空气预热器烟气入口增设非平衡换热器的可行性分析-论文

锅 炉排 烟温 度 的降低 幅度 在 ７ ～２ Ｏ℃ ， 可 提 高 锅 炉 热效率 ０ ． ４ ～１ ．０ ％， 降低 机 组 供 电煤 耗 １ ～
３ ｇ ／ （ ｋ Ｗ ・ｈ ） 。
如果 空气 预热器 入 口的烟 气 温度 与锅炉 给水 温 度 的差值较 小 ， 非平 衡 换 热 器 的 面 积较 大而 现 场 不
ｈ ａ ｕｓ ｔ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ｓ ｅ ｑ ｕｉ ｌ ｉ ｂ ｒ ｉ ｕ ｍ ａ ｎｄ ｄｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｗｈｏ ｌ ｅ ． Ｆｉ ｎａ ｌ ｌ ｙ， ｔ ｈｅ ｂ ｏｉ ｌ ｅ ｒ ｅ ｘｈ ａ ｕｓ ｔ ｔ ｅ ｍ— ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｃ ａ ｎ ｂｅ ｒ ｅ ｄ ｕｃ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｂ ｏｉ ｌ ｅ ｒ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｕ ｎｉ ｔ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｃ ａ ｎ ｂｅ ｅ ｎｈａ ｎｃ ｅ ｄ．
２ 增 设 非 平 衡 换 热 器 可 行 性 分 析
２ ． １ 经 济 性
１ 非 平 衡 换 热器 布 置 形式
空气 预热 器 入 口非 平 衡 换 热 器 示 意 如 图 ２所
示。
空气 预热 器烟 气入 口非 平衡 换热 器 的经济 性 与
其被 加热 工质 的来 源有 关 。如果 空气 预热 器人 口的 烟气 温度 与锅 炉 给水 温 度 的传 热 温 差 达 到 ４ Ｏ℃左 右， 非平 衡换 热器 的冷 却工 质可 以选 择锅 炉给水 ， 并
ｐｏ ｗｅ ｒ ｓ ｕ ｐｐ ｌ ｙ； ｈｅ ａ ｔ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ
大容量 锅炉 通 常采 用 回转 式 空气 预 热 器 ， 其出 口烟气 温度 （ 即排 烟 温度 ） 分 布从 烟气 初始端 到末 端
气 温度分 布从 阴影 区所 在 的初始 端到 末端 温度逐 步
ａ ｎｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｏｕ ｔ ｌ ｅ ｔ ｇ ａ ｓ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｕｌ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｔ ａ ｒ ｙ ａ ｉ ｒ ｐｒ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ， ｉ ｔ ｓ ｕ ｇｇ ｅ ｓ ｔ ｓ ｎｏ ｎ — ｈａ ｌ — ａ ｎｃ ｅ ｈｅ ａ ｔ ｅ ｘｃ ｈａ ｎ ｇｅ ｒ ｂ ｅ ａ ｄ ｄ ｅ ｄ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ａ ｉ ｒ ｐ ｒ ｅ ｈｅ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎｌ ｅ ｔ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ｆ ｌ ｕｅ ｄ ｕｃ ｔ ｂｅ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｉ ｎｔ ｏ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ
针 对上 述 问题 ， 本 文 提 出在 锅 炉 现 有 空气 预热 器 入 口烟道 上 增设 非 平 衡 换 热器 的设 想Ｌ ２ ］ ， 将 现 有 烟道 分隔 为几个 小烟 道 ， 从 初始 端到 末端 ， 逐 步加大
（ ２ ） 当锅炉 排烟 温 度 高 于空 气 预热 器 低 温 腐 蚀 堵 灰最 低温 度 时 ， 初 始 端标 号 １的小 烟 道 也 可 设 置 换热 面 ， 受 热 面的布 置 依 然 采用 从 初 始 端 到 末 端 逐
ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈａ ｎｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｔ ｈｅ ａ ｉ ｒ ｐ ｒ ｅ ｈｅ ａｔ ｅ ｒ ｉ ｎｌ ｅ ｔ
加， 且 因空气 预热 器 吸 热减 少 、 热一、 二 次 风 温度 降 低 而有所 减 少 。此 时 ， 机 组 回热 系 统 吸 收 的 热量 有
步增加 的原则 。 （ ３ ） 非 平衡 换热 器采 用蛇 形管 ， 沿全 部烟 道 宽度 布置 蛇形 管 ， 且 各个 小烟 道布 置 的受 热 面相 同 ， 其 进 水端 在小 烟道 ４ ， 出 口端在 小烟道 １ ， 这样 ， 被 加热 工
换 热器 的 吸热量 ， 使该 换热 器 出 口（ 即空气 预热 器烟 气 入 口） 的烟气 温度 分 布 呈 现逐 步 降 低 或 阶梯 降低 的规 律 。这 样 ， 在空 气 预 热器 出 口初 始 端 烟气 温度 不 降低 或 略有 升高 的 前提 条 件 下 ， 使 烟 道 其他 部分
第４ ３ 卷
第 ５期
热 力 发 电
ＴＨ ＥＲ Ｍ ＡＬ ＰＯＷ ＥＲ ＧＥＮ ＥＲ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｖｏ １ ． ４３ ＮＯ ．５
Ｍａ ｙ ２０ １４
２ ０ １ ４年 ５月
空 气预 热 器 烟 气入 口
增 设 非平 衡换 热 器 的可 行 性 分析
王春 昌
（ 西 安 热 工 研 究 院 有 限公 司 ， 陕 西 西 安 ７ １ ０ ０ ３ ２ ）
ｓ ｍａ ｌ ｌ ｏ ｎ ｅ ｓ ． Ｂｙ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｌ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｅ ｔ ｇ ａ ｓ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｆ ｌ ｕ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｉ ｌ ｅ ｒ ｅ ｘ —
具备 布置 条件 时 ， 其工 质 可 以选 择 机 组 回热 系统 的
凝结 水 ， 在这 种情 况 下 ， 锅 炉 的 入 炉 热 量 非 但 未 增
图 ２ 空气 预 热器 入 口 非 平 衡 换 热 器 示 意
Ｆｉ ｇ ． ２ Ｓｃ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏｆ ｔ ｈ ｅ ｎ ｏｎ － ｂａ ｌ ａ ｎｃ ｅ
［ 摘
针 对 回转 式 空 气预 热 器 的旋 转特 性 、 低 温 腐蚀 堵 灰 特 征 以及 出 口烟 气温 度 分 布 规 要］
律， 提 出 了在 空 气 预 热 器 入 口设 置 非 平衡 换 热 器 ， 将 烟道分 隔 为几 个 小烟 道 ， 通 过 适
度地 降低各 个 小烟道 的入 口烟 气温度 ， 使 锅 炉排 烟 温度分 布趋 于平衡 并整 体 有所 降 低， 最 终达 到进 一步 降低锅 炉排 烟温度 的 目的 ， 提 高锅 炉 热效 率或机 组 热效率 。
（ 空气 预热 器人 口烟 气 温度 呈 平 衡 分 布 ） ， 两 者 的换 热最 大 ， 因此在初 始 端 出 口其烟 气温度 最低 。此 后 ，
随着转 子在 烟道 的旋转 ， 其 蓄热板 的温 度不 断升 高 ，
蓄热 板与 烟气 的传 热 温差 越 来 越 小 ， 其 出 口烟气 温
升 高 的 主 要 原 因之 一 。
区
呈 现逐 步升 高 的态势 Ｊ 。
以容克 式三 分仓 空气 预 热 器 为例 ， 其 转 子 的旋 转 方 向及其 通道 （ 即仓 室） 如图 １ 所 示 。 当转 子从 二
次风 通道进 入 烟气通 道 的初始 端 （ 图 １阴影 区 ） ， 转 子蓄 热板 的温度 最低 ， 其 与 烟气 间 的传 热温 差 最 大
２部 分 ， 一 部 分 是 空气 预热 器 出 口烟 气 温 度 降低 所
的烟 气温度 均呈 现 不 同程 度 的下 降 ， 且 呈 平衡 分 布 规律 。
质温 度逐 步升 高 ， 其 与烟气 的传 热 温差 逐步减 小 ， 从 而使 各个 小烟 道受 热面 的吸 热从小 烟 道 ４到小 烟道 １逐步 减少 ， 使烟 气温度 呈 现逐 步 降低 的分 布 规律 。
图 １ 低 温 腐 蚀 危 险 区示 意
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ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ｉ ｓ ｋｉ ｎｇ ａ ｒ ｅ ａ
度也 越来越 高 ， 这是 造 成 回转 式 空 气 预 热器 出 口烟
的风 门开度 来平 衡各 个小 烟道 的风 量 。
较低 ， 易发 生低温腐 蚀 堵灰 。初始 端之 后 ， 烟气 温度 和 蓄热 板温 度逐 步升 高 ， 发 生 低 温 腐 蚀堵 灰 的概 率 随之 降低 。 由此 可见 ， 提高初 始 端 的烟气 温度 ， 则可 以提 高空气 预热 器 的抗低 温腐蚀 堵灰 能力 。
直 接与 省煤 器 串联 。这 样 ， 烟气 温 度 降 低 释放 的 热 量 全部 被锅 炉所 利用 （ 入 炉 热量 增 加 ） ， 在 这 种 情 况 下， 非平 衡换 热器 的 经 济性 可 以用 排 烟 损 失 的 降 低
直 接进 行计 算 。对于 ３ ０ ０ １ ０ ０ ０ ＭＷ 机 组锅 炉 ， 其
Ｗ ＡＮＧ Ｃｈ ｕ ｎｃ ｈａ ｎ ｇ
（ Ｘｉ ａ ｎ Ｔｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ Ｃｏ ．， Ｌｔ ｄ ．， Ｘｉ ＇ ａ ｎ ７ １ ０ ０３ ２ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｇ ａ ｉ ｎｓ ｔ ｔ ｈｅ ｒ ｏｔ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ， ｌ ｏ ｗ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏｎ ａ ｓ ｈ ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ—
空 气预热 器 ； 排 烟温度 ； 非 平衡换 热 器 ； 供 电煤耗 ； 热 效 率 ［ 关 键 词 ］
Ｔ Ｋ２ ２ ３ ． ３ ４ ［ 文献标 识码 ］Ｂ ［ 文 章 编 号］１ ０ ０ ２ — ３ ３ ６ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ０ １ ３ — ０ ３ ［ 中图分类 号］ Ｆ Ｄ Ｏ Ｉ 编 号］ １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ２ ～ ３ ３ ６ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ５ ． ０ １ ３ Ｆｅ ａ ｓ ｉ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ａ ｄ ｄ ｉ ｎｇ ｎ ｏ ｎ — ｂ ａ ｌ ａ ｎｃ ｅ ｈｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈａ ｎｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｇ ａ ｓ ｉ ｎ ｌ ｅ ｔ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｐｒ ｅ ｈｅ ａ ｔ ｅ ｒ
Ｅ— ｍａ ｉ ｌ ： ｗａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ＠ｔ ｐ ｒ ｉ ． ｃ ｏ ｎ． ｒ ｃ ｎ
１ ４
Fra Baidu bibliotek
热
力 发 电
另外 ， 在 烟气初 始 端 ， 蓄热板 温度 和烟 气温 度均
导致其 流量 分 配 出现 偏 差 。对 此 ， 可通 过 调 整 原 有
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ａ ｉ ｒ ｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ； ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ； ｎ ｏ ｎ — ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ； ｃ ｏ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ
基 金项 目 ：“ 十二五国家科技支撑计划” 电站锅炉“ 排烟余热及水分 回收技术研究” （ ２ ０ １ ２ Ｂ ＡＡ ０ ７ １ ３ ０ １ ） 作者简介 ： 王春昌（ １ ９ ５ ５ 一） ， 男， 陕西蓝 田人 ， 硕士 ， 研究员 ， 从 事电站锅炉煤粉燃烧 、 煤质特性 、 低 Ｎ Ｏ 燃烧技术等研 究。