基于空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率偏差的排煙溫度影響研究

基于空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率偏差的排煙溫度影響研究

李西雷

（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 托克托 010206）

摘 要：目前，我國火力發(fā)電仍然是我國電力廠的主要模式，而空氣預(yù)熱器則是與鍋爐密不可分的一個(gè)元器件。空氣預(yù)熱器，該裝置主要是利用鍋爐等裝置的排煙熱量對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱的一種換熱器設(shè)備。該設(shè)備的作用是降低鍋爐等設(shè)備的排煙溫度，提高熱效率，使燃料便于燃燒且保障燃燒穩(wěn)定，提高燃料效率。當(dāng)空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率出現(xiàn)偏差時(shí)，對(duì)排煙溫度與鍋爐效率的影響較大，本文通過對(duì)空氣預(yù)熱器不同部位的漏風(fēng)率變化對(duì)換熱影響的機(jī)理，探析漏風(fēng)率變化對(duì)排煙溫度與鍋爐效率的影響。

關(guān)鍵詞：空氣預(yù)熱器 漏風(fēng)率 排煙溫度 影響

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）11-0-02

前言

在各種不同的空氣預(yù)熱器中，三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器被廣泛應(yīng)用于電廠鍋爐中，三分倉主要包含有一次風(fēng)側(cè)、二次風(fēng)側(cè)與煙氣側(cè)，漏風(fēng)現(xiàn)象多發(fā)生在一次風(fēng)向煙氣側(cè)泄露與二次風(fēng)向煙氣側(cè)泄露，其漏風(fēng)率變化對(duì)鍋爐排煙溫度與鍋爐熱效率的影響較大，準(zhǔn)確定量空氣預(yù)熱器不同部位漏風(fēng)率變化對(duì)排煙溫度的影響，能夠提高空氣預(yù)熱器的日常運(yùn)行維護(hù)與檢修，保障鍋爐熱效率的準(zhǔn)確計(jì)算，保障了鍋爐機(jī)組節(jié)能潛力的挖掘[1]。基于此，筆者以多年工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)空氣預(yù)熱器實(shí)際運(yùn)行中的漏風(fēng)率對(duì)鍋爐排煙溫度的影響進(jìn)行分析，并推導(dǎo)出空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率變化對(duì)鍋爐排煙溫度影響的計(jì)算公司，明確了空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率變化對(duì)排煙溫度影響的機(jī)理。

一、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的工作原理、漏風(fēng)形成與漏風(fēng)率計(jì)算

1.空氣預(yù)熱器的工作原理

本文主要探討空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率偏差對(duì)排煙溫度的影響，因回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器對(duì)其影響較大，本文以該種空氣預(yù)熱器進(jìn)行探討。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器即表示轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，又代表受熱面，是一種蓄熱式的空氣預(yù)熱器[2]。該空氣預(yù)熱器利用空氣與煙氣交替流過金屬受熱面，以達(dá)到加熱空氣的目的，可分為受熱面轉(zhuǎn)動(dòng)與風(fēng)罩轉(zhuǎn)動(dòng)兩種。以某新建電廠鍋爐空預(yù)器來講，該空預(yù)器是受熱面轉(zhuǎn)動(dòng)的三分倉預(yù)熱器，將加工成波紋狀的金屬蓄熱元件緊密放入圓筒形轉(zhuǎn)子的扇形倉格內(nèi)，轉(zhuǎn)子由驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)，繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子內(nèi)包含空氣與煙氣兩種通道，且兩種通道互通。當(dāng)溫度較高的煙氣流轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)子的煙氣通道內(nèi)，則煙氣將施放熱量給金屬蓄熱元件，降低排煙溫度；當(dāng)金屬蓄熱元件隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至空氣區(qū)域，并將原件內(nèi)熱量施放至空氣中，提高風(fēng)溫。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，則完成一個(gè)循環(huán)，冷、熱氣流不斷隨轉(zhuǎn)子進(jìn)行交換，繼而達(dá)到加熱冷空氣，降低排煙溫度的最終目的[3]。

2.空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的形成

空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)的熱點(diǎn)以及工作環(huán)境帶來了漏風(fēng)這一必然結(jié)果。在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器中，煙氣是負(fù)壓，空氣正壓，空預(yù)器是一種轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將會(huì)帶來一定的間隙[4]。在壓力差與空預(yù)器本身轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的間隙下，空氣被壓至煙氣區(qū)域，即為漏風(fēng)。同時(shí)，空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)將會(huì)改變預(yù)熱器冷卻狀態(tài)下調(diào)整好的間隙。在預(yù)熱器的熱態(tài)運(yùn)行中，煙氣由上端，空氣由下端兩者你行進(jìn)入轉(zhuǎn)子，兩者進(jìn)行熱交換期間，上部溫度升高，下部溫度降低，溫度的差異使得徑向隔板彎曲，轉(zhuǎn)子變形，造成漏風(fēng)間隙擴(kuò)大。

3.三分倉空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率計(jì)算

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率是漏入空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)的空氣質(zhì)量與進(jìn)入煙氣側(cè)的煙氣質(zhì)量間的比。漏風(fēng)率計(jì)算公式：

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

在上述公式中，AL為漏風(fēng)率，%

my'、myn 分別為 煙道進(jìn)口煙氣質(zhì)量與出口煙氣質(zhì)量，mg/m?，mg/kg

mk'、mkn 分別為空氣預(yù)熱器進(jìn)口空氣質(zhì)量與出口煙氣質(zhì)量，mg/m?，mg/kg

△mk 為漏入空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)空氣質(zhì)量，mg/m?，mg/kg

由公式可知，當(dāng)空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率發(fā)生變化，則漏入空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)的空氣質(zhì)量或者煙氣質(zhì)量將會(huì)發(fā)生變化，繼而影響空氣預(yù)熱器的排煙溫度，影響鍋爐效率。

二、空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率偏差對(duì)排煙溫度的影響

筆者所在企業(yè)是一大型發(fā)電廠，其應(yīng)用的大容量鍋爐機(jī)組普遍采用三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，以此提高熱效率，促進(jìn)企業(yè)發(fā)電的效率。在鍋爐機(jī)組運(yùn)行發(fā)電期間，由于煙氣側(cè)受到引風(fēng)機(jī)抽吸的影響，煙氣側(cè)的壓力處于微負(fù)壓狀態(tài)。并且，由于空氣預(yù)熱器的二次風(fēng)側(cè)均受到送風(fēng)機(jī)的影響，壓力升高，風(fēng)側(cè)與煙氣側(cè)之間壓力的不同，當(dāng)空氣預(yù)熱器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空氣通過間隙進(jìn)入煙氣側(cè)不可避免[5]。當(dāng)空氣預(yù)熱器動(dòng)靜間隙相同時(shí)，空氣預(yù)熱器冷端空氣與煙氣之間的壓力差與空氣密度將遠(yuǎn)大于預(yù)熱器熱端空氣與煙氣間的差距以及空氣密度。由此可見，當(dāng)預(yù)熱器動(dòng)靜間隙相同，空氣預(yù)熱器冷端漏風(fēng)量遠(yuǎn)大于熱端漏風(fēng)量，對(duì)排煙溫度影響較大。

實(shí)際上，因空氣預(yù)熱器冷端漏風(fēng)并未參與進(jìn)換熱，漏風(fēng)冷卻的機(jī)理較為簡單，主要為：漏風(fēng)由壓力高的空氣側(cè)流轉(zhuǎn)至壓力較低的煙氣側(cè)，致使煙氣側(cè)總煙量增加，漏入煙氣側(cè)的冷空氣直接冷卻了鍋爐的排煙溫度，空氣預(yù)熱器排煙溫度降低。

在空氣預(yù)熱器運(yùn)行過程中，漏風(fēng)率的變化直接引起了空氣冷卻煙氣強(qiáng)度的變化，排煙溫度隨之發(fā)生變化。因此，當(dāng)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率出現(xiàn)偏差時(shí)，將會(huì)直接影響空氣預(yù)熱器的排煙溫度。假設(shè)空氣預(yù)熱器的進(jìn)口煙氣溫度、進(jìn)口空氣溫度不變，空氣預(yù)熱器出口排煙溫度在基準(zhǔn)工程與實(shí)際工程中溫度相同，即為理想型無漏風(fēng)的排煙溫度，則基準(zhǔn)工程與實(shí)際工程之間的不同的原因是空氣預(yù)熱器冷端漏風(fēng)量不同，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器真實(shí)出口的排煙溫度發(fā)生變化。

三、空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率偏差帶來的故障

1.堵灰

低溫腐蝕與冷端堵灰是空氣預(yù)熱器冷端漏風(fēng)帶來的主要故障，低溫腐蝕將會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器受熱面金屬板出現(xiàn)破裂穿孔現(xiàn)象，造成空氣大量泄漏至煙氣區(qū)域，導(dǎo)致送風(fēng)不足，鍋爐內(nèi)部燃燒惡化，對(duì)排煙溫度帶來較大影響，繼而影響了鍋爐效率。并且，腐蝕現(xiàn)象加重了鍋爐積灰，加大了煙氣通道的阻力，影響了引風(fēng)機(jī)的應(yīng)用效率，影響了鍋爐燃燒室負(fù)壓的維持，影響了鍋爐的安全運(yùn)行，增大了電廠發(fā)電的投入成本。endprint

2.腐蝕

在鍋爐燃燒過程中，煙氣內(nèi)部含有水蒸氣與硫酸蒸汽，當(dāng)煙氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器中，煙氣溫度降低，并接觸溫度較低的受熱面金屬板，當(dāng)受熱面溫度接近煙氣硫酸露點(diǎn)，則硫酸蒸汽將會(huì)在金屬板上凝結(jié)，進(jìn)而腐蝕金屬板，而預(yù)熱器的漏風(fēng)率偏差將會(huì)降低煙氣溫度，進(jìn)而加劇腐蝕現(xiàn)象，影響了鍋爐效率。可見漏風(fēng)率偏差影響排煙溫度后對(duì)設(shè)備帶來的危害。

3.磨損

當(dāng)鍋爐燃燒固體燃料過程中，煙氣內(nèi)部將會(huì)含有大量的飛灰顆粒，這些飛灰顆粒在高速的煙氣帶動(dòng)下，當(dāng)煙氣與空氣間進(jìn)行對(duì)流交換期間，直接大力沖刷受熱面，進(jìn)而磨損管壁表面。尤其是在低溫受熱面中，煙氣溫度地下，飛灰顆粒出現(xiàn)硬化現(xiàn)象，帶來的磨損現(xiàn)象更加嚴(yán)重。

四、三分倉空氣預(yù)熱器防范漏風(fēng)率偏差的措施

在鍋爐選型期間，相關(guān)人員應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)哪ッ簷C(jī)，燃燒器以及受熱面，降低鍋爐受熱系統(tǒng)的阻力，防止尾部結(jié)露現(xiàn)象。（1）在空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)過程中，技術(shù)人員應(yīng)為空氣預(yù)熱器裝置吹灰器、水沖洗裝置以及風(fēng)壓測(cè)量管道，避免預(yù)熱器出現(xiàn)堵灰、腐蝕現(xiàn)象，提高空氣預(yù)熱器的質(zhì)量。（2）在空氣預(yù)熱器操作過程中，相關(guān)人員應(yīng)保障吹灰器裝置連續(xù)運(yùn)行，防止油污、硫酸蒸汽附在受熱面；注意升溫生涯速度，控制煙氣量與煙氣溫度，防止空預(yù)器膨脹，增大漏風(fēng)率。（3）在空氣預(yù)熱去檢修階段，首先，鍋爐停止運(yùn)行時(shí)，應(yīng)根據(jù)其運(yùn)行周期數(shù)進(jìn)行合理水沖洗并烘干，保障受熱面的清潔，降低文章上述因素對(duì)受熱面的影響；其次，調(diào)整空預(yù)器熱端徑向密封片，降低漏風(fēng)率；最后，保障軸向密封板質(zhì)量，最好采用廠家提供配套密封板，在安裝過程中調(diào)整間隙，在冷端元件裝卸門加裝填料后，工作人員應(yīng)保障其的密閉性良好。

結(jié)語

文中主要講述了回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的工作原理與漏風(fēng)的形成，作者通過自身工作經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算出空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的公式，并在文中表達(dá)出漏風(fēng)率與煙氣側(cè)進(jìn)入的空氣質(zhì)量與煙氣質(zhì)量的關(guān)系，簡單闡述了空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率變化對(duì)排煙溫度的影響。文章最后，筆者簡單敘述了空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率偏差帶來的故障，以便相關(guān)工作人員重視空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率對(duì)排煙溫度帶來影響，對(duì)鍋爐效率帶來的影響，提出了防范空預(yù)器漏風(fēng)率偏差的相應(yīng)措施，進(jìn)而改善預(yù)熱器漏風(fēng)率的偏差，降低企業(yè)成本投入，提高發(fā)電效率，促進(jìn)企業(yè)快速發(fā)展。

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