基于空气预热器漏风率偏差的排烟温度影响研究

(整期优先)网络出版时间:2018-09-19
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基于空气预热器漏风率偏差的排烟温度影响研究

舒红梅

(东方电气集团东方锅炉股份有限公司四川成都611731)

摘要:回转式空气预热器漏风对锅炉排烟温度及锅炉热效率影响较大,准确定量反映空气预热器不同部位漏风变化对排烟温度的影响,既利于指导日常空气预热器的运行维护和检修,也关系到锅炉热效率的能否准确计算和锅炉机组节能潜力的挖掘。因此,研究空气预热器漏风对排烟温度的修正计算具有重要的现实意义。基于此,本文主要对基于空气预热器漏风率偏差的排烟温度影响进行分析探讨。

关键词:空气预热器;漏风率偏差;排烟温度;影响研究

1、前言

目前,我国火力发电仍然是我国电力厂的主要模式,而空气预热器则是与锅炉密不可分的一个元器件。空气预热器,该装置主要是利用锅炉等装置的排烟热量对其进行预热的一种换热器设备。该设备的作用是降低锅炉等设备的排烟温度,提高热效率,使燃料便于燃烧且保障燃烧稳定,提高燃料效率。当空气预热器的漏风率出现偏差时,对排烟温度与锅炉效率的影响较大。

2、回转式空气预热器的工作原理、漏风形成与漏风率计算

2.1空气预热器的工作原理

本文主要探讨空气预热器漏风率偏差对排烟温度的影响,因回转式空气预热器对其影响较大,本文以该种空气预热器进行探讨。回转式空气预热器即表示转动机械,又代表受热面,是一种蓄热式的空气预热器。该空气预热器利用空气与烟气交替流过金属受热面,以达到加热空气的目的,可分为受热面转动与风罩转动两种。以某新建电厂锅炉空预器来讲,该空预器是受热面转动的三分仓预热器,将加工成波纹状的金属蓄热元件紧密放入圆筒形转子的扇形仓格内,转子由驱动装置带动,绕中心轴转动,转子内包含空气与烟气两种通道,且两种通道互通。当温度较高的烟气流转至转子的烟气通道内,则烟气将施放热量给金属蓄热元件,降低排烟温度;当金属蓄热元件随转子转至空气区域,并将原件内热量施放至空气中,提高风温。转子每转一圈,则完成一个循环,冷、热气流不断随转子进行交换,继而达到加热冷空气,降低排烟温度的最终目的。

2.2空气预热器漏风的形成

空气预热器结构的热点以及工作环境带来了漏风这一必然结果。在回转式空气预热器中,烟气是负压,空气正压,空预器是一种转动机械,当其转动时,将会带来一定的间隙。在压力差与空预器本身转动带来的间隙下,空气被压至烟气区域,即为漏风。同时,空气预热器的转子在热态运行时将会改变预热器冷却状态下调整好的间隙。在预热器的热态运行中,烟气由上端,空气由下端两者你行进入转子,两者进行热交换期间,上部温度升高,下部温度降低,温度的差异使得径向隔板弯曲,转子变形,造成漏风间隙扩大。

2.3三分仓空气预热器漏风率计算

回转式空气预热器漏风率是漏入空气预热器烟气侧的空气质量与进入烟气侧的烟气质量间的比。漏风率计算公式:

AL=△mk/my'=(myn-my')/my'*100=(mk'-mkn)/my'*100

在上述公式中,AL为漏风率,%

my'、myn分别为烟道进口烟气质量与出口烟气质量,mg/m³,mg/kg

mk'、mkn分别为空气预热器进口空气质量与出口烟气质量,mg/m³,mg/kg

△mk为漏入空气预热器烟气侧空气质量,mg/m³,mg/kg由公式可知,当空气预热器的漏风率发生变化,则漏入空气预热器烟气侧的空气质量或者烟气质量将会发生变化,继而影响空气预热器的排烟温度,影响锅炉效率。

3、空气预热器漏风率偏差对排烟温度的影响

笔者所在企业是一大型发电厂,其应用的大容量锅炉机组普遍采用三分仓回转式空气预热器,以此提高热效率,促进企业发电的效率。在锅炉机组运行发电期间,由于烟气侧受到引风机抽吸的影响,烟气侧的压力处于微负压状态。并且,由于空气预热器的二次风侧均受到送风机的影响,压力升高,风侧与烟气侧之间压力的不同,当空气预热器运转时,空气通过间隙进入烟气侧不可避免。当空气预热器动静间隙相同时,空气预热器冷端空气与烟气之间的压力差与空气密度将远大于预热器热端空气与烟气间的差距以及空气密度。由此可见,当预热器动静间隙相同,空气预热器冷端漏风量远大于热端漏风量,对排烟温度影响较大。

实际上,因空气预热器冷端漏风并未参与进换热,漏风冷却的机理较为简单,主要为:漏风由压力高的空气侧流转至压力较低的烟气侧,致使烟气侧总烟量增加,漏入烟气侧的冷空气直接冷却了锅炉的排烟温度,空气预热器排烟温度降低。

在空气预热器运行过程中,漏风率的变化直接引起了空气冷却烟气强度的变化,排烟温度随之发生变化。因此,当空气预热器漏风率出现偏差时,将会直接影响空气预热器的排烟温度。假设空气预热器的进口烟气温度、进口空气温度不变,空气预热器出口排烟温度在基准工程与

实际工程中温度相同,即为理想型无漏风的排烟温度,则基准工程与实际工程之间的不同的原因是空气预热器冷端漏风量不同,导致空气预热器真实出口的排烟温度发生变化。

4、空气预热器漏风率偏差带来的故障

4.1堵灰

低温腐蚀与冷端堵灰是空气预热器冷端漏风带来的主要故障,低温腐蚀将会导致空预器受热面金属板出现破裂穿孔现象,造成空气大量泄漏至烟气区域,导致送风不足,锅炉内部燃烧恶化,对排烟温度带来较大影响,继而影响了锅炉效率。并且,腐蚀现象加重了锅炉积灰,加大了烟气通道的阻力,影响了引风机的应用效率,影响了锅炉燃烧室负压的维持,影响了锅炉的安全运行,增大了电厂发电的投入成本。

4.2腐蚀

在锅炉燃烧过程中,烟气内部含有水蒸气与硫酸蒸汽,当烟气进入空气预热器中,烟气温度降低,并接触温度较低的受热面金属板,当受热面温度接近烟气硫酸露点,则硫酸蒸汽将会在金属板上凝结,进而腐蚀金属板,而预热器的漏风率偏差将会降低烟气温度,进而加剧腐蚀现象,影响了锅炉效率。可见漏风率偏差影响排烟温度后对设备带来的危害。

4.3磨损

当锅炉燃烧固体燃料过程中,烟气内部将会含有大量的飞灰颗粒,这些飞灰颗粒在高速的烟气带动下,当烟气与空气间进行对流交换期间,直接大力冲刷受热面,进而磨损管壁表面。尤其是在低温受热面中,烟气温度地下,飞灰颗粒出现硬化现象,带来的磨损现象更加严重。

5、三分仓空气预热器防范漏风率偏差的措施

在锅炉选型期间,相关人员应选择适当的磨煤机,燃烧器以及受热面,降低锅炉受热系统的阻力,防止尾部结露现象。(1)在空气预热器设计过程中,技术人员应为空气预热器装置吹灰器、水冲洗装置以及风压测量管道,避免预热器出现堵灰、腐蚀现象,提高空气预热器的质量。(2)在空气预热器操作过程中,相关人员应保障吹灰器装置连续运行,防止油污、硫酸蒸汽附在受热面;注意升温生涯速度,控制烟气量与烟气温度,防止空预器膨胀,增大漏风率。(3)在空气预热去检修阶段,首先,锅炉停止运行时,应根据其运行周期数进行合理水冲洗并烘干,保障受热面的清洁,降低文章上述因素对受热面的影响;其次,调整空预器热端径向密封片,降低漏风率;最后,保障轴向密封板质量,最好采用厂家提供配套密封板,在安装过程中调整间隙,在冷端元件装卸门加装填料后,工作人员应保障其的密闭性良好。

6、结语

随着热冷端漏风率和设计漏风率偏差的增大,对排烟温度的影响在增大,并且空气预热器热端漏风对排烟温度的影响要大于冷端漏风对排烟温度的影响。

参考文献

[1]刘福国,郝卫东,姜波.三分仓回转再生式空气预热器漏风设计计算模型[J].机械工程学报,2012.48(4):147—153.

[2]王晶晶,赵振宁,姚万业.等.回转式空气预热器漏风分布对热风及排烟温度影响的研究[J].华北电力技术,2012,43(4):43—45.