;
2.早期是为了降低排烟温度,提高效率。给水 温度提高后,降低排烟温度的幅度有限;
3.特点—传热温差大,强制对流,逆流传热, 金属消耗比蒸发受热面少,价格低。
VN型空气预热器是一种比较典型的旋转 再生式空气预热器(V表示竖直布置, vertical;N表示不可调密封)。
空预器的型式:
二分仓空预器:空气和烟气分别通过二个不同 的流通区域。
三分仓空预器:每个空预器分为三个分仓,烟 气、一次风和二次风。
四分仓空预器:每个空预器分为四个分仓,分 别为烟气、一次风和二个二次风。
第八章 省煤器和空气预热器 锅炉尾部受热面或低温受热面
在电站锅炉中,锅炉的作用是利用燃料燃烧放 出的热量加热水,使之成为高温高压蒸汽,去 汽轮机做功发电。
烟气离开受热面的烟气温度,主要由锅炉工作 压力下对应的蒸汽饱和温度决定。在超临界锅 炉中,离开低温过热器的烟温达500℃以上。
从锅炉历史上看,这部分烟气的热量首先总是 被给水吸收的。称受热面为“省煤器”。
利用冷空气部分或全部吸收这部分余热,以提 高燃烧用空气的温度也可提高锅炉效率。这不 仅是因为冷空气回收了余热,而且还改进了炉 膛燃烧条件,提高了燃烧效率。
1880年,就有人开始使用这种换热器来改善船 用蒸汽锅炉的性能。虽然这种换热器也节约了 锅炉燃料,但省煤器的名称已经被使用了,就 称加热冷空气的换热器为“空气预热器”。
根据管子的材质结构分类 光管式—28~51 mm外径的无缝蛇型钢管,普通钢材20G钢
扩展受热面式—鳍片管、螺旋肋片管、膜式管等,可强化传热
三、省煤器的布置(尾部烟气流通截 面为矩形)
综合考虑蛇型管圈中的水速及管外侧的磨损程 度分为:
1)蛇型管垂直于前墙布置:水速最低,但 每根管均会受到磨损。
2)蛇型管平行于前墙布置:水速最高,仅 磨损几根管子,支吊不方便
三、回转式空气预热器的热变形 蘑菇状变形 冷、热端
漏风率AL:漏入空预器烟气侧的空气质量与 进入空预器的烟气质量之比。
漏风系数:空预器出口过量空气系数α” 与进 口过量空气系数α’之差。
换算:AL=(α” - α’)/ α’×90 漏风率大增大排烟的热损失;增大送引风机
、一次风机的电耗。当漏风严重时,由于送 入炉膛参加燃烧的空气量不足,将会影响锅 炉的热效率,以及加剧预热器的低温腐蚀。
25~100 25~180 25~200
完成低温烟气与空气间的热交换
气体间的换热方式
1)间壁式换热—通过壁面的导热,冷 热流体不接触;
2)再生式换热—冷热流体轮流接触受 热面的蓄热元件,也称为蓄热式;
3)直接混合式—冷热流体直接混合交 换热量。
电站用空气预热器的分类
电站空气预热器 分为
管式(基于间壁式换热) 回转式(基于再生式换热)
在1880年,有人开始采用空气预热器来改善船 用蒸汽锅炉的性能。当时实际上全部是管式空 预器,管束布置有垂直的,也有水平的;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。
20世纪20年代初期,CE公司开始发展和生产 板式空气预热器,以便从锅炉排出的热烟气中 回收热量,从而提高锅炉效率。与此同时,容 克型连续再生式空气预热器随着第一台涡轮机 车一起研制成功。
采用回热系统后,供给锅炉的水被汽轮机的抽 汽加热,给水温度提高,使离开省煤器的烟温 仍然很高。超临界锅炉的给水温度高达280℃ 以上,省煤器后烟温达400℃以上。空气预热 器就成为必不可少的余热回收设备。省煤器和 空气预热器都是在欧洲发明的。
省煤器和空气预热器布置在锅炉尾部,进入这 些受热面的烟气温度已较低,因此通常把这两 个受热面统称为尾部受热面或低温受热面。
相关文档
最新文档