《空气预热器》PPT课件.ppt

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1、 空气预热器模型图空预器的分类空气预热器传热式空预器蓄热式空预器管式空气预热器（用于较小的机组）回转式空气预热器（用于较大的机组）受热面回转式风罩回转式空预器的分类l回转式空气预热器是现在各大电厂锅炉上普遍采用的烟气尾端换热装置。l与管式空气预热器相比，回转式空气预热器具有结构紧凑、体积小、换热面密度高、整机质量轻、金属耗用量少、利于安装布置、低温腐蚀较管式换热器轻等特点，适于在大型锅炉上使用。l但回转式空气预热器的缺点是漏风量大，工况良好时为68，安装结束后一般为8%12%，运行一段时间后为1530，远远大于管式换热器5以下的漏风量。l另外回转式空气预热器的结构复杂、制造工艺和安装要求高、运

2、行维护工作量大，热态自动控制也较为困难。较高的漏风量引起预热器入口风压降低、风机电流升高，预热器后的过量空气系数升高、尾部排烟气温降低、锅炉热效率降低、燃煤损耗增加，锅炉达不到额定负荷。空预器的地位参与电厂两大流程1、煤之流程:首先从燃煤开始,自储煤场送至原料煤斗后,由给煤器(feeder)控制几煤量.进入之在粉煤机(pulverizer)内被磨成煤粉,与一部份热空气混合,经燃烧器(burner)进入炉中,燃烧后的烟道气流经锅炉-省煤器(economizer)-空气预热器(air preheater)等热交换器(heat exchanger)将热量传给其中的水或空气,最后从烟囱(chimney

3、)逸去.其不可燃之固体,较大者以灰份之形态落入灰坑(ashpit)中,以备清除,以微细者则在集尘器(dust collector)中被收集清除.2、空气及燃气流程:再就空气观之,首先由送风机(forced draftfan)将气压略以提高,送经空气预热器,接受一部份烟道气之热量使温度升高由管道将其一部份直接送经燃烧器入炉,另一部份则进入粉煤机后与煤粉一同入炉.炉中燃烧后的烟道气,首先通过炉管(Boilertube)与过热器(super heater)将炉水汽化与过热的使命,随后通过省煤器将剩余热量的一部份交付于于进入锅炉前之水(Feederwater).再通过空气预热器加热于未进炉前的冷空气.

4、经过如此行程后,因磨擦阻力的关系,已使压力低于大气压力,因此须由引风机(induced-draft fan)吸出,提高其压力,以便驱于大气中.回转式空气预热器的结构和工作原理 回转式空气预热器的结构和工作原理空预器由外部壳体和中心转子组成，外部壳体起到外部密封和气体导流的作用，中心转子则是起热交换器的作用。在中心转子上下面的对应位置分别划分出烟气流通区、空气流通区和密封区，而外部壳体则在这些区域的一定范围内形成相应的仓体，即一次风仓、二次风仓和热风仓。其中一次和二次风仓形成冷风侧，热风仓形成热风侧。各个仓体上下端分别由外部壳体和风管形成各自的气体流通风道。回转式空气预热器的结构和工作原理空预器

5、的转子实际上是一个上下开口的巨大筒体，在其内部装有大量蓄热单元。蓄热单元由蓄热元件组成，蓄热元件是把物理比热较高的金属材料制作成凹凸不平的波浪型片状，以增大其与空气的接触面积。在转子的上下表面上又使用径向密封片分隔出若干扇形面积的小区域。以转子的某一个扇形区域为例，当这个扇形区转动到热风侧时，高温的烟气由热风仓的顶部流入，穿过该扇形区域从转子的下方流出；转子继续转动到冷风侧时，低温的空气由一次风仓或二次风仓的底部流入，穿过该扇形区域从转子的上方流出。在这个过程中，高温的烟气在流过蓄热元件时将热量传导给蓄热元件，并由转子转动到冷风侧，再把热量传递给一、二次风，使的冷空气被预热，回转式空气预热器的

6、结构和工作原理空预器的转子是转动的，在转子与空预器上下壳体及圆周壳体之间存在一定距离的间隙。由于冷风侧和热风侧各个仓室之间的流体压力、温度和流速的差异，造成了流体在不同仓室之间的相互泄漏，即空预器内部漏风。空气预热器漏风主要可以分为以下两类:(1)携带漏风。携带漏风主要是因为空气预热器在转动过程中,一部分驻留在换热元件中的空气被携带到烟气中去,一部分驻留在换热元件中的烟气被携带到空气中去。这种情况造成的漏风量很小,但这种漏风是空气预热器的构造无法避免的。(2)直接漏风。直接漏风主要是由于空气预热器结构本身为保证安全运行而使烟气与空气之间存在一定的间隙;同时,由于烟气和空气之间存在压差也会产生漏

7、风。直接漏风主要包括径向漏风、轴向漏风、旁路漏风、中心筒漏风。径向漏风占直接漏风量的80%左右,主要是因为转子上、下端温度差异而发生蘑菇状变形,进而造成密封间隙的增大和漏风率的增加。空预器的漏风原因及分类1.二次风侧的风外漏至大气，使得与烟气换热的风量减少，排烟温度上升，排烟损失增大，降低锅炉效率；如果要保持炉膛燃烧所需风量，就要增大送风机出力，使得厂用电增加，降低锅炉效率；2 一次风侧外漏入大气与二次风漏入大气影响差不多，同时减少了磨煤机出力，要保持磨煤机出力就要增大一次风机出力，增加了厂用电；3 外部空气漏入烟气侧会使引风机入口烟气量增大，为保持炉膛负压，引风机出力增大，增加了厂用电，降低

8、了锅炉效率；如果是烟气侧热端漏风会使烟气量增大，换热效率降低，排烟温度升高；4 风侧漏入烟气侧的影响和上面1、2、3点的综合，会同时使送风机，一次风机，吸风机出力增大；5 烟气从热端漏入冷端，使得烟气与空气换热量减少，一二次风温度降低，降低了燃烧效率，同时使用排烟温度升高，降低锅炉效率；6 一二次风从冷端漏入热端的影响与第5点一样空预器漏风的危害以300MW机组为例：1、漏风率降低，可保护锅炉燃烧氧量充足，减少锅炉不完全燃烧热损失和排烟热损失，排烟温度降低了19，锅炉效率大致提高1%，每年可节约标煤7 200 t。2、漏风率降低，减少了空气和烟气流量，降低送风机、引风机电耗 300kWh，每年

9、大约可节省厂用电180万kWh，同时也避免了因风机出力不足而影响整台机组的出力。3、漏风率降低，减少了空预器出口烟气流量，降低了烟气流速，从而使静电除尘器的效率增加，同时所有在空预器下游的设备磨损降低，其维修、维护量大大减少。4、对空预器本身，漏风率减小，空气侧漏向烟气侧的流量下降，流速降低，各易磨损件的寿命也延长，维修、维护工作量减少。总结：600MW机组漏风系数每降低1%，则减少供电煤耗0.18 g/kwh 300MW机组漏风系数每降低1%，则减少供电煤耗0.14 g/kwh 空预器漏风所影响的机组经济效益空预器漏风所影响的机组经济效益 相对来说，改造锅炉和汽轮机的主要部件费用比较高，而锅

10、炉辅机，如空气预热器的改造 却比较经济。空气预热器的严重漏风和低可 靠性是中国电站的普遍问题。很多电站的漏风率达15以上甚至更高。另外，很多电站空预器还有堵灰，维护费用高等问题。根据数据对比，进行空预器改造后，通常可使锅炉效率提高1左右，30万千瓦以上机组，节煤和电的费用为200万以上，如果再加上出力增加而提高的发电收益，改造一台机组的空预器，每年可增加500500万以上万以上的收益。截至2009年，我国火电总装机容量达到6亿千瓦，相当于1000台60万千瓦机组，每台机组配有2台回转式空预器，相当于全国有20002000台以上的空预器台以上的空预器（6060万千瓦机组）万千瓦机组）在运行。这其

11、中只有三分之一左右的进行了技术改造。平均每台机组的改造价格为40040010001000万左右（含换热元件费用）。万左右（含换热元件费用）。基本每每隔隔4-54-5年年空预器就需要进行一次大修或更换元件。这是一个巨大的市场。为了降低空预器的内部漏风量，在各个仓室之间、转子上下面对应的位置安装有控制漏风间隙的扇形密封板，上部扇形密封是动态可调的，下部是固定的。同时还在转子的上下表面、转子的圆周曲面以及转子与壳体的上下圆周结合处，分别安装有相互对应的等分角度的固定式的径向密封板、轴向密封板和周向密封板，如图4所示。空预器密封结构及分类现有空预器密封机理及可调性根据转子各部份受热变形的特点，恰当地调

12、节各个部份固定式密封板，使转子和外部壳体之间的轴向漏风间隙为最小。而转子上部可调扇形密封板由间隙自动控制系统自动调节，可以自动根据转子上部的热变形情况来做出动态调节，配合恰当调节的转子下部固定扇形密封板，可以使各个仓室间的径向漏风间隙为最小。空预器在安装时，外部壳体由两侧的锅炉辅助立柱支撑；中心转轴下方通过下部推力轴承与中心驱动装置对接后，将转子的重量通过支撑横梁传递给锅炉本体的结构横梁，再由结构横梁将此重量传递到锅炉本体的主结构立柱上；转轴上部通过上部导向轴承与空预器外部壳体相连。通过上述结构描述，可以得知该型号的空预器是墩放在，由锅炉的辅助立柱、结构横梁、结构立柱组成的支撑架构上面，如图5

13、所示。正是这种特殊的结构和安装方式，决定了回转式空预器在受热后的变形，是由下部支撑横梁为原点，向上部发生轴向膨胀伸长，并以中心转轴为圆心向四周发生径向膨胀伸长，这种变形在转子的受热变形中最为明显。而外部壳体是个巨大的刚性连接体，加之这种墩放式结构，以及外部壳体的金属材料的物理比热和热膨胀系数都小于内部转子蓄热元件，这就使得空预器外壳的热膨胀变形量也小于内部转子的热膨胀变形量。空预器的支撑结构和安装示意回转式空气预热器的漏风间隙及动态分析 回转式空气预热器的漏风间隙及动态分析在回转式空气预热器的转子的上、下工作面和转子的圆周筒体上，分别安装有许多径向和轴向密封片，分别与上部活动式扇形密封板、下部

14、固定式密封板、轴向密封板形成狭小的漏风间隙；而圆周密封板则与转子上、下法兰圆周侧形成狭小漏风间隙。这些漏风间隙分别称为，空预器径向漏风间隙、空预器轴向漏风间隙、和空预器圆周漏风间隙。而这些间隙在冷态时又分别根据位置的不同，预留了不等的间隙距离，如图6所示。以常见的300MW机组回转式空气预热器为例；上部活动式扇形板与转子上部径向密封片之间的冷态预留距离为，A端1.5，B端1.5；下部固定式扇形板与转子下部径向密封片之间的冷态预留距离为，C端0，D端1920；空预器轴向密封板与转子轴向密封片之间的冷态预留距离为，F端910，E端6.5。从图6可以看出在冷态时，转子上部径向漏风间隙近似为矩形形状，

15、转子下部径向漏风间隙近似为三角形形状，转子的轴向漏风间隙近似为梯形形状。回转式空气预热器的漏风间隙及动态分析分析回转式空气预热器的热态漏风间隙时，首先分析空预器的转子的变形情况，由于转子的不断转动，转子上表面持续受到热风侧的高温烟气的加热，温度较高；而转子的下表面也连续受到冷风侧一、二次冷风的冷却，温度较低。这样就使得转子的上部热膨胀大于下部的热膨胀，由于转子的下端受到推力轴承、中心驱动装置、支撑横梁的支撑作用，使得转子在受热后的热态变形为向上部膨胀。这种膨胀的结果使得转子中心的上表面较冷态时升高，并且由于转子上部的径向膨胀大于下部，使得转子的上部受到的热膨胀径向力矩大于转子下部。这种力矩致使

16、转子以下部为原点发生向下、向外的翻转变形。加之转子的自重力矩，更加速了转子的这种行似“蘑菇状”的热态变形。在这种“蘑菇状”的热态变形中，空预器转子的外周发生向下的沉降现象，而转子中心发生隆起。这就使得热态时转子下部的三角形漏风间隙和转子圆周的轴向漏风间隙变得比冷态时小，而转子上部的漏风间隙变得比冷态时大。而且随着锅炉负荷的升高，空预器转子换热量的增加，上述“蘑菇状”变形就越明显，各处漏风间隙的变化也就越大。回转式空气预热器的漏风间隙及动态分析回转式空气预热器的漏风间隙及动态分析我们可以清楚地看到，转子下部D处的间隙随着锅炉负荷升高而逐渐变小；转子圆周F处、E处的间隙也随着锅炉负荷的增加而趋于变

17、小；转子上部B处的间隙却随着锅炉负荷的增加而逐渐变大。在上述转子的“蘑菇装”变形中，转子下部和转子圆周处的漏风量随着锅炉负荷的增加而逐渐减少，而转子上部的漏风量却随着锅炉负荷的增加而增加。通过空预器转子上部活动式扇形板上连接的调节杆，可以在一定范围内改变转子在热态时上部的漏风间隙大小，从而达到调节漏风量的作用。通过比较，要达到相当的漏风量调节，就必须在热态时使上部活动式扇形密封板变形大于冷态时的变形量，即使得活动式扇形密封板更加弯曲才行。市场现有的接触式密封（柔性密封）回转式空气预热器的漏风间隙及动态分析通过分析得知，当锅炉处于起炉过程或是低负荷运行时，由于空预器转子的换热量较小，转子上部热端

18、和下部冷端的热变形较锅炉重负荷时要小，造成空预器转子的“蘑菇态”变形不严重，此时转子下部固定式密封板处的径向漏风量和转子圆周处的轴向漏风量为空预器的主要漏风。而此时空预器上部活动式扇形密封板处的径向漏风量，由于转子的外延下翻而有所增加，通过恰当调节上部活动式扇形密封板，可以使上部漏风量得到有效控制。随着锅炉负荷和空预器转子换热量的增加，转子的“蘑菇装”变形加剧，转子下部固定式扇形密封板处的径向漏风间隙和转子圆周处的轴向漏风间隙减小，这两处漏风量减小；而转子上部活动式扇形密封板处的径向漏风间隙却增大很多，漏风量也随之有较大增加，成为空预器的主要漏风。刷式密封与传统空预器密封的区别传统空预器密封技

19、术是采用刚性有间隙密封技术，在动静间保持一个最小间隙，达到漏风最小。由于空气预热器的蘑菇状变形问题，而且这种变形随负荷环境温度不断发生变化，使得静密封很难达到一个最佳的动静之间的间隙值。间隙过小，易产生密封板与扇形板的动静摩擦，直接威胁的设备的安全运行；间隙过大，空预器漏风率过大，又会影响到机组的经济性运行。柔性接触式密封的原理将扇形板固定在某一合理位置,柔性接触式密封系统安装在径向转子格仓板上,在未进入扇形板时,柔性接触式密封滑块高出扇形板510mm。当柔性接触式密封滑块运动到扇形板下面时,合页式弹簧发生形变,密封滑块与扇形板接触,形成严密无间隙的密封系统。当该密封滑块离开扇形板后,合页式弹

20、簧将密封滑块自动弹起,以此循环进行。刷式密封与传统空预器密封的区别刷式密封技术解决了传统空预器密封技术这一薄弱之处，该密封系统由排列紧密的耐高温金属丝组成的刷形密封片组成，具有优异的密封性能、良好的回弹性及较小的摩擦阻力，与密封配合面可以过盈接触，长期使用，泄漏量可以维持在较小范围内。空预器刷封产品图片热端径向刷封的安装位置冷端径向刷封的安装位置轴向刷封的安装位置主要竞争对手和产品目前国内的空预器改造企业主要有英国Howden、北京华能达、上海科盛、哈锅兴隆等，其中英国Howden的VN密封技术占据了大部分市场份额，华能达和科盛等也拥有自己的专利技术，但由于技术存在不足，其市场占有率和实施效果

21、均不理想。即便如此，这几家企业的飞速发展也验证了这一领域的广阔市场前景。目前市场上，回转式空气预热器密封装置主要采用以下几种形式：、可调式密封、固定式密封、弹片式密封主要竞争对手和产品可调式密封：扇形板和弧形板是可以通过自动或手动调整的，其中扇形板大多可以自动调整。在回转式空气预热器上安装执行机构，并且在扇形板附近装有间隙监测装置，当热态下间隙发生改变时，将间隙变化信号反馈至执行机构，执行机构动作，根据反馈信息上下调整扇形板，从而使间隙达到最佳状态。这种密封方式结构复杂，对运行要求高，可靠性不好，维护费费用高。哈锅、上锅、东锅等企业生产的空预器主要采用这种技术，已不是市场主流，很少在改造上使用

22、。主要竞争对手和产品固定式密封：该技术有英国Howden公司拥有技术专利。根据回转式空气预热器运行参数，预先计算出热态下密封片和扇形板、弧形板之间的膨胀间隙，在安装时预留出来，以保证热态运行时膨胀以后达到最佳的密封状态。由于转子上的密封片跟扇形板、弧形板之间的冷态间隙是转子与扇形板、空气预热器顶底结构之间的“热膨胀差”，计算和调整方法复杂，施工要求严格。这种技术只被Howden公司掌握，并作为核心技术，通常不提供给客户冷态设定数据和设定方法。国内目前还没有无法精确计算出冷态间隙设定值，自行设定间隙往往存在较大偏差。固定式密封维护方便，可靠性好，但为了保证运行安全性，密封片只有13mm厚度，运行

23、几年就因飞灰磨损和腐蚀需要进行更换，由于间隙设定的核心技术被垄断，只能高价请专业公司再次进行间隙设定，费用高昂。同时由于冷态间隙的计算和调整仍然存在误差，扇形板和密封片之间仍然存在一定的泄漏间隙。并且由于是按额定运行状态计算的间隙值，在锅炉运行异常（如烟温异常）情况下，容易造成转子卡死的情况。英国Howden公司及其在华企业拥有该技术和专利，其新空预器和改造空预器占据了全球大部分的份额。科盛公司也基本采用该技术，但稍有改变，曾被Howden以侵其专利权起诉。主要竞争对手和产品接触式柔性密封：密封片用弹性材料制作，以保证间隙改变时仍能很好地贴合静态密封面，保证密封。由于旋转式空气预热器处于长期持

24、续运转状态，并且运行环境恶劣，弹性密封片长期处于高温和反复受力状态，很容易造成弹性失效，甚至疲劳断裂，整块密封片折断，造成更大漏风，而且转子旋转需要克服弹片阻力，使旋转阻力增大，增加了驱动装置耗电量。北京华能达拥有其专利。空预器刷式密封的优点刷式密封技术与现有技术相比有哪些优点：1、更好的密封效果。独具匠心的密封方式，可以获得更好的密封效果。独特的密封调整方法（此方法正在申请发明专利），使密封间隙更为精确，密封性更好。2、更长的使用寿命。由于密封材料强度、耐热性能等远超过现有密封片，不会如薄密封片那样容易形成飞灰磨损，可以长期不用更换密封组件，使用寿命比固定式密封片更长。3、运行更加安全。即便

25、发生空气预热器超温、着火等异常膨胀的情况，也不会导致空气预热器卡死，使运行更加安全。4、无需再对热态间隙进行精确计算，也无需受制于国外的技术垄断，在回转式空气预热器制造或者改造、检修中，大大减少了安装、检修工作量。三种空预器密封对比项目固定式双密封接触式柔性密封刷式密封漏风率/%改造后10豪顿华的可以做到78改造后78改造后34工期/天202020投资回报期1年1年68个月改造后负面影像容易积灰增加52Pa的烟气阻力无工程量增加测量间隙的传动装置组件工厂化生产，便于安装工厂加工要求精确，工艺要求高年维护量定期维护测量和传动装置，一般运行一年后效果下降严重小修大修期间必须进行调整以保持最佳弹性状态可以保证至少一个大修周期，极少维护缺点易发生传动故障和测量故障，采用考登钢，耐磨效果一般存在掉弹簧问题，可能发生机械卡瑟，管道堵塞等问题，无法解决材料及结构的稳定性问题高温合金材料价格昂贵，一次性投入较大。