空预器教程

空气预热器概述空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需要空气的一种热交换装置，由于它工作在烟气温度较低的区域，回收了烟气热量，降低了排烟温度，因而提高了锅炉效率。

同时由于空气的预热强化了燃料的着火和燃烧过程，减少了燃料的不完全燃烧热损失。

空气预热器已成为现代锅炉的一个重要组成部分。

第一节空气预热器的类型及特点空气预热器按传热方式分可以分为传热式（表面式）和蓄热式（再生式）两种。

前者是将热量连续通过传热面由烟气传给空气，烟气和空气有各自的通道。

后者是烟气和空气交替地通过受热面，热量由烟气传给受热面金属，被金属积蓄起来，然后空气通过受热面，将热量传给空气，依靠这样连续不断地循环加热。

再生式空气预热器由于具有回转结构，所以又称为回转式空气预热器，回转式空气预热器又可分为受热面旋转和风罩旋转两类。

随着电厂锅炉蒸汽参数和机组容量的加大，管式空气预热器由于受热面的加大而使体积和高度增加，给锅炉布置带来影响。

因此现在大机组都采用结构紧凑、重量轻的回转式空气预热器。

容克式空气预热器的工作原理是：转子的受热元件在烟气侧从烟气中吸收热量，通过空气侧时再将热量传递给空气。

由于转子缓慢地旋转，传热元件交替地通过烟气侧和空气侧通道，当传热元件与烟气接触时吸收热量并积蓄起来，与空气接触时释放贮存的热量来加热空气，如此周而复始。

由于采用热一次风系统会带来许多不便。

目前绝大多数锅炉，采用冷一次风系统设计。

因此采用的空气预热器一般是三分仓空气预热器。

三分仓容克式空气预热器，由于差压增大，其漏风率比较大。

除密封系统进行了加强以外，其基本结构元件三分仓和二分仓基本相同。

管式空预器和回转式空预器两者相比较各有以下特点：1）回转式空气预热器由于其受热面密度高达500m2，因而结构紧凑，占地小，体积为同容量管式预热器的1/10；2）重量轻。

.因管式预热器的管子壁厚1.5mm，而回转预热器的蓄热板厚度为0.5－1.25mm，布置相当紧凑，所以回转式预热器金属耗量约为同容量管式预热器的1/3；3）回转式预热器布置灵活方便，在锅炉本体更容易得到合理的布置；4）在相同的外界条件下，回转式空气预热器因受热面金属温度较高，低温腐蚀的危险较管式预热器轻些；5）回转式空气预热器的漏风量比较大，一般管式预热器不超过5％，而回转式预热器在状态好时为8％－10％，密封不良时可达20％－30％；6）回转空气预热器的结构比较复杂，制造工艺要求高，运行维护工作多，检修也较复杂。

回转式空气预热器有两种布置形式：垂直轴和水平轴布置。

垂直轴布置的空气预热器又可分为受热面转动和风罩转动。

通常使用的受热面转动的是容克式回转空气预热器，而风罩转动的是罗特缪勒（Rothemuhle）式回转预热器。

这两种预热器均被采用，但较多的是受热面转动的回转式空气预热器。

按进风仓的数量分类，容克式空气预热器可以分为二分仓和三分仓两种，由圆筒形的转子和固定的圆筒形外壳、烟风道以及传动装置组成。

受热面装在可转动的转子上，转子被分成若干扇形仓格，每个仓格装满了由波浪形金属薄板制成的蓄热板。

圆筒形外壳的顶部和底部上下对应分隔成烟气流通区、空气流通区和密封区（过渡区）三部分（如图5－20）。

烟气流通区与烟道相连，空气流通区与风道相连，密封区中既不流通烟气，又不流通空气，所以烟气和空气不相混合。

装有受热面的转子由电机通过传动装置带动旋转，因此受热面不断地交替通过烟气和空气流通区，从而完成热交换。

每转动一周就完成一次热交换过程。

另外由于烟气的流通量比较大，故烟气的流通面积大约占转子总截面的50％左右，空气流通面积占30％－40％左右，其余部分为密封区（图5－21）。

第二节回转式空气预热器的结构一空气预热器结构（如图5－23）。

1）外壳回转式空气预热器壳体呈圆柱形，由两块主壳体板、一块侧座架体护板、两块转子外壳组件和一块一次风座架组成。

（如图5－22）主壳体板分别与下梁及上梁连接，通过主壳体板的四个立柱，将预热器的绝大部分重量传给锅炉构架。

主壳体板内侧设有弧形的轴向密封装置，外侧有调节装置对轴向密封装置进行调整。

侧座架体护板与上量连接，并有两个立柱承受空气预热器部分重量。

转子外壳组件沿圆周方向分成两部分。

2）转子转子是装载传热元件（波纹板）并可旋转的圆筒形部件。

为减轻重量便于运输及有利于提高制造、安装的工艺质量，采用转子组合式结构，主要有转轴、扇形模块框架及传热元件等组成。

3）轴承空气预热器轴承有导向轴承和支撑轴承两种（如图5－25）。

导向轴承采用双列向心滚子球面轴承，导向轴承固定在热端中心桁架上，导向轴承装置可随转子热胀和冷缩而上下滑动，并能带动扇形板内侧上下移动，从而保证扇形板内侧的密封间隙保持恒定。

导向轴承结构简单，更换、检修方便，配有润滑油冷却水系统，并有温度传感器接口。

空气予热器的支承轴承采用向心球面滚子推力轴承，支承轴承装在冷端中心桁架上，使用可靠，维护简单，更换容易，配有润滑油冷却水系统。

支承轴承和导向轴承均采用油浴润滑。

另外引起油温不正常升高的一般原因是：1、导向轴承周围空气流动空间有限；2、油位太低；3、油装的太满；4、油受到污染；5、油的粘度不合适。

二三分容克式回转空气预热器，其传热元件按烟气流动方向可以分为热端、中层、和冷端层。

传热元件盒均制成较小的组件，检修时热端传热元件盒、中间层传热元件盒、冷端传热元件盒全部抽屉式从侧面检修门孔处抽出，安装、更换非常方便。

传动装置是驱动转子转动的部件，由电动机、液力耦合器、减速器、传动齿轮、传动装置支承。

空气预热器的传动采用中心传动。

中心传动装置包括主电机和备用电机各一台，主电机通过联轴器及换向器同减速机相连。

备用电机通过联轴器及超越离合器以及换向器同减速机相连。

电机分为高速与低速及检修档三档，其中高速档为正常工作档，低速档为清洗空预器时使用的。

高速档时，减速机正常输出轴转速：0.8转/分；转子正常转速0.8转／分；采用变频调速慢速挡转子转速0.23转／分。

启动系统之前应先确定高、低速档（速度切换主令开关），按启动按钮，电机将慢速启动，约需60秒系统达到设定频率，电机达到额定转速。

当主电机出现故障时，系统可以自动启动另一台电机。

在任何情况下，当主传动故障，辅助电动机能自动提供驱动力。

整个传动装置具有电气联锁、自动切换功能。

三个传动系统在减速前各自独立，在减速箱中合为一体。

在减速器高速输入轴上装有超速离合器，保证各系统之间互不干扰。

由于减速器结构较复杂，共有三个相互垂直的轴，一个向下输出的轴，保证任何情况下只有一套系统工作。

列：华润常熟每炉布置两台三分仓容克式预热器，型号为31.5－VI（T）－2000－SMR，转子直径为Ф14072mm，传热元件总高度2000mm，主驱动电机11Kw。

图5－20 空气预热器外观图图5－21空气预热器密封区图5－22空气预热器的壳体1.1.1空气预热器的密封三分仓容克式预热器比较突出的问题在于漏风，漏风可分为携带漏风和密封漏风两种方式。

前者是由于受热面的转动将留存在受热元件流通截面的空气带入烟气中，或将留存的烟气带入空气中；后者是由于空气预热器动静部分之间的空隙，通过空气和烟气的压差产生漏风。

漏风量的增加将使送、引风机的电耗增大，增加排烟热损失，锅炉效率降低，如果漏风过大，还会使炉膛的风量不足，影响出力，可能会引起锅炉结渣。

为了减小漏风，需加装密封装置。

由于容克式空气预热器是一种空气和烟气逆向流动、回转式的热交换装置，在热交换过程中，有丢失能量的内在趋势，能量的丢失是因为空气和烟气之间的压差引起的空气向烟气的泄漏。

密封系统能控制并减少漏风从而减少能量的流失，密封系统是根据空气预热器转子受热变形而设计的，它包括径向密封、轴向密封、旁路密封以及静密封。

三空气预热器的密封主要有三种：径向密封、周向密封、轴向密封。

1) 中心筒密封在每一个转子径向隔板的内侧的热端和冷端都装有中心筒密封片，中心筒密封环绕热端和冷端转子中心筒周围。

在运行期间，中心筒密封紧贴着空气预热器连接板内围绕中心筒图5－23 回转式空气预热器结构部件a、导向轴承b、支撑轴承图5－24 空预器支持与导向轴承的导向和支承端轴的静密封卷筒，中心筒密封开槽并固定在径向隔板的内端，密封无论在径向还是在轴向方向上（靠近或者远离热端或冷端静密封卷筒）在安装时都可以调节安装。

中心筒密封一般不需要更换。

2) 径向密封在各项漏风中尤以径向漏风为最，是由于转子的外缘的挠度，尤其是因在工作状态下的冷热端温差而呈蘑菇形，使转子外缘的漏风间隙增大。

因此沿着每个转子径向隔板的热端和冷端径向边缘安装有径向密封片，运行时径向密封片和扇形板之间的间隙最小。

径向密封片上开腰形螺栓孔用螺栓固定径向隔板上，密封片可沿着轴向方向上（靠近或远离热端或冷端扇形板）调节，假如运行时这些密封片和扇形板接触，密封就开始磨损，当密封磨损到不够轴向调整时，密封片就需要更换了。

3）旁路密封沿着转子外壳的内侧，在空气预热器转子的出口和入口处装有旁路密封片。

这些密封片在空气预热器的转子外壳的热端和冷端的空气侧和烟气侧呈圆周分布，所以又称周向密封。

运行时，转子变形，热端及冷端转子角钢和静止的旁路密封片之间的间隙最小。

旁路密封片上开腰形螺栓孔用螺栓固定在旁路密封角钢上。

旁路密封片可沿着轴向方向上（靠近或远离冷、热端扇形板密封表面）调节。

周向密封通常采用挠性弹簧密封板。

图5－26和图5－27是常用的两种周向挠性弹簧密封板形式。

图5－27所示，由两个固定在上下端板上的一对密封槽以及固定在转子外环上的两块弹簧密封挡板所构成。

挡板随转子旋转，端部与槽内两壁接触起迷宫轴封的作用。

在大型空气预热器中，因转子变形量大，使密封槽有较大的深度，因此一般是图5－26的形式，他由一端固定的空气预热器外壳直筒上，另一端与转子外缘直筒部分作滑动接触的若干挠性弹簧密封片所构成。

在转子的轴筒处的密封则采用迷宫轴封的方式。

4）轴向密封沿着每个转子径向隔板外侧的轴向边缘安装有轴向密封片。

运行时，轴向密封片和静止的轴向密封板之间的间隙最小。

轴向密封片上开腰形螺栓孔用螺栓固定径向隔板上，密封片可沿着径向方向上（靠近或远离轴向密封板）调节。

图5－25 可弯曲扇形板图5－26 漏风面积比较轴向密封是指在转子的外缘相应于径向分隔的位置设置轴向的密封挠性弹性挡板，它的作用是抑制已通过周向密封的空气沿着转子与壳体直筒部分间的环形间隙流向烟气侧。

除密封装置的正确设计制造外，空气预热器漏风在很大程度上决定于密封间隙的调整状况。

一般制造商也提供了有关间隙的推荐值，由于转子是呈蘑菇状变形的，所以在不同的位置上具有不同的推荐间隙值。

空气预热器的传热元件布置紧凑，气流通道狭小，飞灰易集聚在传热元件中，造成堵塞，气流阻力加大，引风机电耗增加，受热面腐蚀加剧，传热效果降低，排烟温度升高，严重时会使气流通道堵死，影响安全运行。