基于空氣預熱器漏風率偏差的排煙溫度影響研究

基于空氣預熱器漏風率偏差的排煙溫度影響研究

李西雷

（內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司，內蒙古 托克托 010206）

摘 要：目前，我國火力發電仍然是我國電力廠的主要模式，而空氣預熱器則是與鍋爐密不可分的一個元器件。空氣預熱器，該裝置主要是利用鍋爐等裝置的排煙熱量對其進行預熱的一種換熱器設備。該設備的作用是降低鍋爐等設備的排煙溫度，提高熱效率，使燃料便于燃燒且保障燃燒穩定，提高燃料效率。當空氣預熱器的漏風率出現偏差時，對排煙溫度與鍋爐效率的影響較大，本文通過對空氣預熱器不同部位的漏風率變化對換熱影響的機理，探析漏風率變化對排煙溫度與鍋爐效率的影響。

關鍵詞：空氣預熱器 漏風率 排煙溫度 影響

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）11-0-02

前言

在各種不同的空氣預熱器中，三分倉回轉式空氣預熱器被廣泛應用于電廠鍋爐中，三分倉主要包含有一次風側、二次風側與煙氣側，漏風現象多發生在一次風向煙氣側泄露與二次風向煙氣側泄露，其漏風率變化對鍋爐排煙溫度與鍋爐熱效率的影響較大，準確定量空氣預熱器不同部位漏風率變化對排煙溫度的影響，能夠提高空氣預熱器的日常運行維護與檢修，保障鍋爐熱效率的準確計算，保障了鍋爐機組節能潛力的挖掘[1]。基于此，筆者以多年工作經驗對空氣預熱器實際運行中的漏風率對鍋爐排煙溫度的影響進行分析，并推導出空氣預熱器漏風率變化對鍋爐排煙溫度影響的計算公司，明確了空氣預熱器漏風率變化對排煙溫度影響的機理。

一、回轉式空氣預熱器的工作原理、漏風形成與漏風率計算

1.空氣預熱器的工作原理

本文主要探討空氣預熱器漏風率偏差對排煙溫度的影響，因回轉式空氣預熱器對其影響較大，本文以該種空氣預熱器進行探討。回轉式空氣預熱器即表示轉動機械，又代表受熱面，是一種蓄熱式的空氣預熱器[2]。該空氣預熱器利用空氣與煙氣交替流過金屬受熱面，以達到加熱空氣的目的，可分為受熱面轉動與風罩轉動兩種。以某新建電廠鍋爐空預器來講，該空預器是受熱面轉動的三分倉預熱器，將加工成波紋狀的金屬蓄熱元件緊密放入圓筒形轉子的扇形倉格內，轉子由驅動裝置帶動，繞中心軸轉動，轉子內包含空氣與煙氣兩種通道，且兩種通道互通。當溫度較高的煙氣流轉至轉子的煙氣通道內，則煙氣將施放熱量給金屬蓄熱元件，降低排煙溫度；當金屬蓄熱元件隨轉子轉至空氣區域，并將原件內熱量施放至空氣中，提高風溫。轉子每轉一圈，則完成一個循環，冷、熱氣流不斷隨轉子進行交換，繼而達到加熱冷空氣，降低排煙溫度的最終目的[3]。

2.空氣預熱器漏風的形成

空氣預熱器結構的熱點以及工作環境帶來了漏風這一必然結果。在回轉式空氣預熱器中，煙氣是負壓，空氣正壓，空預器是一種轉動機械，當其轉動時，將會帶來一定的間隙[4]。在壓力差與空預器本身轉動帶來的間隙下，空氣被壓至煙氣區域，即為漏風。同時，空氣預熱器的轉子在熱態運行時將會改變預熱器冷卻狀態下調整好的間隙。在預熱器的熱態運行中，煙氣由上端，空氣由下端兩者你行進入轉子，兩者進行熱交換期間，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，轉子變形，造成漏風間隙擴大。

3.三分倉空氣預熱器漏風率計算

回轉式空氣預熱器漏風率是漏入空氣預熱器煙氣側的空氣質量與進入煙氣側的煙氣質量間的比。漏風率計算公式：

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

在上述公式中，AL為漏風率，%

my'、myn 分別為 煙道進口煙氣質量與出口煙氣質量，mg/m?，mg/kg

mk'、mkn 分別為空氣預熱器進口空氣質量與出口煙氣質量，mg/m?，mg/kg

△mk 為漏入空氣預熱器煙氣側空氣質量，mg/m?，mg/kg

由公式可知，當空氣預熱器的漏風率發生變化，則漏入空氣預熱器煙氣側的空氣質量或者煙氣質量將會發生變化，繼而影響空氣預熱器的排煙溫度，影響鍋爐效率。

二、空氣預熱器漏風率偏差對排煙溫度的影響

筆者所在企業是一大型發電廠，其應用的大容量鍋爐機組普遍采用三分倉回轉式空氣預熱器，以此提高熱效率，促進企業發電的效率。在鍋爐機組運行發電期間，由于煙氣側受到引風機抽吸的影響，煙氣側的壓力處于微負壓狀態。并且，由于空氣預熱器的二次風側均受到送風機的影響，壓力升高，風側與煙氣側之間壓力的不同，當空氣預熱器運轉時，空氣通過間隙進入煙氣側不可避免[5]。當空氣預熱器動靜間隙相同時，空氣預熱器冷端空氣與煙氣之間的壓力差與空氣密度將遠大于預熱器熱端空氣與煙氣間的差距以及空氣密度。由此可見，當預熱器動靜間隙相同，空氣預熱器冷端漏風量遠大于熱端漏風量，對排煙溫度影響較大。

實際上，因空氣預熱器冷端漏風并未參與進換熱，漏風冷卻的機理較為簡單，主要為：漏風由壓力高的空氣側流轉至壓力較低的煙氣側，致使煙氣側總煙量增加，漏入煙氣側的冷空氣直接冷卻了鍋爐的排煙溫度，空氣預熱器排煙溫度降低。

在空氣預熱器運行過程中，漏風率的變化直接引起了空氣冷卻煙氣強度的變化，排煙溫度隨之發生變化。因此，當空氣預熱器漏風率出現偏差時，將會直接影響空氣預熱器的排煙溫度。假設空氣預熱器的進口煙氣溫度、進口空氣溫度不變，空氣預熱器出口排煙溫度在基準工程與實際工程中溫度相同，即為理想型無漏風的排煙溫度，則基準工程與實際工程之間的不同的原因是空氣預熱器冷端漏風量不同，導致空氣預熱器真實出口的排煙溫度發生變化。

三、空氣預熱器漏風率偏差帶來的故障

1.堵灰

低溫腐蝕與冷端堵灰是空氣預熱器冷端漏風帶來的主要故障，低溫腐蝕將會導致空預器受熱面金屬板出現破裂穿孔現象，造成空氣大量泄漏至煙氣區域，導致送風不足，鍋爐內部燃燒惡化，對排煙溫度帶來較大影響，繼而影響了鍋爐效率。并且，腐蝕現象加重了鍋爐積灰，加大了煙氣通道的阻力，影響了引風機的應用效率，影響了鍋爐燃燒室負壓的維持，影響了鍋爐的安全運行，增大了電廠發電的投入成本。endprint

2.腐蝕

在鍋爐燃燒過程中，煙氣內部含有水蒸氣與硫酸蒸汽，當煙氣進入空氣預熱器中，煙氣溫度降低，并接觸溫度較低的受熱面金屬板，當受熱面溫度接近煙氣硫酸露點，則硫酸蒸汽將會在金屬板上凝結，進而腐蝕金屬板，而預熱器的漏風率偏差將會降低煙氣溫度，進而加劇腐蝕現象，影響了鍋爐效率。可見漏風率偏差影響排煙溫度后對設備帶來的危害。

3.磨損

當鍋爐燃燒固體燃料過程中，煙氣內部將會含有大量的飛灰顆粒，這些飛灰顆粒在高速的煙氣帶動下，當煙氣與空氣間進行對流交換期間，直接大力沖刷受熱面，進而磨損管壁表面。尤其是在低溫受熱面中，煙氣溫度地下，飛灰顆粒出現硬化現象，帶來的磨損現象更加嚴重。

四、三分倉空氣預熱器防范漏風率偏差的措施

在鍋爐選型期間，相關人員應選擇適當的磨煤機，燃燒器以及受熱面，降低鍋爐受熱系統的阻力，防止尾部結露現象。（1）在空氣預熱器設計過程中，技術人員應為空氣預熱器裝置吹灰器、水沖洗裝置以及風壓測量管道，避免預熱器出現堵灰、腐蝕現象，提高空氣預熱器的質量。（2）在空氣預熱器操作過程中，相關人員應保障吹灰器裝置連續運行，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，防止空預器膨脹，增大漏風率。（3）在空氣預熱去檢修階段，首先，鍋爐停止運行時，應根據其運行周期數進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受熱面的影響；其次，調整空預器熱端徑向密封片，降低漏風率；最后，保障軸向密封板質量，最好采用廠家提供配套密封板，在安裝過程中調整間隙，在冷端元件裝卸門加裝填料后，工作人員應保障其的密閉性良好。

結語

文中主要講述了回轉式空氣預熱器的工作原理與漏風的形成，作者通過自身工作經驗，計算出空氣預熱器漏風率的公式，并在文中表達出漏風率與煙氣側進入的空氣質量與煙氣質量的關系，簡單闡述了空氣預熱器漏風率變化對排煙溫度的影響。文章最后，筆者簡單敘述了空氣預熱器漏風率偏差帶來的故障，以便相關工作人員重視空氣預熱器漏風率對排煙溫度帶來影響，對鍋爐效率帶來的影響，提出了防范空預器漏風率偏差的相應措施，進而改善預熱器漏風率的偏差，降低企業成本投入，提高發電效率，促進企業快速發展。

參考文獻

[1]王艷紅， 李勇， 劉洪憲，等. 空氣預熱器漏風率變化對鍋爐效率的修正計算[J]. 化工機械， 2014， 41（5）：54-54.

[2]王艷紅， 李勇， 劉洪憲，等. 基于空氣預熱器漏風率偏差的排煙溫度影響研究[J]. 鍋爐技術， 2015， 46（5）：5-9.

[3]王森， 牛翔宇， 劉衛平，等. 管式空氣預熱器漏風率對鍋爐效率影響的探討[J]. 天津電力技術，2015（1）：59-60.

[4]黃巧賢，鄭文賢，葉向榮.空氣預熱器漏風率對鍋爐熱效率的影響及分析[J]. 中國標準化， 2017（4）：23-23.

[5]杜艷青，張春暉，楊迪.回轉式空氣預熱器冷端漏風原因分析及控制措施[J]. 華電技術， 2016， 38（4）：15-17.endprint