1、1电站锅炉空气预热器能源与环境学院2015年4月2 定义定义 利用烟气的热量来加热燃烧所需空气的热交换设备 分类分类 容克式空气预热器（受热面旋转） 回转式空气预热器 烟气换热器/GGH 风罩式空气预热器（风罩旋转） 管式空气预热器 应用应用 回转式空气预热器大型机组普遍使用容克式空气预热器 管式空气预热器大多应用于几十兆瓦的小机组上空气预热器概述空气预热器概述 3空气预热器概述空气预热器概述 4空气预热器概述空气预热器概述5空气预热器概述空气预热器概述 电站锅炉系统中的空气预热器电站锅炉系统中的空气预热器6空气预热器概述空气预热器概述7空气预热器概述空气预热器概述 回转式空气预热器的优点回转
2、式空气预热器的优点（与管式空气预热器相比）1、回转式空气预热器由于其传热面密度高达500m2/m3，因而结构紧凑，占地面积小，其体积约为同容量的管式空气预热器的1/10；2、质量轻，因管式空气预热器的管子壁厚为1.5mm，而回转式空气预热器的蓄热板厚度不过0.51.25mm，而且蓄热板布置很紧凑，故回转式空气预热器金属耗量约为同容量管式空气预热器的1/3；3、回转式空气预热器布置灵活方便，使锅炉本体容易得到合理的布置方案；4、在同样的外界条件下，回转式空气预热器因其受热面金属温度较高，因而低温腐蚀的危险较管式空预器轻。 漏风量大，一般管式空气预热器的漏风量不超过5，而回转式空气预热器在状态良好
3、时为810，密封不良时达2030。同时，其结构复杂，制造工艺要求高，运行维护工作多，检修也复杂。回转式空气预热器的缺点回转式空气预热器的缺点（与管式空气预热器相比）8回转式空气预热器的设计回转式空气预热器的设计 已知已知1、排烟温度2、热风温度3、进口烟温4、总风量1、传热面积2、传热系数3、介质流速4、转子转速未知未知空预器最重要性能指标：空预器最重要性能指标：漏风率漏风率漏入空气预热器烟气侧的空气质量与进入该烟道的烟气质量之比率 9回转式空气预热器的结构回转式空气预热器的结构 结构分类结构分类二分仓二分仓三分仓三分仓四分仓四分仓10回转式空气预热器的结构回转式空气预热器的结构 典型三分仓结
4、构典型三分仓结构11回转式空气预热器的结构回转式空气预热器的结构 驱动方式驱动方式围带驱动围带驱动中心驱动中心驱动12回转式空气预热器的结构回转式空气预热器的结构围带驱动围带驱动代表厂家：上海锅炉厂代表厂家：上海锅炉厂13回转式空气预热器的结构回转式空气预热器的结构中心驱动中心驱动代表厂家：代表厂家：Howden（豪顿）（豪顿）14回转式空气预热器的结构回转式空气预热器的结构 序号序号 项目项目 围带驱动围带驱动 中心驱动中心驱动 1 传动平稳性传动平稳性 稍差，不利于密封稍差，不利于密封 较平稳，利于密封较平稳，利于密封2 布置位置布置位置 周边，检修方便周边，检修方便 热端梁上，检修空间小
5、热端梁上，检修空间小 3 齿轮受力齿轮受力 很小很小 10倍于围带传动（断齿事故多）倍于围带传动（断齿事故多） 4 工作环境工作环境 室温，清洁室温，清洁 高温，多灰高温，多灰 5 传动效率传动效率 90% 75-90% （2级蜗轮传动）级蜗轮传动） 6 安全余量安全余量 2-3倍倍 (马达功率余量马达功率余量) 1.5倍倍 7 运行电流运行电流 10A 左右（左右（30万机组）万机组） 和围带传动相当和围带传动相当 8 启动特性启动特性 无切换要求无切换要求 有切换要求，必须用变频控制有切换要求，必须用变频控制 9 锅炉启动锅炉启动 同步同步 要求锅炉慢速启动要求锅炉慢速启动 10 漏风影响
6、漏风影响 约增加约增加0.2%0.3%的漏风率的漏风率 可以忽略不计可以忽略不计 围带驱动和中心驱动的比较围带驱动和中心驱动的比较15回转式空气预热器的结构回转式空气预热器的结构 密封形式密封形式16回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装17回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装18回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装19回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装20回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装21回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装22回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装23回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装24回转式空气预热器
7、的安装回转式空气预热器的安装25回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装26回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装27回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装28回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装29回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装30回转式空气预热器的安装回转式空气预热器的安装31常见问题常见问题漏风漏风 漏风组成漏风组成32常见问题常见问题漏风漏风 漏风的危害漏风的危害 增加三大风机电耗增加三大风机电耗 锅炉排烟损失的增大锅炉排烟损失的增大 影响受热面换热影响受热面换热 并可能影响磨煤机的出力并可能影响磨煤机的出力 严重时影响机组出力严重时影响机组出力
8、烟气流速增加烟气流速增加 除尘器效率下降除尘器效率下降 下游设备磨损增加下游设备磨损增加33常见问题常见问题漏风漏风 漏风原因分析漏风原因分析蘑菇状变形蘑菇状变形热端最大间隙：热端最大间隙：300MW大于10mm600MW大于25mm1000MW50mm左右 空气预热器漏风现状：空气预热器漏风现状： 一般工况良好时为6%8%，密封不良时为10%20%。34常见问题常见问题漏风漏风 漏风间隙的形成漏风间隙的形成其他因素安调偏差、间隙计算偏差、密封面（扇形板、弧形板）变形、中心筒漏风等。空预器在热态运行中,转子上下存在较大的温差,热端温度高,转子径向膨胀大，冷端温度低,径向膨胀小；同时,中心轴向上
9、膨胀。另外,当转子温度升高后转子的刚性会降低,加之转子本身重量很大，会出现转子外围向下的“蘑菇状”变形。转子的这种“蘑菇状”变形规律可近似描述为: Y = 0. 006 ( T/ H) R2式中: Y 为转子变形量，mm； T 为转子冷热端温差，； H 为转子高度，m； R 为转子半径，m。35常见问题常见问题漏风漏风 漏风控制的理论基础漏风控制的理论基础漏风漏风 =直接漏风（占直接漏风（占65%85%）+ 携带漏风（占携带漏风（占15%35%） 直接漏风 = K * A * (*P/Z)0.5 携带漏风 = n * * Vr减小直接漏风方法： 减小间隙面积A、减小压差P减小携带漏风方法： 降
10、低转速n、缩小转子容积Vr携带漏风影响的漏风率一般仅为1%左右目前控制漏风的方法均为减小直接漏风部分即从减小 和 入手36常见问题常见问题漏风漏风 主要漏风控制技术主要漏风控制技术 漏风控制系统（漏风控制系统（LCS） 代表厂家：三大主机厂 固定密封（多重密封）固定密封（多重密封） 代表厂家：Howden（豪顿） 柔性密封（弹簧密封）柔性密封（弹簧密封） 代表厂家：北京华能达 四分仓设计四分仓设计 主要应用于CFB（循环流化床）37常见问题常见问题漏风漏风 漏风控制系统（漏风控制系统（LCS）38常见问题常见问题漏风漏风 漏风控制系统（漏风控制系统（LCS）39常见问题常见问题漏风漏风 漏风控
11、制系统（漏风控制系统（LCS）的问题）的问题基于安全性的基于安全性的“木桶效应木桶效应”投运率低，大多电厂弃用投运率低，大多电厂弃用40常见问题常见问题漏风漏风 固定密封（多重密封）固定密封（多重密封）41常见问题常见问题漏风漏风 固定密封（多重密封）固定密封（多重密封）密封形式密封形式单密封单密封双密封双密封三密封三密封直接漏风减少/约30约40漏风率865.542常见问题常见问题漏风漏风 固定密封（多重密封）优点固定密封（多重密封）优点密封性能较稳定密封性能较稳定43常见问题常见问题漏风漏风 固定密封（多重密封）缺点固定密封（多重密封）缺点未解决热端未解决热端“三角漏风三角漏风”问题问题冷
12、态预留动静间隙中心轴处向上膨胀转子外侧向下变形热态满负荷时，除热端外侧还存在明显的三角形漏风区域，其余部位间隙都已变得很小44常见问题常见问题漏风漏风 柔性密封（弹簧密封）柔性密封（弹簧密封）空预器柔性接触式密封技术（国家发改委推荐技术）空预器柔性接触式密封技术（国家发改委推荐技术）45常见问题常见问题漏风漏风 柔性密封（弹簧密封）的不足柔性密封（弹簧密封）的不足磨损失效 滑动摩擦，容易磨损失效滑动摩擦，容易磨损失效 变形补偿量不足变形补偿量不足10mm10mm 可靠性差，如限位销断裂可靠性差，如限位销断裂46常见问题常见问题漏风漏风 四分仓设计四分仓设计47常见问题常见问题堵灰堵灰 堵灰机理
13、堵灰机理烟气中烟气中 凝结在受热面上凝结在受热面上产生低温腐蚀产生低温腐蚀腐蚀引起积灰腐蚀引起积灰积灰加剧腐蚀积灰加剧腐蚀最后导致堵灰最后导致堵灰硫酸氢铵硫酸氢铵硫酸蒸汽硫酸蒸汽48常见问题常见问题堵灰堵灰 传热元件波形传热元件波形 传热元件斜波纹与气流方向成一传热元件斜波纹与气流方向成一 定夹角可增强气流扰动，改善传定夹角可增强气流扰动，改善传 热效果热效果 封闭流道、贯穿型的传热元件有封闭流道、贯穿型的传热元件有 利于减轻堵灰利于减轻堵灰49常见问题常见问题堵灰堵灰 换热元件镀搪瓷换热元件镀搪瓷强耐腐蚀性强耐腐蚀性具有柔韧性具有柔韧性表面易于清洁表面易于清洁延长使用寿命延长使用寿命50常见
14、问题常见问题堵灰堵灰 吹灰系统吹灰系统51常见问题常见问题二次燃烧二次燃烧 消防水系统消防水系统烟道内积存未完全燃尽的可燃物，当温度逐渐升高并有足够氧量烟道内积存未完全燃尽的可燃物，当温度逐渐升高并有足够氧量的条件下，这些可燃物发生自燃。的条件下，这些可燃物发生自燃。52漏风测试及技术经济分析漏风测试及技术经济分析 漏风测试漏风测试 技术经济分析技术经济分析漏风率漏风率AL：漏入空预器烟气侧的空气质量与进入空预器的烟气质量的比率。：漏入空预器烟气侧的空气质量与进入空预器的烟气质量的比率。漏风系数漏风系数：空预器出口烟气的过量空气系数：空预器出口烟气的过量空气系数”与空预器进口烟气的过量与空预器
15、进口烟气的过量 空气系数空气系数之差。之差。=21/(21-O2)漏风率与漏风系数间的换算为：漏风率与漏风系数间的换算为： AL = / 90% 空气预热器漏风率每增加空气预热器漏风率每增加1，发电煤耗率增加，发电煤耗率增加0.20g/kWh。 火力发电厂节能评价与能源审计手册 P41 李青，张兴营，李学冰 编著 空气预热器漏风率每增加空气预热器漏风率每增加1，厂用电率增加约，厂用电率增加约0.1（绝对值）。（绝对值）。53关于关于GGH GGH，是烟气脱硫系统中的主要装置之一。它的作用是利用原烟气，是烟气脱硫系统中的主要装置之一。它的作用是利用原烟气将脱硫后的净烟气进行加热，使排烟温度达到露
16、点之上，减轻对进烟道将脱硫后的净烟气进行加热，使排烟温度达到露点之上，减轻对进烟道和烟囱的腐蚀，提高污染物的扩散度；同时降低进入吸收塔的烟气温度，和烟囱的腐蚀，提高污染物的扩散度；同时降低进入吸收塔的烟气温度，降低塔内对防腐的工艺技术要求。降低塔内对防腐的工艺技术要求。 在上世纪在上世纪8090年代，对年代，对FGD工艺的性能有一个逐步深化的过程，当工艺的性能有一个逐步深化的过程，当时认为烟气通过时认为烟气通过GGH加热之后，烟温升高，可以降低脱硫后烟气对下加热之后，烟温升高，可以降低脱硫后烟气对下游设备的腐蚀倾向。游设备的腐蚀倾向。但是，经过此后的实践证明，由于烟气在经过但是，经过此后的实践证明，由于烟气在经过GGH加热之后，烟温仍然低于其酸露点，仍然会在下游的设备中产生加热之后，烟温仍然低于其酸露点，仍然会在下游的设备中产生新的酸凝结。不仅如此，由于随温度上升液体的腐蚀性会大大增强，烟新的酸凝结。不仅如此，由于随温度上升液体的腐蚀性会大大增强，烟温升高更加剧了凝结液的腐蚀倾向，使得经温升高更加剧了凝结液的腐蚀倾向，使得经GGH加热后的烟气有更强加热后的烟气有更强的腐蚀性。的腐蚀性。因此认为采用因此认为采用GGH后可以不对下游烟道和烟囱进行防腐的后可以不对下游烟道和烟囱进行防腐的概念是错误的。概念是错误的。
