大型电站锅炉空气预热器

空气预热器换热元件
空气预热器蓄热元件板型传热性能影响因素
受热面的总传热系数：
K －受热面的总传热系数，W/(m2 K) ξ－考虑转速及设计参数影响的系数 X1、X2 －烟气和空气所冲刷受热面的份额
α1、α2 －烟气到受热面和受热面到空气的放热系数，W/(m2 K)
由上式可知，影响回转式空气预热器传热效果的主要因素，就是工作介 质与板形的对流放热系数。当采用最佳转数及有合理的结构布臵时，回 转式空气预热器的热力特性就决定于板形的放热系数。
空气预热器适应SCR脱硝的改造
烟气酸露点影响因素及计算经验公式 ※ SO3浓度的确定：实测法，估算法 [VSO3] = 0.007KsKspKSO3Sc,ar Nm3/kg
※ KSO3：燃烧中SO2向SO3的转化系数，对于煤粉燃烧锅炉，主要取决于燃烧工 况即炉内过量空气系数的大小及燃料含硫量，可取KSO3=0.5~2%，煤的含硫量高 时取下限，煤的含硫量低时取上限。 ※ KSO3：由国内外文献中的试验资料可以整理得到下列经验关系式 KSO3 = mΔαVgSarn-1 ※ n：系数，取为0.9；m：系数，煤粉炉为1，燃油炉为3.94；Δα：炉内过量空气 系数或漏风系数。
空气预热器换热元件
空气预热器蓄热元件板型传热性能影响因素
流体流动的流型：层流和紊流（流速w，雷诺数Re、边界层厚度）
流体流动的流向：流动方向与受热面垂直或成一定角度，则垂直分速度 大增，会有更多的新鲜流体不断地冲刷受热面，传热效果增强。
使带有波纹板形受热面的波纹方向与流体流动方向成一定角度是有利的。
概述（Introduction）
容克式预热器的主要特征参数
概述（Introduction）
容克式预热器的主要特征参数
概述（Introduction）
容克式预热器的主要特征参数
概述（Introduction）
容克式预热器的主要特征参数
空气预热器换热元件
空气预热器换热元件板型
空气预热器的换热元件是空预器的核心部件，直接影
响空预器的热力学性能和空气动力学性能。换热元件 通常由薄钢板轧制而成的波形板和定位板组成，波形 板和定位板相间叠放，中间形成烟气和空气通道。气 流在中间流动时受到强烈的扰动，加强了气流与换热 元件之间的对流换热过程。装在转子内部的换热元件， 分成热端、中温段和冷端。
空气预热器蓄热元件板型
蓄热元件的材料选用是根据机组燃料特性、工作温度、燃烧条件、系统 是否配臵 SCR 脱硝系统和换热元件的温度场分布等确定的。对燃煤机 组，热端、中温段大多数情况下采用普通碳钢。为抵御低温腐蚀，冷端 换热元件大多采用的是低合金耐腐蚀钢，常用的是等同考登钢（ CorTen钢）。近年来，为适应SCR脱销装臵改造，空气预热器冷端换热元 件大多采用镀搪瓷换热元件。
元件板形和几何尺寸有重要的工程实用价值。
空气预热器换热元件
空气预热器蓄热元件板型
四种蓄热元件板形 几何参数
空气预热器换热元件
蓄热元件与流经其间流体的对流换热计算模型
不同蓄热板形传热特性的比较 由对流换热理论
由对流换热理论
空气预热器换热元件
雷诺数与柯本因子数的对应关系图
空气预热器换热元件
空气预热器适应SCR脱硝的改造
烟气酸露点 H2SO4蒸汽浓度 SO3浓度 燃烧、催化转化 燃料含硫 燃料含硫量 燃烧火焰温度 SO3浓度 飞灰浓度及碱性氧化物含量 SCR烟气脱硝装臵的催化作用 …… 由于影响烟气露点的因素很多,难以用一个经验公式来表达各种情况下烟气的 露点,所以,目前世界各国的研究机构按照各自的具体情况,得出一些经验计算公式, 但彼此都有一定的局限性。
概述（Introduction）
容克式预热器的基本型式和表示方法
某 600MW 机组采用型号为： 2-32 － VI(T)-2000
（2300）SMRC，表示该锅炉机组采用两台预热器， 预热器轴立式布臵，烟气流向从上向下，常规圆形外 壳，初设计预热器传热元件总高2000mm，转子可以 装入传热元件最大高度2300mm，转子采用半模块设 计结构，转向为反转，即烟气→二次风→一次风→烟 气。
蓄热元件板形：波形板的几何尺寸，无因次量S/D 径之比) 与 u/Ddl (波高与当量直径之比) 工作介质物性参数一定条件下，传热元件的板形和几何尺寸就成为影响 其对流传热特性的主要因素。开展不同传热元件板形及不同几何尺寸的 同一板形传热元件传热特性的试验研究，得到具有较好传热效果的传热
dl
(波节距与当量直
空气预热器适应SCR脱硝的改造
137℃ 线与图中右边 H2SO4 溶液沸 腾线交于 C 点， C 点所指示的 H2SO4
溶液浓度为 82 ％（ D 点）。这是由
于 H2SO4 的沸点比水高的多，所以 尽管烟气中的 SO3 含量极微，但降
至露点以下时，凝结在受热面上的
H2SO4 溶液具有较高的浓度，使受 热面产生明显的腐蚀。这也是通过 测量烟气露点来间接判断低温受热 面腐蚀情况的原因。当水蒸气分压 H2O-H2SO4两相状态图 力为 10 ％的烟气中硫酸蒸汽含量为 5 ～ 55 μL/L 时，锅炉烟气的热力学 露点约为129～149℃。
概述（Introduction）
容克式预热器的基本型式和表示方法
e ：用途符号。C：旋风炉用；X ：微正压锅炉用；空 白：常规煤粉炉用。 f ：特殊预热器符号。（ HT ）：高进口烟温（ 510815 ℃ ）；（ P ）：一次风预热器；（ T ）：三分仓预 热器；（Q）：四分仓预热器。 g：传热元件总高，用 mm 单位。 h：包括将来层在内的传热元件总高，用 mm 单位。 i：转子结构形式。 j：三分仓预热器转向。正转：转向为烟气→一次风→ 二次风→烟气；空白（反转）：烟气→二次风→一次 风→烟气。
换热元件波型的选择要综合考虑传热效率、阻力特性、抗堵灰和可清洗 等综合因素。传热元件的波形形式有许多，世界上各大锅炉厂或空预器 厂家均开发了一系列不同的换热元件波纹型式，形成了不同的、可识别 的换热元件传统家族类型，这些类型又可以更进一步细分成许多不同次 级类别。几何学上微小的尺寸变化就能使换热元件在运行中的性能产生 显著的差异，从而得到不同的换热元件波形，应用在不同的空预器或燃 用不同燃料的锅炉上。
大型电站锅炉空气预热器 适应SCR脱硝装置改造及性能试验
陈 珣
湖南省电力公司科学研究院 2013-04-15
目
概述
录
空气预热器换热元件
空气预热器适应SCR脱硝的改造
空气预热器性能试验
概述（Introduction）
空气预热器是大型电站锅炉的关键设备，作为电站锅 炉最后一级受热面，肩负着回收离开汽水吸热段的锅 炉燃烧烟气余热和加热燃烧空气的重要作用，耦合了 风烟、制粉、燃烧等多个系统。 燃料干燥和输送：提供燃料制备的干燥介质 强化燃烧：减少一次风粉气流的着火热 强化传热：提高了炉膛整体温度水平 提高锅炉效率：排损失是锅炉各项损失中占比最大 一项，排烟温度每降低 20 ℃，锅炉效率提高 1%，影 响煤耗3.45g/(kW.h)。预热器烟温降幅一般在 250℃左 右，锅炉效率提高在 12%以上，节约燃料量非常可观。
为10%~15%，纯水蒸气的露点为45℃～54℃，烟气中通常含有SO2和SO3，
当烟气温度低于200℃时，SO3会与水蒸气结合生成硫酸蒸汽。由于硫酸 的凝结温度比水高很多，因此烟气中只要含有很少量的硫酸蒸汽，烟气
露点就会显著升高。当烟气中硫酸蒸汽含量在 15μL/L（ A 点），温度下
降至 137℃时（ B点），硫酸蒸汽开始凝结， B点对应的温度即为烟气露 点，也称酸露点。该露点温度远远高于硫酸蒸汽含量为零时的水露点。
空气预热器适应SCR脱硝的改造
烟气酸露点影响因素及计算经验公式 ※ SO2浓度的确定：实测法，估算法 [VSO2] = KsKspVSO20 = 0.007KsKspSc,ar Nm3/kg
※ Ks：SO2排放系数，表征燃烧过程中因一部分可燃硫与灰中碱金属氧化物结合 而固定于煤灰中变为不燃硫，使实际SO2排放量低于燃烧计算的SO2排放量。 ※ Ksp：因中速磨煤机排出石子煤中含硫量较高使入炉煤含硫量减低修正系数。 Ks = 0.63+0.345(0.99)Ab Ab = 0.239 αfh Asp(7CaO+3.5MgO+Fe2O3) ※Ab：煤灰的碱度； ※Asp：煤的折算含灰量
概述（Introduction）
容克式预热器的基本型式和表示方法
容克式预热器的表示方法如下（以上海锅炉厂为例）： a-b-cde(f)-g(h)i (j) a： 表示每台锅炉采用容克式预热器的台数。 b： 预热器型号数。 c： 表示预热器转子轴布臵方向和烟空气流向情况。H: 卧式，转子轴水平布臵，烟空气逆流； V ：立式，转 子轴垂直布臵，烟空气逆流，烟气流向上；VI：立式， 转子轴垂直布臵，烟空气逆流，烟气流向下。 d： 预热器外形形式。K：方形外壳整装式预热器；S： 分片组装式预热器； M ：船用锅炉预热器； R ：圆筒 形外壳预热器。空白：大型常规设计预热器。
V2O5
2SO2 + O2
SO2
2SO3 H2SO4
SO3 + H2O
SO3
催化剂的化学 （SO2/SO3）影响 SO2 / SO3的转化率要求 1%
空气预热器适应SCR脱硝的改造
回转式空气预热器亟待解决的难题是低温腐蚀，低温腐蚀发生的根本 原因是最低金属壁温低于烟气露点，因此将冷段金属温度水平控制在合 理的范围是减少低温腐蚀的有效措施。 烟气露点：烟气中硫酸蒸汽开始凝结的温度。烟气中水蒸汽的含量约
概述（Introduction）
容克式空气预热器技术发展
1950 年：上海锅炉厂开始设计运用在一台机组容量 130t/h 的锅炉上。 1979 年：成功设计了直径 9.5m 的二分仓回转式预热 器，用在国产 300MW 机组上。 1980 年：三分仓预热器出现，解决了大型常规锅炉的 一次风加热问题，大大简化了锅炉烟风系统的设计。 1990 年：双道密封技术普及，解决了预热器漏风偏大 的问题，近年投运的预热器漏风率普遍在 6% 左右。 1995 年：四分仓预热器出现，进入循环流化床锅炉领 域。四川白马电厂的进口 300MW CFB 机组，配套采 用直径为 12.43m的四分仓预热器，由美国 APC 设计。