空气预热器介绍

空气预热器的作用
空气预热器是利用锅炉尾部烟道烟气余热来加热燃料燃
烧所需空气的一种热交换器。其主要作用如下：
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降低排烟温度，提高锅炉效率。 改善燃料的着火与燃烧条件，降低不完全燃烧损失。 节约金属，降低造价。提高燃烧空气温度后，炉膛平均 温度升高，强化了炉内辐射传热，在同样蒸发量的条件 下，水冷壁可以布置的少一点。 降低烟气温度，改善引风机工作条件。 采用热风作干燥剂有利于制粉系统的正常工作。
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尾部受热面积灰
1. 2. 减轻积灰的措施： 设计时采用足够高的烟速，但也不能过高，否则会使磨 损加剧。 正确设计和布置吹灰器，合理吹灰。
尾部受热面磨损



携带固态灰粒的流动烟气，流经受热面时，灰粒对受热面 的每次撞击都会削去微小的金属屑，这种现象称为飞灰磨 损。 垂直撞击力引起撞击磨损，斜向撞击的切向力引起摩擦磨 损。飞灰磨损易发生在烟速高和飞灰浓度较大的地方。飞 灰对受热面的磨损是不均匀的。 飞灰磨损的危害：受热面管子磨损，强度下降，引起管子 泄漏事故。
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尾部受热面磨损
减轻磨损的措施：
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正确选择烟气流速，尽量减小速度分布不均匀。 在受热面管子易磨损的部位加装防磨保护装置。 在管子外表面搪瓷或涂防磨涂料。 在回转式预热器上层蓄热板采用耐磨材料。 运行中尽量避免超负荷，及时查堵漏风。
尾部受热面腐蚀
尾部受热面腐蚀

受热面回转式空气预热器
2. 3. 转子： 转子是装载传热元件并能旋 转的圆柱形部件，主要包括 中心筒、外圆筒、轴、隔板 和传热元件。中心筒与外圆 筒之间从上到下用隔板沿径 向以转子圆心角15或30度等 分成24或12个互不相通的独 立扇形部分，每个扇形部分 再用切向隔板分隔成若干个 扇形仓格，仓格内装满了波 浪形薄钢板和定位板传热元 件。
性积灰和低温黏结性积灰。 1. 2. 松散性积灰：烟气携带飞灰流经受热面时，部分灰粒沉 积在受热面上形成。呈干松状，易于清除。 低温黏结灰。烟气中的硫酸蒸汽在低温受热面上凝结， 将灰粒黍聚而形成。不易清除。
尾部受热面积灰
积灰的危害：
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传热恶化，排烟温度升高，排烟损失增大，锅炉效率降 低。 积灰堵塞烟道，流动阻力增加，电耗增大；严重时堵塞 流通截面，降低锅炉出力，甚至被迫停炉清灰。 积灰后会促使受热面金属产生低温腐蚀。 积灰增加烟道阻力，导致引风机工作异常。
管式预热器与回转式预热器的比较
项 目
管式预热器
回转式预热器 单独布置在锅炉后部 结构复杂、紧凑 金属温度高；漏风量大
布置方式 在锅炉尾部烟道 结构形式 结构简单、体积 庞大 运行特性 金属管壁温度较 低；漏风量少
管式空气预热器


管式空预器的结构： 由管箱、连通风罩、导 流板、墙板及密封装置 等组成。 管箱由普通钢管和上、 下管板组成，管子的两 端分别焊接在上、下管 板上。

管式空气预热器
布置：

按进风方式可分为单面进风和双面进风；按空气流程可 分为单通道和多通道。 通 道 数 越多 ， 越 接 近 逆 流 传热 ， 越 能 得 到 良 好的 传 热 效 果 ， 但 会造 成 流 动 阻力增大。为了得 到较大的传热温差 ， 又 不 使 空气 流 速 过 大 ， 常 采用 多 道 多 面进风的结构。


减速箱
围 带 传 动 装 置 简 图
气马达
主电机 辅电机
液力偶合器围 带 传 动源自气马达受热面回转式空气预热器
热变形
①
运行过程中，热 端温度高，冷端 温度低，转子热 端膨胀量大于冷 端膨胀量，发生 “蘑菇 状 ” 变 形。
尾部受热面积灰
积灰是烟气中的飞灰沉积在受热面上的现象。包括松散
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尾部受热面腐蚀
回转式空气预热器
回转式空气预热器
受热面回转式空气预热器

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结构：由外壳、转子、传动装置、密封装置组成。
外壳一般由多边形筒体、上下端板和上下扇形板等组成。上下端板 上都留有烟风道的开孔，并与烟道、风道相连接。 对于二分仓受热面回转式预热器，转子横截面被扇形板分隔成烟气 和空气两个流通区。由于烟气的容积流量比空气大，烟气区占50% 左右，空气区占30~40%左右，其余为扇形板密封区。 当锅炉采用冷一次风机制粉系统时，空预器采用三分仓结构，转子 横截面被扇形板分隔成烟道、一次风和二次风三个流通区。


受热面回转式空气预热器



携带漏风量一般很少，不会超过1%。 设计、安装良好的回转式预热器间隙漏风量一般 为8%~10%，漏风严重时可达20%~30%。 为了减小漏风，回转式空气预热器均装有密封装 置，主要有径向密封、轴向密封、和旁路密封。
受热面回转式空气预热器
受热面回转式空气预热器


影响低温腐蚀的因素：
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硫酸蒸汽的凝结量。 凝结液中的硫酸浓度。 受热面金属温度。
尾部受热面腐蚀
尾部受热面腐蚀
减轻低温腐蚀的措施：
提高空预器冷段壁温：采用暖风器；采用热 风再循环。 2. 减少烟气中三氧化硫的生成量：燃烧脱硫； 低氧燃烧；燃料中添加石灰石粉未。 3. 空预器冷端采用耐腐蚀材料。

径向密封：由热端扇形板与热端径向密封片、冷端扇形板 与冷端径向密封片组成。防止二次风沿转子的上、下端面 通过径向间隙漏到烟气区或一次风沿转子的上、下端面通 过径向间隙漏到烟气区和二次风区。 径向密封片随转子一起旋转，径向密封装置的密封区域， 对于热端而言即为扇形板密封面下表面与它所覆盖的密封 片所形成的区域；对于冷端而言，就是下扇形板的上表面 与密封片相接壤的区域。 密封区内密封片的数量直接影响预热器的径向漏风量，密 封片数量越多相应的漏风量越小。
管式空气预热器
工作过程： 工作时，烟气自上而下在管内纵向流过，空气在管外横向冲刷，
烟气的热量通过管壁连续传给空气。

为了能使空气多次交叉流 动，实现逆流传热，在管 箱内可加装中间管板。 空预器运行过程中管箱、 外壳及锅炉钢架由于温度 和材料不同，膨胀量不同。 为了保证上述部件能相对 移动和连接处的密封，在 各部件间装有薄钢板制成 的波形膨胀节。
受热面回转式空气预热器
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传动装置：围带传动和中心传动
中心传动布置简便、不使用成本较高的围带、转子设计简单、轴向 泄漏相对较小。但对运行密封副阻力敏感，容易卡阻。

围带传动安全裕量大，检修方便，减速箱总减速比小，不必使用低 效蜗轮传动。
预热器减速箱有三根输入轴，能接受主马达 /辅马达 /空气马达的动 力，保证在没有电源时也能维持一段时间转动。 预热器的启动有变频和液力偶合器两种保护方式。都能实现减小启 动转子惯性矩对马达的冲击，实现无级调速。变频器启动阶段节能； 备件成本较高；在预热器出现异常阻力上升时不能起作用。液力偶 合器启动时耗能较多；运行时要定期检查油位；转动异常时能自动 响应。
空气预热器的分类
空气预热器 传热式 蓄热式
管式空气预热器
回转式空气预热器
受热面回转式
风罩回转式
传热式预热器中热量通过受热面由烟气传给空气，烟气和空气各有自己 通路。 蓄热式预热器中烟气和空气相互交替流经受热面，当烟气通过受热面时， 热量由烟气传给受热面金属，并被金属蓄积起来，然后使空气通过受热 面，金属就将蓄积的热量传递给空气。受热面每旋转一周完成一个热交 换过程。
尾部受热面积灰
积灰的影响因素：
1. 烟速的影响。烟速小于2.5~3m/s，迎风面易积灰，大于 8~10 m/s则不会积灰。设计额定烟速不低于6m/s。 飞灰颗粒度的影响。微小颗粒容易沉积，大颗粒不易沉 积。 管束结构的影响。管束顺列布置时，从第二排开始，管 子迎风面及背面处于旋涡区，会严重积灰。错列布置时， 迎风面及背风面均受到冲刷，不易积灰。 受热面金属温度的影响。温度太低，水蒸气和硫酸蒸汽 易凝结，形成低温黏结性积灰。

管式空气预热器
优点：
1. 2.
结构简单，制造、安装、检修方便，工作可靠。 运行中漏风量少。
缺点：
1. 2.
体积大，金属消耗量大，大型锅炉尾部受热面不好布置。 运行中金属壁温低，空气进口处易发生低温腐蚀。
回转式空气预热器
受热面回转式空气预热器

风罩回转式空气预热器

回转式空气预热器分为受热面回转式和风罩回转式。 近年投运的大容量机组多采用受热面回转式空气预热器。
外环向密封装置
热端外环向密封
冷端外环向密封
受热面回转式空气预热器


轴向密封装置： 轴向密封的作用是当外环向密封不严密时，防止空气通过 转子外围板与外壳间的空隙漏入烟气侧。 轴向密封装置由轴向密封片与轴向密封板组成。轴向密封 片固定在转子外圆管的径向仓隔板上，从热端到冷端，沿 着整个转子的高度（即轴向）装设。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。
热端径向密封片
冷端径向密封片
受热面回转式空气预热器


环向密封：分为外环向密封和内环向密封两种。 外环向密封是防止空气通过转子外圆筒的上、下端面漏入 转子外圆筒与外壳之间的空隙而旁路转子，再沿这个空隙 漏向烟气侧。 内环向密封是防止空气通过轴的上、下端面漏入烟气通道。

外环形密封元件装在转 子冷、热端面的整个外 侧圆周上，由旁路密封 片和T形钢组成， T形钢 连接在转子外圆周的角 钢上，旁路密封片由螺 栓固定在转子外圆的静 止 部 位。 运 行 时 T 形 钢 与转子一起转动，而旁 路密封片静止不动。
尾部受热面磨损
影响磨损的因素：
1. 2. 烟气流速：管子的磨损和烟速的三次方成正比。 飞灰浓度：飞灰浓度大，磨损严重。气流转弯、烟气走 廊等局部地方飞灰浓度高，磨损严重。 灰粒特性：灰粒越粗、越硬，撞击与切削作用越强，磨 损越严重。没烟气流向，温度降低，灰粒变硬，磨损加 重。 管束结构特性：烟气纵向冲刷较横向冲刷磨损轻，错列 的第二排、顺列的第五排磨损较严重。 运行中的因素：锅炉超负荷运行时，飞灰浓度及烟气流 速增大；烟道漏风造成烟速增大，均会造成磨损加重。