空气预热器主传动系统的设计
空气预热器的工作原理
空气预热器的工作原理空气预热器是一种常见的热交换器，它在工业和汽车领域广泛应用。
它的主要功能是将排出的废气中所含的热能转移到进入系统的新鲜空气中，以提高燃烧效率并降低能源消耗。
空气预热器的工作原理可以概括为：将冷却空气与热气流进行热交换，通过传导、对流和辐射的方式将热能传递。
下面将详细介绍其工作原理的几个关键方面。
首先，空气预热器通常由两个主要部分组成：热气流侧和冷却空气流侧。
热气流侧通常是由废气或热气流组成，而冷却空气流侧则是新鲜空气。
这两个部分通过热交换介质（如金属板、管子或螺旋片等）进行热能传递。
其次，冷却空气首先进入空气预热器，并通过热交换介质，在与热气流接触的过程中吸收热能。
热能的传递可以通过几种方式进行。
首先是传导，也就是热量通过热交换介质的直接接触进行传递。
其次是对流，热气流和冷却空气之间存在流体运动，这种流动可以加速热能的传递。
最后是辐射，热交换介质和空气之间可以通过辐射方式进行热能传递。
然后，热气流从排出系统中进入空气预热器。
在热气流与冷却空气流相遇的过程中，热气流中的热能被转移到冷却空气中。
这样，冷却空气的温度就被升高了，而热气流中的热能则被降低了，从而实现了能量的转移。
这种热能转移的结果是，系统中的新鲜空气的温度会升高，从而提高了燃烧的效率。
最后，热气流中所包含的废气在经过空气预热器后排出系统。
而冷却空气则被引入系统的其他部分，在燃烧过程中发挥着重要的作用。
通过这样的循环过程，空气预热器能够增强系统的热效率，减少能源的浪费。
需要注意的是，空气预热器的设计和运行条件对其工作效果有关键的影响。
如热交换介质的选择、流体动力学的设计、加热和冷却介质的温度和压力等。
只有在合适的设计和运行条件下，空气预热器才能发挥其最佳的效果。
热管、回转式空气预热器设计
前言锅炉是火力发电厂的三大主要设备之一。
现代的燃煤电站锅炉是使燃料在炉内充分燃烧并将热量传递给足够的炉内工质――水，使其成为高参数的过热蒸汽，以便在蒸汽进入汽轮机时拥有足够的作工能力。
为了充分利用燃料的热量，降低排烟温度、减少能量的浪费并提高炉内的燃烧温度，可在尾部设置换热器将排烟的热量传递给将进入锅炉的空气。
空气预热器就是利用锅炉尾部烟气的热量来加热燃烧所需空气的热交换设备。
空气预热器可吸收烟气热量，使排烟温度降低并减少排烟热损失，提高锅炉效率；同时提高了燃烧空气的温度，有利于燃料的着火、燃烧和燃尽，增强了燃烧稳定性并可提高锅炉燃烧效率；空气预热还能提高炉膛内烟气温度，强化炉内辐射换热，这相当于以廉价的空气预热器受热面，取代部分价格较高的蒸发受热面，降低锅炉制造成本。
因此，空气预热器已成为现代锅炉的一个重要的、不可缺少的部件。
考查空气预热器的质量如何，主要有三个指标，第一是换热性能，第二是锅炉是火力发电厂的三大主要设备之一。
现代的燃煤电站锅炉是使燃料在炉内充分燃烧并将热量传递给足够的炉内工质――水，使其成为高参数的过热蒸汽，以便在蒸汽进入汽轮机时拥有足够的作工能力。
为了充分利用燃料的热量，降低排烟温度、减少能量的浪费并提高炉内的燃烧温度，可在尾部设置换热器将排烟的热量传递给将进入锅炉的空气。
漏风率，第三是烟风阻力。
相对于管式空气预热器，容克式空气预热器具有结构紧凑，体积小，钢耗少，容易布置等优点，因而被广泛应用于大中型电站锅炉上，尤其是300 MW 以上锅炉，因布置不下庞大的管箱式预热器，只能使用回转式空气预热器。
回转式空气预热器分为受热面回转(容克式)和风罩回转(诺特谬勒式)两种型式，受热面回转式空气预热器耗电稍大，但漏风不容易控制；风罩回转式预热器耗电少，但密封系统不易控制。
自从1985年引进美国ABB公司预热器技术之后，国产机组几乎全部使用受热面回转式空气预热器，只有进口机组中，有使用风罩回转式预热器的。
热管、回转式空气预热器设计
前言锅炉是火力发电厂的三大主要设备之一。
现代的燃煤电站锅炉是使燃料在炉内充分燃烧并将热量传递给足够的炉内工质――水，使其成为高参数的过热蒸汽，以便在蒸汽进入汽轮机时拥有足够的作工能力。
为了充分利用燃料的热量，降低排烟温度、减少能量的浪费并提高炉内的燃烧温度，可在尾部设置换热器将排烟的热量传递给将进入锅炉的空气。
空气预热器就是利用锅炉尾部烟气的热量来加热燃烧所需空气的热交换设备。
空气预热器可吸收烟气热量，使排烟温度降低并减少排烟热损失，提高锅炉效率；同时提高了燃烧空气的温度，有利于燃料的着火、燃烧和燃尽，增强了燃烧稳定性并可提高锅炉燃烧效率；空气预热还能提高炉膛内烟气温度，强化炉内辐射换热，这相当于以廉价的空气预热器受热面，取代部分价格较高的蒸发受热面，降低锅炉制造成本。
因此，空气预热器已成为现代锅炉的一个重要的、不可缺少的部件。
考查空气预热器的质量如何，主要有三个指标，第一是换热性能，第二是锅炉是火力发电厂的三大主要设备之一。
现代的燃煤电站锅炉是使燃料在炉内充分燃烧并将热量传递给足够的炉内工质――水，使其成为高参数的过热蒸汽，以便在蒸汽进入汽轮机时拥有足够的作工能力。
为了充分利用燃料的热量，降低排烟温度、减少能量的浪费并提高炉内的燃烧温度，可在尾部设置换热器将排烟的热量传递给将进入锅炉的空气。
漏风率，第三是烟风阻力。
相对于管式空气预热器，容克式空气预热器具有结构紧凑，体积小，钢耗少，容易布置等优点，因而被广泛应用于大中型电站锅炉上，尤其是300 MW 以上锅炉，因布置不下庞大的管箱式预热器，只能使用回转式空气预热器。
回转式空气预热器分为受热面回转(容克式)和风罩回转(诺特谬勒式)两种型式，受热面回转式空气预热器耗电稍大，但漏风不容易控制；风罩回转式预热器耗电少，但密封系统不易控制。
自从1985年引进美国ABB公司预热器技术之后，国产机组几乎全部使用受热面回转式空气预热器，只有进口机组中，有使用风罩回转式预热器的。
空气预热器的作用与结构6
第一节 容克式预热器工作原理
容克式预热器工作原理比较简朴，预热器由转子连续旋转，经过特殊形状旳金属元 件从烟气中吸收热量，然后将热量互换给冷空气。这些高效传热元件紧密地排列在 圆筒形转子中按径向分割旳扇形仓格里，转子周围旳外壳与两端连接板连接，经过 连接板旳分割以及径向、旁路密封等适本地密封，形成分别由两部分预热器构成旳 两个通道，一个是空气通道，一个是烟气通道。
止”按钮； 4 关闭入口烟气挡板。 空预器联锁保护 1 主电机跳闸,辅助电机自启；（联锁投入时） 2 辅助电机跳闸,主电机自启；（联锁投入时）
空预器正常运营中旳检验及维护 1 检验空预器本体、电机及传动装置无异音； 2 检验轴承润滑良好，温度正常； 3 空预器每班必须吹灰一次，若烟道或炉膛吹灰
传动装置旳主要零部件有：主电动机、副电动机、 气动马达、减速器、传动齿轮、传动装置支承座等。
辅助传动即容克式预热器旳盘车装置由五星轮构造制成旳超越 离合器与辅电动机构成。盘车装置旳作用是在主电动机出现故 障时，继续维持空气预热器运营。盘车装置旳传动过程为：由 辅电动机或手动盘车装置将动力传至减速器，然后依托减速器 低速输出轴端旳齿轮和装在转子外圆壳板上旳围带销相互啮合 带动转子转动。辅助电动机带动转子旳转速为主电动机带动转 子转速旳1／4。
复习题
1 空预器旳作用？ 2 回转式空预器工作原理？ 3 本项目回转式空预器为几分仓？几级密封？ 4 空预器开启前旳检验
热端层传热元件由0．6mm一般碳钢铁皮制成。热端传热面 波形板构造由一块波形板与一块带凹槽旳波形板交错布置构成 。这种特殊构造旳受热面在单个组件中形成一定程度旳气流以 提升传热效率。
考虑到烟气可能在预热器冷端冷空气入口处，烟温可能到达露 点下列，以致硫酸和水蒸汽凝结在冷端传热面上，所以冷端传 热面构造要疏松些。
空气预热器传动方式技术研究
第2期锅炉制造N o.2 2021 年〇3 月BOILER MANUFACTURING Mar. 2021空气预热器传动方式技术研究Research on transmission Mode technology of air preheater张闯(哈尔滨锅炉厂预热器有限责任公司，黑龙江哈尔滨150046)摘要:空气预热器广泛用于火力发电厂中，属于火力发电锅炉四大辅机之一，它的主要作用是将锅炉燃烧排放的高温烟气热量加热锅炉燃烧所用的空气，通过空气预热器设备实现气气热量交换，达到降低排烟热损失，提高整个锅炉机组热效率目的。
根据锅炉的布置形式，预热器分为两分仓、三分仓、四分仓结构。
空气预热器属于大型旋转热交换设备，该设备的稳定运行对锅炉安全运行至关重要。
预热器传动控制采用变频启动工频运行方式。
预热器运行转速较低，为实现预热器低转动换热的目的，预热器配备传动装置，该装置由减速机、电机、联轴器、连接件等组成。
下文将对预热器典型的传动方式进行描述。
关键词:空气预热器;热交换设备;传动装置中图分类号:T K223.23 文献标识码：A文章编号:C N23 - 1249(2021 )02 -0025 -03〇引言空气预热器广泛用于电站锅炉中，预热器转子 上布置数以万计的换热片,通过桁架扇形板将烟 气、空气隔开，烟气、空气逆向流动冲刷转子上的换 热片，换热片吸收锅炉排烟的热量进行蓄热，转子 连续旋转，将蓄热后的换热片转到空气侧，空气冲 刷换热片后将换热片的热量进行置换出，完成加热 空气的目的。
转子周而复始的连续旋转，维持整个 热交换过程连续。
根据锅炉的整体布置形式，预热 器通常分为两分仓、三分仓、四分仓结构。
空气预热器主要由转动部件、静止部件组成，转动部件包含转子组件、顶底轴承、传动设备、密 封系统。
静止部件包含顶底连接板、转子外壳等。
通过传动装置动力输人驱动预热器转子持续旋 转，空气预热器转速较慢，约为lrpm,需要传动减 速机将电机转速减速到预热器需求的转速。
火电厂空气预热器控制系统的设计与实现
火电厂空气预热器控制系统的设计与实现一、绪论火电厂空气预热器的作用是将从大气中进入锅炉的空气预先加热，使其达到一定温度，从而提高燃烧效率，降低烟气中的排放物，减少环境污染。
为了实现空气预热器的精确控制，需要设计并实现一种优秀的控制系统。
本文将从控制系统的设计原理、硬件系统和软件系统三个方面来探讨其中的详细过程。
二、控制系统的设计原理1. 控制系统的工作原理空气预热器控制系统的工作原理是通过传感器对各种物理量进行检测，然后将这些信息转化为电信号送给控制器。
控制器将电信号进行处理后，产生合适的控制信号，控制阀门的开度，从而调节空气预热器的工作状态，达到控制预热器温度的目的。
2. 设计实现的目的设计空气预热器控制系统的目的在于确保预热器在工作过程中的稳定性和可靠性。
同时也可以提高预热器的工作效率和节约能源，减少耗电量和环境污染。
三、硬件系统的设计与实现1. 硬件系统的结构硬件系统主要由传感器、数据采集卡、控制器、执行机构和显示器等五部分组成。
其中，传感器用于对预热器中的物理量进行检测，数据采集卡用于将传感器采集到的模拟信号转化为数字信号，控制器用于对采集到的信号进行处理后产生控制信号，执行机构通过开关控制信号来调节阀门的开度，显示器用于实时显示预热器的状态。
2. 控制器的设计控制器是硬件系统的核心部分，其实现的功能包括对数据采集、数据处理、逻辑控制等方面。
在本文的控制器设计中，采用了基于单片机的开发平台，选用ARM Cortex-M3为CPU，并且将采集到的数据打包发送到上位机进行处理和保存。
3. 传感器的选用传感器的选用直接影响硬件系统的信号采集能力和精度。
在预热器控制系统中，需要对温度、压力、流量等多种参数进行检测，因此在选用传感器时需根据检测的数据类型和要求进行选择。
四、软件系统的设计与实现1. 软件平台的选择在软件系统的设计中，采用了嵌入式系统开发平台。
该平台具有实时性好、易于移植、成本低等优点。
热管型空气预热器设计说明书 (结构设计)
热管翅 45 片表面
Af
m2
积
每米长
翅片间 46 管表面
Ar
m2
积
每米热
47
管管外 总表面
Ah
m2
积
48
热侧传 热面积
Ahh
m2
49
冷侧传 热面积
Ahc
m2
50
传热系 数
hHP
W/(m·℃)
17.60×103
7653
7212 45.96 32.61 0.63
0.50
，查图 3-71 ，查图 3-71
管子有 效传热
系数
W/(m2·℃)
第一排
84 热管热
℃
侧壁温
第一排
85
管子冷 侧传热
Q1h
kW
量
第一排
管子冷 86 侧传热
m2
面积
热管冷
87 侧空气 粘度
f1c kg/(m·s)
第一排
热管空 88 气侧导
f1h W/(m·℃)
热系数
instalobefmrwhdg,kxcypuv.Cq;2:LXj3(1)
Q1h
kW
量
第一排
77 管子传
m2
热面积
第一排
热管热 78 侧烟气
f1h kg/(m·s)
粘度
第一排
热管烟 79 气侧导
f1h W/(m·℃)
热系数
第一排
80
热管热 侧普朗
Pr1h
特数
第一排
热管换 81 热热侧
九
雷诺数
、
第
一
第一排
排 热
82
热管蒸 发段传
电厂大型空预热器驱动装置设计开题报告(DOC)
南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告
南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告填写说明
一、设计（论文）题目来源：
1、纵向课题，包括：基金课题、部省科研课题、市厅科研课题、
校级课题
2、横向课题，包括：厂矿合作课题、合作开发课题
3、自选课题
二、设计（论文）题目类型
1、工程设计类；
2、学术论文类；包括：理论研究类、实证研究类、工作研究类
3、研究类；包括：工程技术研究类、实验研究类
4、软件工程类；包括：软件开发类、软件仿真类
5、产品开发类；
三、起止时间
相同专业起止时间应该一致并且与教学计划相符。
四：指导老师意见栏
此栏手写，老师签字和填写年月日。
回转式空气预热器的原理及结构
3.12 转子偏摆的成因和危害
定义： 转子偏摆是转子轴线出现不稳定，导致转子偏离设计位置的现象
成因：导向轴承损坏或导向轴承座限位损坏，少数为支承轴承滚子碎裂引起 危害：严重损坏轴向密封、旁路密封，导致漏风率失控
14 漏风率（%）
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
3
6
携带漏风率（%）
直接漏风率（单道密封）
直接漏风率（单道密封+LCS）
直接漏风率（双道密封)
直接漏风率（双道密封+LCS）
直接漏风率（三道密封）
直接漏风率（三道密封+LCS）
9
12
15
18
21 转子直径（m）
5.2 漏风对锅炉系统的危害
1. 导致通过空预器的烟空气流量上升，阻力增加 2. 导致引风机、送风机、一次风机、脱硫风机电耗增加 3. 影响预热器的换热效率（对小预热器） 4. 导致预热器内部构件磨损损坏
现象：
成因：
1. 箱体渗油、漏油 2. 箱体输入轴轴承处超温 3. 减速箱噪声
4. 电流摆动、下齿轮处振动，噪声大 5. 外置式超越离合器跟转、超温 6. 液力耦合器失效
7. 气马达工作不佳
齿轮箱下表面轴承盖油封不严，进轴油封损坏
轴承润滑油供应不足
输入轴同轴度差，耦合器装配不紧，油粘度偏 低，轴承或齿轮磨损较多
3、转子轴承系统组成
3.1 导向轴承的结构和作用
空气预热器设计说明书
Re=1335
【6】P261表6-7式6-13c
查表得
式中：d为特征长度，这里为管径0.05
取管道排列为10排
入口处辐射传热系数计算
平均射线自由程
查表得入口处二氧化碳和水蒸气黑度为：
可以计算得入口处辐射换热系数为
出口处辐射换热系数计算
查表得入口处二氧化碳和水蒸气黑度为：
【2】P255图7-63、7-64
空气在管内流动速度为10m/s
具体尺寸如下图:
【5】P42表5-2
=380.6℃
【4】P152式6-12
【4】P152图6-12
=358℃
a)烟气侧传热系数
入口处对流传热系数计算：
假设烟气入口侧壁温为380℃
查表得
式中：d为特征长度，这里为管径0.05
取管道排列为10排
出口处对流传热计算
假设烟气出口处壁温为300℃
【2】P558图16-7
这里取1.1
=600℃查表得 =1.47
假设出口烟气温度 =400℃ =1.42
= =15459
由以上数据计算得
（3）烟气与被预热空气的平均温差
这里取对数平均温差
式中： 为修正系数，与下列参数有关
查图得 =0.98
=358℃
（4）传热系数计算
选择预热器内管子排列方式为顺排，空气管道
，壁厚3mm
烟气在外侧最窄处流速为2.5m/s
【2】P556式16-15
可以计算得入口处辐射换热系数为
烟气侧综合传热系数计算
入口：
出口：
b)空气侧传热系数确定
进口侧空气传热系数确定
进口处空气温度为0℃，查表得
入口处雷诺数
空气预热器
运行部锅炉小组
在转子的圆柱面上，烟、空气流被由圆弧板和轴向密封片组成的轴向
密封副隔开。而而这些圆弧板与外壳板又由静密封把它们组成合件来
把空气和烟气隔开。 空气预热器设置了轴向密封片。这些轴向密封片固定在转子外园的径
向隔板上，从热端到冷端。可调轴向密封板装于主支座板的内侧，与
扇形板外侧端相齐平，从热端延伸到冷端，基本上以密封片和轴向密 封板之间的规定间隙来设定轴向密封板。在运行期间，转子的热变形 了减少这个间隙到最小值。 空气预热器除轴向密封外，还装设固定的旁路密封。这些旁路密封片 固定在热端和冷端连接板的旁路密封角钢上，基本上设定这些密封片 可使预热器在整个运行期间和热端密封角钢，冷端转子法兰保持最小 间隙。
运行部锅炉小组
一 空预器结构
1、空预器原理
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，它通过连续转动的转子，缓慢地载着传热元件旋转，经过 流入预热器的热烟气和冷空气，而完成热交换的。传热元件从烟气侧 的热烟气中吸取热量，通过转子的转动，把已加热传热元件中的热量， 不断地传递给空气侧进来的冷空气，从而加热空气。 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。同时由于燃烧空气温度的提高，有利于燃 料着火和燃烧，减少了不完全燃烧损失。
管路的检修。
减速箱输出轴的上、下轴承与传动轴的上轴承一般均采用油脂润滑， 可以对箱体上的油杯注油脂，来满足这些轴承的润滑。
气马达首次启动，应在压缩空气入口处加入适量规定的润滑油（同油
雾器用油）。 减速箱输出轴与箱内的润滑油是用特殊橡胶密封隔开的，所以，在正
常情况下减速箱的出轴是不会渗油的。
运行部锅炉小组
空气预热器主传动系统的设计
空气预热器主传动系统的设计摘要空气预热器主传动变频控制系统是应用变频器对空预器的主传动进行软启动的控制系统。
本文主要论述空预器主传动系统的设计。
关键词变频器；空预器；系统设计1 概述空气预热器主传动变频控制系统是应用变频器对空预器的主传动进行软启动的控制系统。
该系统采用ABB变频器作为控制核心，不仅结构简单、启动力矩大，而且在可靠性上也有很大的提高。
变频器作为成熟产品在工业生产中已经得到广泛的应用，尤其是在大惯性负载环境中的应用。
由于变频器具有动态功率因数调整功能，所以使整个系统平均节能10%以上。
空预器主传动系统属大惯性负载，在这种场合应用变频器，在节能和提高整个系统寿命方面都优于其它系统。
2 工作原理该系统针对电厂的实际情况即主辅电机需提供双路动力电源和一路UPS控制电源，系统配置两台变频器分别驱动主、辅电机，可使主、辅电机分别具有高速（1 000rmp）、低速（350rmp）两档驱动电机的功能。
系统启动时可先启动主电机也可以先启动辅助电机（一般先启动主电机），主电机可按主控盘面板上所设定的速度软启运行、当所启动的电机出现故障时，系统可以自动启动另一台电机，起到互为备用的作用。
但是由于主辅电机在机械结构和控制电路上的差异，所以正常情况下应先启动主电机。
在本系统中包含电机变频控制和转子停转报警两部分。
变频器作为控制核心集成了双位置继电器、变频启动、热保护、运行指示输出、报警输出等功能于一身，具有元件集成化程度高、事故几率小等特点。
其中变频器故障输出及保护内容包括：过电流、对地短路、过电压、欠电压、电源缺相等。
以上保护功能已基本包括了所有事故出现的工况，是一般控制系统所无法比拟的。
正常工况下，系统应先启动主电机，主电机分为正常（高速）与低速两档，其中正常（高速）档（50Hz、1 000rmp）为正常工作档，低速档（17Hz、350rmp）为清洗空预器等需要空预器慢速转动时使用的。
启动系统之前应先确定高、低速档（通过速度切换开关），当按下启动按钮后，电机将以缓慢速度启动，逐渐提速，大约20秒钟，系统达到设定频率，电机达到额定转速。
浅谈空气预热器的设计
– 30 –工装设计·浅谈空气预热器的设计doi:10.16648/ki.1005-2917.2020.01.022浅谈空气预热器的设计朱琴芳（南京汽轮电力工程设计院有限公司，江苏南京 210000）摘要： 本文通过对空气预热器的作用，布置，原理等讨论，得出了空预器对全厂经济效益的影响。
关键词： 作用；原理；疏水1. 空气预热器的作用生活垃圾焚烧发电既可以避免生活垃圾对土地和环境的污染，还可以让垃圾变废为宝，是一项利国利民的举措，预计每年可节省煤炭5–6千万吨，每吨生活垃圾焚烧大约可生产出500度电，可以供一个三口之家用3个月左右。
但是生活垃圾也存在热值低，水分高的缺点，为了提高垃圾的理论燃烧温度，节约燃料，提供燃烧效率，就需要一个设备来干燥燃料提高空气温度，以利于燃料的着火和燃烧，空气预热器的出现很好的解决了这一难题。
2. 空气预热器的布置常规设计的空气预热器是利用锅炉等装置的排烟热量来预热的换热器。
其作用是降低锅炉等设备的排烟温度，提高热效率，使燃料易于着火、燃烧稳定和提高燃烧效率，它被广泛利用于电力、化工、冶金、食品等许多行业，并取得了良好的经济效益。
垃圾发电厂的空气预热器则是利用蒸汽或烟气余热来提高空气温度的设备，一般分为利用烟气加热的烟气–空气型预热器和利用蒸汽来加热的蒸汽–空气型预热器两种型式[1]。
其布置的位置也根据设计有所不同。
2.1 烟气–空气型火力发电厂的空气预热器一般布置在锅炉省煤器的后面，它是通过烟气余热来加热冷空气，但是垃圾焚烧炉的烟气–空气预热器通常布置在对流段的最前面，即过热器之前，通过此处850℃的高温烟气可以将空气加热至300℃左右再送入焚烧炉，然而垃圾焚烧后烟气中的HC1含量很大[2]，HC1气体的存在会对余热锅炉受热面和检测元件产生严重的低温腐蚀，直接影响了余热锅炉的安全运行和环保要求。
这就要求烟气空预器的换热管材必须采用防腐蚀性能很好的耐热不锈钢，这类材料的成本是普通空预器的2–3倍，而且使用寿命只有3–5年左右。
干货详解空气预热器换热原理及结构
干货详解空气预热器换热原理及结构空气预热器换热原理空气预热器是布置在尾部烟道上利用排烟余热将空气预热到所需温度的热交换器。
当空预器换热元件经过烟气侧时，烟气携带的一部分热量就传递给换热元件；而换热元件经过空气侧时又把热量传递给空气。
这样空预器回收了烟气的热量，降低了排烟温度，提高了燃料与空气的初始温，强化了燃料的燃烧，因而进一步提高了锅炉效率。
空气预热器结构介绍1、换热元件换热元件由薄钢板制成，一片波纹板上有斜波．另一片上除了方向不同的斜波外还有直槽，带斜波的波纹板和带有斜波和直槽的定位板交替层叠．直槽与转子轴线方向平行布置、使波纹板和定位板之间保持适当的即离。
斜波与直槽呈30o夹角．使得空气或烟气流经换热元件时形成较大的紊流，以改换换热效果。
由于冷端（即烟气出口端和空气入口端）受温度和燃烧条件的影响最易腐蚀，因而换热元件分层布置，其中，热端和中温段换热元件由低碳钢制成，而冷端换热元件则由等同考登钢制成。
换热元件均装在元件盒内以便于安装和取出。
其中，热端和中温段换热元件垂直向上抽取。
热端：厚0.5mm，深350mm，低碳钢中温端：厚0.5mm，深1000mm，低碳钢冷端：厚0.8mm，深950mm，等同烤登钢2、转子连在中心筒轮毂上的低碳钢主隔板为转子的基本构架，转子隔仓由中心筒和外部分仓组成。
转子中心筒包括中心筒轮毂和内部分仓，其中转子主径向隔板与中心筒轮毂连为一体。
从中心筒向外延伸的主径向隔板将转子分为24 仓，这些分仓又被二次径向隔板分隔呈48仓。
主径向隔板和二次径向隔板之间的环向隔板起加强转子结构和支撑换热元件盒的作用。
转子与换热元件等转动件的全部重量由底部的球面滚子轴承支撑，而位于顶部的球面滚子导向轴承则用来承受径向水平载荷。
三分仓设计的空预器通过有三种不同的气流，即烟气、二次风和一次风。
烟气位于转子的一侧，而相对的另一侧为二次风侧和一次风侧。
上述三种气流之间各由三组扇形板和轴向密封板相互隔开。
空预器传动部分—磁力传动
四、空气预热器传动系统技术方案
永磁调速建立在电磁涡流磁场作用力下，通过铜导体和永磁体之间的气隙 实现由电动机到负载的转矩传输。该技术实现了在驱动(电动机)和被驱动(负载) 侧无机械硬连接，永磁调速装置结构简单、效率高、维护量小、适应能力强， 在欧美发达国家被广泛采用。
调速型永磁联轴器基本构成如图3 所示，主要由四部分组成：永磁转子、导 磁体盘(铜或铝)、气隙执行机构、转轴连接壳与紧缩盘。永磁转子镶有永磁体 (强力稀土磁铁),与负载轴连接；导磁转子是导磁体盘(铜或铝),与电机轴连接；气 隙执行机构调整永磁转子与导磁盘之间的气隙；转轴连接壳与紧缩盘用以紧缩 盘装置与电机及负载轴的连结。
辅电机作为主电机故障的备用动力，功率为11 kW 或15kW，转速为780 r/min或1475 r/min 的电机，经1:2 或1:4 减速机降速后，通过超越离合器驱动减 速箱带动空气预热器运行。当主电机运行时，由于超越离合器的作用，辅电机 动力切断；当主电机故障时，辅电机投入运行，空气预热器低速运行。当空气 预热器需要冲洗或低速盘车时，辅电机同样需要投入运行。由于空气预热器转 子惯性极大，为减小启动冲击，设置了气动马达，提高了系统启动的可靠与稳 定性。
二、空气预热器传动系统存在的问题
目前主电机使用的液力偶合器，经常会出现漏油现象，导致传递能力 下降，影响空气预热器换热效果。漏油严重或负荷增加时，会使得油温升高， 易熔塞融化，传动油喷出，主电机动力切断，空气预热器停转。除此此外， 液力耦合器壳体开裂造成报废的事故也时常出现，相关统计表明，空气预热 器传动系统中液力耦合器的平均寿命约为半年。
（2）主电机故障后，启动辅电机高速1470 r/min，42 kw，调整超离合调速型永 磁联轴器使得减速机输入动力稳定，空气预热器可正常运行，辅电机起到了备用主 电机的功能；
燃油锅炉热管空气预热器的设计
摘要摘要热管是20世纪60年代发展起来的具有极高导热性能的传热元件，导热系数非常大，是金属(Ag，Cu，Al)的102~104倍，本文在对热管传热机理研究的基础上，通过对热管式空气预热器在换热过程中热量、阻力、温度等传递过程的设计计算，制作了用于烟气回收的热管式空气预热器，通过实际使用验证了其性能的可靠性和结构的可行性。
采用219根Φ32×3、加热段长1. 18m、冷凝段长0.8m、绝热段长0.02m热管，对总热量317525.7 kcal/h的烟气热量进行回收，回收的热量用于加热助燃空气可以使其温度从25℃提高到119℃；这种带翅片热管加热段传热系数为414w/(m2℃)，冷凝段传热系数为386w/(m2℃)；单根热管的平均热负荷为1. 69kw，远小于最大允许单根传热量;所设计的热管空气预热器烟气侧最低壁温为120. 6℃，高于水的露点，因此不会出现水的露点腐蚀；而且根据强度对耐压的要求计算出来的壁厚为1.05mm，远小于实际壁厚3mm，设计符合要求。
将其用于10T/h蒸汽燃油锅炉余热回收，通过实际运行，考察了空气热管空气预热器的性能，结果表明所设计和制作的热管空气预热器完全能够满足装置烟气热量回收的需要。
因此，采用热管式空气预热器作为烟气换热器，用于加热助燃的冷空气，设计是可行的，完全可以达到完善锅炉的燃烧性能、减少燃料的消耗、节能的目的。
关键词:热管；空气预热器；设计；传热机理；应用IDesign of the fuel boiler heat pipe air preheaterAbstractHeat pipe is a kind of heat transfer components developed in 1960s. It has a very high thermal conductivity, which is 102to 104times larger than metal (Ag, Cu, Al). On the basis of the studying to heat pipe heat transfer mechanism, the heat pipe air preheater is produced through designing and calculatin to which such as heat resistance, temperature, heat pipe air preheater in the process of heat transfer. The reliability and feasibility of the structure is verified by the actual use of performance in the process of flue gas recoverying.Using 219 heat pipes, with φ32×3，length 1.18m of heating section, 0.8m of the condenser section length, 0.02m of adiabatic section length, the total heat 317525.7 kcal/h of the flue gas heat can be recoveried. Therecovered heat is used to heating the combustion air so that its temperature can beincreased to119 from 25℃;The heat transfer coefficient of heating section with a tins is 414w/(m2℃).Same as 386w/(m2℃)in heating section of heat pipe. The average heat load of the single heat pipe is 1.69kw which is far less than the maximum allowed in a single heat transfer; The wall temperature of side of designed heat pipe air preheater flue gas is 120.6 ℃which is higher than the dew point of water, it will not appear water dew point corrosion; And the voltage requirements wall thickness is l.05 mm which is calculated according to the intensity on the withstand, it is far less than the actual wall thickness of 3 mm, so the design is meet to the requirements.For waste heat recovery to Shanghai Petrochemical Chen Shan pier 10T/h steam fuel boiler, through the actual operating, the results of air heat pipe air preheater performance show that the design and production of heat pipe air preheater device is fully able to meet to needs of gas heat recovery.Therefore, the use of heat pipe air preheater as flue gas heat exchanger for heating the cold air combustion shows that the design is feasible. Improving boiler combustion performance can be achieved to reduce fuel consumption and save energy.Keyword:Heat pipe；Air preheater；Desian；Heat transfer mechanism；ApplieationII目录目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2热管技术 (1)1.3热管的分类 (2)1.4热管工作方式及原理 (2)1.4.1虹吸式热管工作原理 (2)1.4.2重力热管工作原理 (3)1.4.3离心热管工作原理 (3)1.5工质 (4)1.5.1工质与管壳的不相容性 (4)1.5.2工质选择的原则 (4)1.6热管的特性 (5)1.7热管换热器 (6)1.8热管的主要用途 (6)1.9热管及热管换热器的最新进展 (8)1.10本文的主要研究内容 (9)第2章碳钢-水热管的性能分析与研究 (10)2.1热管工质和管材的选择 (10)2.1.1工质的选择 (10)2.1.2管壳材料的选择 (10)2.1.3充液率 (10)2.1.4热管空气预热器的作用机理 (11)2.2单管的性能测试 (11)2.2.1启动性能测试 (11)2.2.2热管的等温特性测试 (12)2.2.3热管的传热性能测试 (12)2.2.4热管的改性效果测试 (13)2.2.5计算方法 (14)2.3结论与讨论 (15)2.3.1热管的启动性能 (15)2.3.2热管的等温性 (15)2.3.3热管的传热性能 (15)目录第3章热管式空气预热器的结构设计 (17)3.1热管设计基础理论 (17)3.2热管空气预热器的设计 (18)3.2.1冷热流体基本参数 (18)3.2.2热管基本参数 (19)3.2.3结构参数 (20)3.3传热计算 (21)3.3.1基础数据 (21)3.3.2热管外壁传热系数 (22)3.3.3热管内传热系数 (23)3.3.4管壁热阻 (24)3.3.5积灰热阻 (24)3.3.6平均传热温差 (25)3.3.7传热面积 (25)3.3.8换热器热管数量 (25)3.3.9热管最大传热能 (26)3.4阻力计算 (27)3.4.1烟气侧阻力 (27)3.4.2空气侧阻力 (28)3.5热管壁温计算 (28)3.6热管强度 (28)3.7小结 (29)第4章热管空气预热器的加工制造 (30)4.1热管排布方式 (30)4.2 翅片的加装 (31)4.3 冷热流体逆流换热 (31)4.4清灰处理 (31)4.5隔板 (32)4.6管箱 (32)4.7接管口设计 (32)4.8换热器外形结构 (32)4.9小结 (33)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)第1章绪论第1章绪论1.1 概述热管是一种导热性能特别好的传热元件，于20世纪60年代开始研发，70年代逐渐成熟并开始投入工业使用，它具有极高的导热性能，即使是导热性能最好的金属如Ag，Cu，Al等，其导热系数也不及热管的万分之一，因此热管被谓之为“热超导体”[1]。
空气预热器方案说明
10吨蒸汽锅炉空气预热器方案（节煤率5%以上；提高锅炉岀功10%以上）一、热管式空气预热器的工作原理及优点热管式空气预热器的主要传热元件为重力式热管，重力式热管的基本结构如图1所示。
热管由管壳、外部扩展受热面、端盖等部分组成，其内部被抽成1.3×(10-1—10-4)Pa的真空后，充入了适量的工作液体。
图1 热管传热原理简图热管的传热机理是：当热流体流经热管的蒸发段时热量经由扩展受热面和管壁传递给工质，由于管内的真空度较高，工质在较低温度下开始沸腾，沸腾产生的蒸汽流向冷凝段冷凝放出热量，热量再经管壁和扩展受热面传递给冷流体，冷凝后的工质在重力的作用下流回蒸发段，如此循环不已，热量就不断的由热流体传递给了冷流体。
热管的传热机理决定着热管有以下基本特性：①极高的轴向导热性：因在热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻趋于零，所以热管具有很高的轴向导热能力。
与银、铜、铝等金属相比，其导热能力要高出几个数量级。
②优良的等温性：热管内腔中的工质蒸汽处于饱和状态，蒸汽在从蒸发段流向冷凝段时阻损很小，在整个热管长度上，蒸汽的压力变化不大，从而也就决定着在整个热管长度上温度变化不大，所以说热管具有优良的等温性。
由热管组成的热管式空气预热器具有以下的优点：①由热管的等温性决定着在预热器中每排热管都工作在一个较窄的温度范围内，这样就可以通过结构调整使每排热管的壁温高于露点温度，从而避免发生结露、腐蚀和堵灰的现象，从而保证了锅炉不会因为空气预热器的堵灰、引风机出力不足，影响锅炉的正常运行的情况。
而管式预热器由于烟气在管内流动时烟温逐渐降低，所以每根管子的壁温都是沿烟气的流动方向逐渐降低的，在每根管子的烟气出口部位，由于烟温和空气温度均较低，很容易发生结露、黏灰、堵灰的现象，影响引风机的抽力，从而影响锅炉的正常运行。
②一般管式空气预热器设计和烟气流速较高（11—14m/S）,且换热管用壁厚较小（约1.5mm）的焊接管，所以管子很容易磨穿，产生漏风，引起鼓、引风机的电耗增加。
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空气预热器主传动系统的设计
摘要空气预热器主传动变频控制系统是应用变频器对空预器的主传动进行软启动的控制系统。
本文主要论述空预器主传动系统的设计。
关键词变频器；空预器；系统设计
中图分类号tk22 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）84-0115-02
1 概述
空气预热器主传动变频控制系统是应用变频器对空预器的主传动进行软启动的控制系统。
该系统采用abb变频器作为控制核心，不仅结构简单、启动力矩大，而且在可靠性上也有很大的提高。
变频器作为成熟产品在工业生产中已经得到广泛的应用，尤其是在大惯性负载环境中的应用。
由于变频器具有动态功率因数调整功能，所以使整个系统平均节能10%以上。
空预器主传动系统属大惯性负载，在这种场合应用变频器，在节能和提高整个系统寿命方面都优于其它系统。
2 工作原理
该系统针对电厂的实际情况即主辅电机需提供双路动力电源和一路ups控制电源，系统配置两台变频器分别驱动主、辅电机，可使主、辅电机分别具有高速（1 000rmp）、低速（350rmp）两档驱动电机的功能。
系统启动时可先启动主电机也可以先启动辅助电机（一般先启动主电机），主电机可按主控盘面板上所设定的速度软
启运行、当所启动的电机出现故障时，系统可以自动启动另一台电机，起到互为备用的作用。
但是由于主辅电机在机械结构和控制电路上的差异，所以正常情况下应先启动主电机。
在本系统中包含电机变频控制和转子停转报警两部分。
变频器作为控制核心集成了双位置继电器、变频启动、热保护、运行指示输出、报警输出等功能于一身，具有元件集成化程度高、事故几率小等特点。
其中变频器故障输出及保护内容包括：过电流、对地短路、过电压、欠电压、电源缺相等。
以上保护功能已基本包括了所有事故出现的工况，是一般控制系统所无法比拟的。
正常工况下，系统应先启动主电机，主电机分为正常（高速）与低速两档，其中正常（高速）档（50hz、1 000rmp）为正常工作档，低速档（17hz、350rmp）为清洗空预器等需要空预器慢速转动时使用的。
启动系统之前应先确定高、低速档（通过速度切换开关），当按下启动按钮后，电机将以缓慢速度启动，逐渐提速，大约20
秒钟，系统达到设定频率，电机达到额定转速。
当主电机发生故障时，主变频器发出故障信号并停止输出，同时驱动辅变频器自动启动，由于现在转子正在转动，所以在松开辅变频器抱闸后，变频器在20秒钟内上升到设定频率。
主变频器故障信号同时发往中控室，以便中控室dcs系统作出相应的处理，主变频器修复并启动后，辅变频器转为备用。
3 转子停转测量
转子停转报警功能的工作原理是借助在空气预热器底部支撑轴
周围每隔120°固定安装3个测量装置（作为固定部分），并在支撑轴上焊接检测块（可焊接到随轴转动的防水罩上作为检测组件的转动部分）来实现。
在转子转动时，每当检测块通过测量装置时，测量装置将采集到一次脉冲信号，系统把采集的脉冲信号上传到控制器cpu中，再通过采用3取2的原则的数学逻辑运算，判定转子是否停转，并将判定结果送到dcs中。
在发生停转或接近开关测量失败时发出声光报警信号。
1）主要技术参数
（1）额定交流电压：380vac 3p+n；
（2）额定交流容量：5kw～11kw（视配套电机容量而定）；
（3）模拟量输出：4 ma～20ma（或按用户要求）；
（4）正常启动时间：约20s；
（5）正常运行频率：50hz；
（6）低速运行频率：17hz。
2）实验步骤
（1）在主控盘端子排1-4接上动力电源a、b、c、n，再短接1和5、2和6、3和7，即接通两路动力电源；
（2）在主控盘端子排9-10接上控制电源，合上第一个动力电源开关bk1，再合上第二个动力电源开关bk2；
（3）合上两个动力电源开关后，再合上控制电源开关bk3，对应动力电源、直流24v电源指示灯点亮，变频器、plc及顶部风扇工作；
（4）所有元件开始工作，指示灯正常指示后。
将变频器设定各项参数，然后可以逐项进行试验。
在电机运行期间，主电机（或者辅电机）运行灯点亮，对应的电流表指示工作电流。
主控盘盘面元件布置及说明见图。
主控盘操作、显示元件说明
4 使用与维护
系统设置就地/远方选择开关sw1，选择开关在远方位置时dcs 系统控制，选择开关在就地位置时可以手动及连锁自动操作。
当选择开关在就地位置时，将切除/连锁开关扳到连锁位置时，在主变频器发生故障后，自动启动辅变频器，当主变频器修复后，辅变频器故障时则自动切换到主变频器运行。
当选择开关在就地位置、切除/连锁开关在切除位置时，可依次按下各手动按钮和开关，执行手动操作。
1＃变频柜设置指示灯五个，分别指示动力电源、直流24v电源、主电机故障、辅电机故障、空预器停转。
转换开关三个，分别是就地/远方、低速/检测/正常、切除/连锁切换开关。
带灯按钮四个，分别是启动主电机按钮、停止主电机按钮、启动辅电机按钮、停止辅电机按钮，主辅电机启动和停止时按纽上的指示灯发出相应的指示。
2＃变频柜设置指示灯五个，分别指示动力电源、直流24v电源、主电机故障、辅电机故障。
转换开关三个，分别是就地/远方、低
速/检测/正常、切除/连锁切换开关。
带灯按钮四个，分别是启动主电机按钮、停止主电机按钮、启动辅电机按钮、停止辅电机按钮，主辅电机启动和停止时按纽上的指示灯发出相应的指示。
参考文献
[1]陶然，熊为群主编.继电保护、自动装置及二次回路[m].中国电力出版社，2006.
[2]天津电气传动设计研究所编著.电气传动自动化手册[m].机械工业出版社，1992.。