管式空氣預(yù)熱器一文全了解

  2023-09-21         0次

管式空氣預(yù)熱器是由許多薄壁鋼管裝在上?下及中間管板上形成的管箱?最常用的電站鍋爐管式空氣預(yù)熱器有立式和臥式兩種?立式預(yù)熱器是煙氣在管內(nèi)縱向流動(dòng),空氣在管外橫向流動(dòng)沖刷管子,常用于燃煤鍋爐?臥式預(yù)熱器是煙氣在管外橫向沖刷管子,空氣在管內(nèi)縱向流動(dòng),常用于燃油鍋爐?總之,煙氣?空氣作相互垂直的逆向流動(dòng)?

立式管式空氣預(yù)熱器的典型結(jié)構(gòu)示意圖如下：

它是由鋼管?管板(上?中?下)?框架?連通罩?導(dǎo)向板?墻板?膨脹節(jié)和冷?熱風(fēng)道連接接口等組成?

管式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,維修工作量少,嚴(yán)密性好,如果能采取措施解決預(yù)熱器的低溫腐蝕和磨損,則漏風(fēng)量不超過(guò)5%?缺點(diǎn)是體積很大,鋼材消耗多,漏風(fēng)量隨著預(yù)熱器管的低溫腐蝕和磨損穿孔而迅速增加?

由于大容量鍋爐的尾部煙道體積相對(duì)減少,常發(fā)生管式空氣預(yù)熱器難以布置的情況?為了保持空氣流速和煙氣流速的合理比值,空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),必須正確地選擇空氣預(yù)熱器的通道數(shù)目和進(jìn)風(fēng)方式?空氣預(yù)熱器的幾種典型布置如下圖：

各種流程布置主要由鍋爐總體布置設(shè)計(jì)確定?大容量電站鍋爐的空氣預(yù)熱器流程大都采用雙面進(jìn)風(fēng)或多面進(jìn)風(fēng),以減少空氣側(cè)流動(dòng)阻力?

臥式空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)基本上與立式相似,僅僅將管箱水平橫臥?這種預(yù)熱器適用于燃油鍋爐或燃煤旋風(fēng)爐(液態(tài)排渣爐),并在尾部煙道中裝設(shè)鋼珠除塵裝置,以清除油炱或升華的細(xì)煤灰?

臥式相比于立式空氣預(yù)熱器具有下列幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):

1.在煙?空氣溫度相同條件下,臥式預(yù)熱器壁溫要比立式高10～30℃?這對(duì)改善腐蝕和堵灰有利?

2.臥式預(yù)熱器的腐蝕部位在冷端幾排管子,易于設(shè)計(jì)上采用可拆結(jié)構(gòu),便于調(diào)換?減少維修工作量,而立式的腐蝕部位是在管子根部,以至整個(gè)管箱調(diào)換?

3.高溫預(yù)熱器的進(jìn)口管板不再位于高溫?zé)煔庵?相應(yīng)于管板的過(guò)熱?翹曲和變形等缺陷不易發(fā)生,提高了鋼珠除灰的效果?

管式空氣預(yù)熱器的管徑和節(jié)距的選擇主要取決于傳熱?煙風(fēng)速的最佳比值?煙空氣阻力?堵灰?清洗?振動(dòng)和制造工藝等因素?常用的管式預(yù)熱器采用錯(cuò)列布置,管子采用Ф40mm×1.5mm的有縫鋼管,其相應(yīng)的節(jié)距如下表：

為了延長(zhǎng)使用壽命,低溫段空氣預(yù)熱器的管子采用Ф38mm×2mm或Ф42mm×3.5mm?又,為了降低堵灰的可能性,采用較大直徑Ф51mm×2mm?

臥式空氣預(yù)熱器中采用鋼珠除灰時(shí),預(yù)熱器上排管子要經(jīng)受鋼珠的沖擊故采用厚壁管Ф40mm×3mm?同時(shí),為了增加管箱的剛性,減少管箱中間的撓度,在管箱的中心和兩側(cè)采用間隔布置厚壁管?

考慮到運(yùn)輸?安裝和制造的尺寸超限和起重設(shè)備等因素,管式空氣預(yù)熱器通常沿著鍋爐寬度方向均分成若干個(gè)管箱?管箱的高度或長(zhǎng)度一般不宜太高或太長(zhǎng)?同時(shí),立式管箱高度還與原材料長(zhǎng)度和廠房高度以及起重設(shè)備能力和高度有關(guān)?若立式管箱高度太高,則不但剛性差?制造裝配不便,還給運(yùn)行維護(hù)?管內(nèi)清灰?guī)?lái)不便?一般推薦高度不超過(guò)5m?臥式管箱的長(zhǎng)度也不宜太長(zhǎng),以免中間過(guò)度撓曲?一般推薦長(zhǎng)度為3～3.5m?對(duì)于低溫段預(yù)熱器,不論是立式或臥式,管箱的高度一般取為1.5m左右,便于維修和更換?

空氣預(yù)熱器中煙氣和空氣速度的選擇應(yīng)從傳熱?阻力和磨損等諸方面加以綜合考慮?推薦的煙、空氣速度如下表：

上表中大的數(shù)值適用于燃油或燃?xì)鈾C(jī)組,小的數(shù)值適用于固體燃料,且隨固體燃料中的灰分及其灰渣磨損性而異,多灰或含磨損性嚴(yán)重灰渣,偏向于采用較低的速度?

煙?空氣速度值的選擇從傳熱角度分析,要獲得較佳的傳熱系數(shù)應(yīng)使煙氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)接近于空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)?因此,立式預(yù)熱器中,空氣速度與煙氣速度之比值約為0.45～0.55?臥式預(yù)熱器大都用于液體燃料機(jī)組?設(shè)計(jì)的主要需注意的問(wèn)題是腐蝕?為此,應(yīng)盡可能提高管壁溫度,故空氣速度與煙氣速度之比值為0.4～0.6?比值小時(shí),壁溫較高,但當(dāng)比值<0.4時(shí),帶來(lái)結(jié)構(gòu)布置上的困難和煙速增加后,煙氣阻力的急劇上升?按照上述的煙?空氣速度推薦值,預(yù)熱器的傳熱系數(shù)約為17.5～23.3W/(㎡·℃)?

當(dāng)燃用的燃料中硫分較高又沒(méi)有采取特殊措施時(shí),空氣預(yù)熱器可能發(fā)生低溫腐蝕?這種低溫腐蝕大多發(fā)生在首先與冷空氣換熱的空氣預(yù)熱器下部,即所謂的冷端?而在預(yù)熱器的上部,由于煙氣溫度和空氣溫度都較高,預(yù)熱器管壁溫度高于煙氣露點(diǎn),很少發(fā)生低溫腐蝕?如果將低溫段預(yù)熱器易腐蝕的下部與不易腐蝕的上部分別做成兩個(gè)獨(dú)立可拆分的部分,如下圖：

當(dāng)由于空氣預(yù)熱器受到腐蝕而需要更換時(shí),只需更換下部的預(yù)熱器,材料的消耗和工作量均可大大減少?

煙氣和空氣的流動(dòng)方向相互交叉,通常空氣和煙氣作不大于4次交叉?一般,一級(jí)空氣預(yù)熱器可以加熱空氣溫度達(dá)280～300℃?要使熱空氣的溫度更高,應(yīng)采用雙級(jí)布置?第二級(jí)空氣預(yù)熱器的進(jìn)口煙溫不超過(guò)500～550℃?否則上管板會(huì)形成氧化皮,由于短管效應(yīng),產(chǎn)生管板翹曲及管子與管板脫離?

熱管作為一種熱交換器,近年來(lái)我國(guó)有不少電廠開(kāi)始研究,并且逐步應(yīng)用在空氣預(yù)熱器上,制成熱管式空氣預(yù)熱器?熱管式空氣預(yù)熱器安裝像管式預(yù)熱器一樣,在煙道內(nèi)放置若干組管箱,管箱內(nèi)放置若干只作為換熱器的熱管?下圖是熱管式空氣預(yù)熱器在煙道內(nèi)的一種布置方案：

單只熱管的工作原理如下圖所示：

按較精確定義,熱管應(yīng)稱之為“封閉兩相傳熱系統(tǒng)”,即在一個(gè)封閉的體系內(nèi),依靠流體(傳熱工質(zhì))的相態(tài)變化來(lái)傳遞熱量的裝置?

重力式鋼水熱管,由管殼和將管殼抽成真空并充入適量的水后密封而成?當(dāng)熱源(如煙氣)對(duì)其一端加熱時(shí),水(工質(zhì))由于吸熱而汽化,蒸汽在壓差作用下高速流向另一端,并向冷源(如空氣)放出潛熱而凝結(jié),凝結(jié)后的水在重力作用下從冷端(上端)流回?zé)岫?下端)重新被加熱,如此重復(fù)下去,便可把熱量不斷地通過(guò)管壁從煙氣側(cè)傳給空氣而使空氣變?yōu)闊峥諝?

用熱管組裝而成的熱管式空氣預(yù)熱器,具有體積小?阻力小?防止低溫腐蝕性能好?漏風(fēng)幾乎為零等優(yōu)點(diǎn)?所以,檢修和日常維護(hù)的工作量少,且使用壽命較長(zhǎng)(一般為10～15年)?

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