容克式预热器设计

容克式预热器

编写单位：哈尔滨锅炉厂预热器有限公司编写人：

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目录一：容克式空气预热器定义

二：容克式空气预热器性能

三：容克式空气预热器结构

四：容克式空气预热器安装

五：容克式空气预热器运行和维护

一：容克式空气预热器定义

受热面回转式空气预热器又称容克式（Ljungström）空气预热器，是从1920年代发展起来的产品，经过几十年的发展和完善，容克式空气预热器成为应用最广的设计方式，近年来，国内各主要锅炉厂的预热器设计水平在引进技术的基础上均加以发展，多道密封、三、四分仓预热器均成功开发，形成了完整的设计系列，目前国产预热器的综合性能和国外同等级机组不相上下。1、容克式预热器的工作原理

容克式预热器的工作原理参见图1。烟气进入预热器后，加热转子内部的蓄热元件，转子转到空气侧后，将蓄热元件所带热量释放给流经转子的空气，转子连续旋转，换热过程也持续进行。容克式空气预热器从烟气中吸收热量，然后通过由特殊形状的金属板组成的连续转动的传热元件

把热量传给冷空气。数以千计的高效率传热元件紧密地放在扇形仓里，扇形仓在径向分隔着被称为转子的圆柱形外壳内，转子之外装有转子外壳，转子外壳的两端同连接烟风道相联。预热器装有径向密封和旁路密封，形成预热器的一半流通烟气，另一半流通空气。

2、容克式空气预热器的分类

2、1容克式空气预热器按布置方式分为立式和卧式，在型号中分别用V和H表示。

2、2容克式空气预热器按介质流通通道数分二分仓、三分仓数四分仓，在型号中分别用B、T

和Q表示。

2、3容克式空气预热器按转子结构型式分模式、半模式和焊接式，在型号中分别用M、SM

和64型表示。另有一种介于模式和半模式之间转子结构，型号中有QM表示。

2、4容克式空气预热器按转子外壳型状分方形和圆形，在型号中分别用K和R表示。

3、容克式空气预热器型号定义

容克式空气预热器型号分别由转子大小、布置方式、介质流通通道数、受热面高度、转子结构，外壳型状等几部分内容组成。例如：29－VI(T)-1800（1950）SMRC，其中29表示预热器转子直径大小VI表示预热器轴立式布置，烟气流向从上向下，空气流向从下向上，T表示预热器为三分仓，1800表示预热器传热元件总高1800mm，1950表示转子可以装入传热元件最大高度1950mm，SM表示转子采用半模块设计结构，R表示常规圆形外壳，C表示转向为反转，即烟气→二次风→一次风→烟气。

表1给出了各型号和预热器直径大小、相关参数对应关系

表1

型号①转子内径常用转速（rpm）转子可用

结构形式

转子可用

仓格数

转子自由流通

面积（㎡）②（m)V,VI H

19 4.197 2.62 2.356412,2411.543

19.5 4.350 2.53 2.276412,2412.649

20 4.540 2.43 2.176412,2413.870 20.5 4.775 2.31 2.076412,2415.482

图1 容克式预热器换热原理图（VI型）

二：容克式预热器性能

容克式预热器性能分为选型和性能计算两方面，选型计算是根据给定条件，通过计算及分析确定预热器大小，传热元件高度，转子旋向，传热元件的板型等以满足对预热器各方面要求；性能计算是已知预热器的型号和部分参数来计算出预热器其它参数。一般预热器选型和性能计算是交叉进行，没有严格的分界。

1、预热器选型需要的条件

锅炉燃烧的煤质资料，预热器进口烟气量、进口烟气温度、一/二次风量、一/二次风进口温度，一次风旁通量、一次风混合温度，要求的排烟温度和要求预热器漏风率，当地的海拔高度，进入预热器的烟风压力等。

2、预热器板型选取原则

元件板型的选择需同时考虑传热效果、流通阻力和堵灰可能三个因素。采用传热效果好的传热元件能降低制造成本，但是不一定流通阻力小或耐堵灰，造成运行成本上升。烟气速度相同时，传热效果和流通阻力往往构成一对矛盾，因为提高换热效果是通过加强气流通道的局部紊流状况，即加大换热表面波纹密度或倾斜角，但这种方式也同时加大了流通阻力系数。

常用的燃料和传热元件板型配置如下表：

1) 传热元件板厚和材质的选择

传热元件板厚和材质的选择主要依据用户使用寿命要求。常用预热器热段传热元件厚度范围为0.45～0.8mm，冷段传热元件厚度范围为0.8～1.2mm。厚度的选择需和烟气流速情况匹配，同时考虑烟气中灰份的磨削特性。采用过厚传热元件在带来使用寿命较长好处的同时，也带来转子自重大、运行功耗大、转子蓄热倍数过高存在浪费、备件费用高等不足，所以并非元件厚度越厚越好。最常用的配置是：对烟煤型燃料，热段和中温段：0.5或0.6mm，冷段采用0.8或1.0mm，材质热端使用低碳钢，冷段采用耐大气腐蚀材料（如考顿钢）。

冷段元件表面是否使用搪瓷根据烟气低温腐蚀情况来确定。对预热器排烟温度小于预热器要求的最低限值较多的情况，或烟气中有某种成分结露出现在预热器冷段内部时（硫酸结露，采用碰氨脱硝时的硫酸氢铵结露等），如结露区离冷段表面最大距离大于300mm, 在加大冷段层高度的同时，应考虑采用搪瓷表面传热元件。搪瓷元件成本通常为耐大气腐蚀材料（如考顿钢）的3倍，但较使用耐硫酸不锈钢材料（如SUS316L）便宜，而且表面光洁，非常有利于吹灰和水冲洗。2)传热元件层数和高度的确定原则

元件层数和高度的确定主要考虑预热器传热元件材料市场供应规格、最大元件包重量限制和和保证热段和中温段使用寿命相当（不低于一个大修期）、冷段传热元件寿命使用达到一个大修期的要求来确定。

冷段高度需保证预热器内部烟气结露物在任何工况下都处在冷段层内的原则来确认。通常无严重低温腐蚀出现的设计冷段元件高度采用300mm左右，在有喷氨脱硝的系统（SCR和SNCR,有硫酸氢铵结露），预热器冷段高度据入口金属温度需高于硫酸氢铵露点，此时，冷段元件高度范围一般为800-1200mm，硫酸氢铵露点的确定见下文介绍。

3、预热器选型

预热器的烟气烟量决定预热器的大小，一般预热器的烟气流速在8-13m/s（热端），可按10m/s 来初选预热器的直径，表1中给出了各种型号预热器的流通面积，不同厚度的各种板型有不同流通面积比（见表2），烟气侧一般占180度，其有效角度视预热器转子仓格数和扇形板的角度而定，对于三密封，四十八分仓预热器，烟气侧的有效流通面积角度为161.75度，关于扇形板死区大小在后面章节中有详细介绍。我公司四十八分仓结构预热器扇形仓的面积见表3。