影響鍋爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器運(yùn)行的因素

摘 要：空氣預(yù)熱器是大型鍋爐機(jī)組的重要組成部分，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器分具有結(jié)構(gòu)緊湊、單位體積受熱面積大，節(jié)約金屬耗材的特點，因此在大型鍋爐機(jī)組中的得到了廣泛的應(yīng)用。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器因為自身結(jié)構(gòu)和自身的特點，運(yùn)行中容易出現(xiàn)漏風(fēng)及二次燃燒、磨損、積灰等問題，嚴(yán)重的會影響鍋爐機(jī)組的安全運(yùn)行。本文從回轉(zhuǎn)式空熱器構(gòu)造及工作原理出發(fā)，分析了回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器運(yùn)行中影響因素。通過對這些影響因素的分析，希望可以給鍋爐運(yùn)行及設(shè)計人員一些啟示，更好的改善這些問題，保證鍋爐的安全正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器；運(yùn)行；二次燃燒

1、空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)及原理

我國大型機(jī)組均采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器由受熱面旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，它是由轉(zhuǎn)動的圓筒型轉(zhuǎn)子和固定外殼組成。轉(zhuǎn)子是受熱面，它被分為許多倉格，里面裝有蓄熱板，扇形頂和底板將轉(zhuǎn)子分為煙氣通道和空氣通道。當(dāng)受熱處于煙氣側(cè)時，蓄熱板吸收煙氣熱量，并將熱量積蓄起來，等到轉(zhuǎn)至空氣側(cè)時，蓄熱板再把儲存的熱量放給空氣，自身溫度降低。受熱面不斷旋轉(zhuǎn)，熱量便不斷從煙氣傳給空氣，空氣得到加溫，煙氣得到冷卻，這就是回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的工作原理。

2 影響空預(yù)器正常運(yùn)行的因素

2.1 空氣預(yù)熱器漏風(fēng)

外殼是其靜止部件，運(yùn)動部件是轉(zhuǎn)子，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器主要由這兩種動靜部件組成，由于動靜部件不能接碰么間就會存在有間隙，漏風(fēng)化是通過這種縫隙為其渠道。漏風(fēng)的主要動力就是因為空氣和煙氣之間存在壓力差，空氣側(cè)壓力要高很多，煙氣側(cè)壓力卻比較低，原因就是空氣預(yù)熱器處于鍋爐中風(fēng)道的進(jìn)口和煙氣的出口，進(jìn)口壓力最高，出口壓力最低。漏風(fēng)的其中一種直接漏風(fēng)是由于壓差作用于間隙造成的漏風(fēng)。另一種漏風(fēng)是由于轉(zhuǎn)子內(nèi)本身結(jié)構(gòu)特定需要存在固有容積造成的漏風(fēng)，即結(jié)構(gòu)漏風(fēng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，由于存在容積攜帶氣體情況會有兩側(cè)氣體相混合。分為結(jié)構(gòu)漏風(fēng)、直接漏風(fēng)、間隙漏風(fēng)三種。①結(jié)構(gòu)漏風(fēng)：結(jié)構(gòu)漏風(fēng)是空預(yù)器滿足換熱的固有漏洞，是其結(jié)構(gòu)造成的固有特點。結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量與轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子內(nèi)容積成正比，如結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量公式所示：

式中： ——結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量，m3/s

D______為轉(zhuǎn)子內(nèi)徑，m；

Y______為轉(zhuǎn)子內(nèi)金屬所占容積份額

h______為轉(zhuǎn)子高度，m

d______為中心通直徑，m

n______為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度，r/min

所以，在滿足換熱性能的前提下，換熱器應(yīng)該盡量在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，這樣做可降低換熱器的結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量。另外諸多實驗己經(jīng)證明在換熱器轉(zhuǎn)速在大于一定的數(shù)值的時候，提高轉(zhuǎn)速對增加傳熱已經(jīng)沒有影響。值得一提的是增加y值即，即增加金屬所占容積份額，也就是在轉(zhuǎn)子內(nèi)部應(yīng)該盡量充滿蓄熱的波紋板不要留有太多的剩余空間，另外還需要降低轉(zhuǎn)子高度h。②轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，外殼靜止，動靜之間，在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器工作時由于不能碰撞必然存在微小的間隙。③直接漏風(fēng)：是空氣預(yù)熱器的主要漏風(fēng)方式，結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量相比么下占有的預(yù)熱器總漏風(fēng)量比例也就相對較少。空預(yù)器內(nèi)部漏風(fēng)就是由于間隙兩側(cè)的流體壓力、溫度和流速差異。

2.2 低溫腐蝕

低溫腐蝕一般講來就是硫酸蒸汽的露點腐蝕，雖然說硫酸蒸汽氣象時對金屬沒有腐蝕作用，但是一旦硫酸蒸汽和水蒸氣在壁面上凝結(jié)形成硫酸溶液時就會對金屬有劇烈的腐蝕作用。在電廠運(yùn)行中煙氣中水蒸氣含量大約為8%-16%，純水蒸汽的露點相對于硫酸蒸汽的凝結(jié)溫度很低，只要煙氣中只需要含有微量的硫酸蒸汽，露點就會明顯提升。鍋爐的排煙溫度考慮到經(jīng)濟(jì)效益一般低于150℃，因此低溫腐蝕一般發(fā)生溫度最低的空氣預(yù)熱器出口位置。低溫腐蝕最嚴(yán)重后果造會成預(yù)熱器轉(zhuǎn)子板面金屬的破裂穿孔，低溫?zé)煔鈧?cè)會泄漏進(jìn)大量的一二次風(fēng)，致使鍋爐送風(fēng)不足氧氣過量系數(shù)不足，相應(yīng)的就會使?fàn)t、爐膛內(nèi)部燃燒不充分，鍋爐效率急劇降低，同時腐蝕加重積灰，造成煙道阻力增大，引風(fēng)機(jī)風(fēng)力不足支持正常燃燒，鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行受到嚴(yán)重影響。

2.3磨損

當(dāng)燃料是固體燃料時，高速的煙氣中會攜帶可觀的飛灰和燒結(jié)灰碎片進(jìn)入對流受熱面，由于兩相流流速高，飛灰就會高流速沖擊受熱面管壁，因此造成對流受熱面沖刷碰撞磨損。如果在受熱面?zhèn)鳠嵝Ч缓脺囟忍停率篃煖叵陆担w灰硬化，加上飛灰流速很快，就會更容易碰撞接觸發(fā)生磨損，嚴(yán)重的會造成破裂。受熱面受到煙氣攜帶物的沖擊碰撞可按沖擊方向分兩種：第一種是法向撞擊，第二種是斜向撞擊：前一種由于直接沖向壁面引起撞擊磨損，后一種力可正交分解成平行于受熱面的切向力和平行截面法向量的垂直力。切向力會引起摩擦磨損，垂直力則引起撞擊磨損。由于灰粒大部分都是斜向撞擊受熱面，所W來講覺熱面既會受撞擊磨損，又會受摩擦磨損，沖擊角a決定了這兩者的大小，計算可得到，當(dāng)a在30°到50°之間的時候，磨損就會變得最為嚴(yán)重。

2.4空預(yù)器堵灰

堵灰就是當(dāng)換熱元件壁溫低于酸露點時，硫酸蒸汽在壁面上凝結(jié)形成酸液，酸液粘附煙氣中的飛灰，由此導(dǎo)致?lián)Q熱器流動通道被堵塞。堵灰和低溫腐蝕是空預(yù)器中相互影響成惡性循環(huán)的問題，積灰腐蝕相互加劇、影響，最終導(dǎo)致?lián)Q熱器堵灰。鍋爐運(yùn)行過程中由于氣體流速較快燃煤鍋爐爐膛的飛灰不可避免地會被攜帶進(jìn)入對流換熱通道內(nèi)，由此便會在對流受熱面上積灰。由于煙氣在這些部位的溫度低于煤灰的軟化溫度，所W沉積物大多W固態(tài)飛灰顆粒堆積形成，可能會少部分粘滯在換熱器的表面外。積灰、堵灰的存在對鍋爐的正常運(yùn)行經(jīng)常會帶來一系列不利影響。

3 結(jié)語

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的設(shè)備運(yùn)行狀況不同，存在影響運(yùn)行的原因也不同。如何減少這些因素的影響，應(yīng)是火力發(fā)電廠不斷探索并加以解決的問題，通過不斷的經(jīng)驗積累和改良，取得了顯著的成效，這些經(jīng)驗可為有同類設(shè)備的單位提供參考。

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作者簡介：

陳濤（1978.10）男，漢族，東北電力大學(xué)，火電廠集控運(yùn)行專業(yè)，大專，從事鍋爐檢修管理工作。