空气加热器范文
空气加热器范文（精选9篇）
空气加热器 第1篇
按照美国联邦测试规程FTP-75测试计算, 在发动机起动后, 配有三元催化转化器的汽油机约80 %的HC、CO排放是在冷起动阶段产生的[1]。因此, 有必要对汽油机冷起动排放进行深入的研究和有效的控制。在汽油机低温冷起动时, 转速低, 气缸、进气道、进气、燃油等温度低, 燃油蒸发性差, 混合气形成质量差, 容易造成失火, 燃烧不充分, 这是造成HC排放高的重要原因[2]。对发动机实施进气预热可以有效降低冷起动排放[3,4,5,6]并快速顺利起动。提高进气温度可用电加热或空气加热器加热, 但是两者均存在一定的不足[7]。前者电加热耗电量大。低温时蓄电池本身电力下降, 大功率的加热装置势必加剧蓄电池消耗, 影响其寿命甚至造成起动失败。传统的空气加热器是采用电热塞引燃燃油, 存在预热时间长、耗电量大、容易积碳、可靠性差等不足。另外, 如在高原地区使用, 因低温、缺氧、气压低, 使点火燃烧存在一定的困难[8]。为有效控制汽油机冷起动排放, 寻求新的进气加热装置非常必要。本文使用快速空气加热器 (RAH) 实现减少汽油机冷起动排放的目标。
1 快速空气加热器
根据汽油机的控制策略, 起动前汽油泵已经开始工作, 借助汽油泵作为加热器燃料供应装置。基于“即喷即着”的原则, 加热器采用了“低压喷射汽油+高压点火”的方式, 不仅可以满足快速起燃的要求, 还充分利用了汽油机本身装置, 减少了加热器复杂程度, 节约制造成本。为保证稳定燃烧, 加热器配有足够强度的旋流风。当旋流强度足够大时, 在气流内部建立回流区, 一部分高温烟气便反向流回燃烧器出口, 并被旋流卷入。在火道内烟气如此不停地循环流动, 起到了不断地加热燃油空气混合物和连续点火的作用, 从而保证了燃烧稳定, 使初次点火也十分容易。
空气加热器由进排气系、供油系、点火系、燃烧系、热交换器及电控系统等组成。除控制器和供油系外, 其它部件均安装于加热器本体。风扇由12 V的直流电机带动。加热器结构示意图如图1所示。加热器主要技术参数:功率6.34 kW, 起动耗电量45 W, 耗油量0.72 L/h, 热风排量40 kg/h。
进排气系统由进气口、风扇、配风器及排气口组成, 调节进气口风门开度控制进风量。采用电机驱动风扇, 进口空气分成两路:一路是助燃空气, 经过导流槽, 进入燃烧室燃烧, 废气经排气夹层由排气口排出;另一路是冷却空气, 进入换热层, 被燃烧室外壁和排气夹层内壁同时加热后由暖风出口送出。供油系统由燃油泵、进油管、燃油滤清器、电磁阀、喷嘴组成, 其中燃油泵和燃油滤清器由汽油机本身提供, 喷嘴采用空心圆锥喷嘴。电子点火系由高压点火包、点火电极和电极座等组成, 电子点火系工作时, 在点火电极间产生高达15 000 V的高压脉冲火花。燃烧室以圆柱形芯筒为主体, 气流在配风器的作用下与燃料混合并实现扩散燃烧。电控系统由单片机实现程序控制和保护控制等功能。
2 试验装置
试验用机为排量1.6 L的进气道多点电喷汽油机。在燃油滤清器后管路上加1个三通阀, 引出具有一定压力的燃油供给空气加热器使用。加热器暖风出口与发动机进气管相连接, 使加热器构成发动机进气系统的一部分, 充分利用空气加热器的余热, 保证在起动过程短时间内进气温度不会下降。
试验装置包括硬件系统 (加热器、发动机、测功机、排放仪等) 和瞬态测控软件系统 (发动机数据采集系统和发动机冷起动排放采集系统) 。主要测试设备:EIM0301水力测功机和EIM0301DP测控机, 可进行发动机多参数数据采集并存盘;FCM-05瞬态自动油耗仪;FGA-4015五组分排放分析仪, 排放分析仪与测控机采用RS232串口通讯, 配以LabVIEW应用软件, 完成瞬态排放采集。试验装置如图2所示。
3 试验结果与分析
试验大气环境:温度-2 ℃, 大气压力0.101 MPa。发动机起动前, 进气温度为9 ℃。发动机冷起动试验工况:起动后进入怠速工况。图3是加热器在喷油压力为0.35 MPa、燃油消耗量为0.7 L/h燃用汽油时测得的排放曲线。从图3可看出, 在32 s内, HC排放先增后减, 在一定的范围内波动, 排放相对较低;CO排放逐渐上升;因燃烧条件的改善NOx排放逐渐增加。加热器的主要任务是完成进气预热并储存一定的热量, 在较短的加热时间内, HC和CO的排放量较少;冷起动排放法规中未要求对NOx进行检测, 在较短的时间内排量也不多。所以试验时加热器这部分排放未计入发动机冷起动排放中。
图4是发动机进气温度的变化曲线。在加热过程的前20 s内进气温度近似呈线性上升, 加热32 s可达30 ℃。此时停止加热并起动发动机, 蓄积在加热器内的大量余热被吸入发动机, 进气温度逐渐上升, 60 s后达到最高温度84 ℃, 在此数值上下波动并维持一段时间后开始逐渐下降, 但仍能保持进气在70 ℃左右。由此可以看出, 加热时间控制在32 s, 就可以得到较满意的进气初始温度。
图5为发动机水温和排气温度。从图5可看出, 在发动机起动后的最初140 s内进气加热对出水温度影响较小, 此后进气加热对水温影响较大, 比原机水温略有增加。使用加热器后, 从起动开始排气温度就比原机要高, 2 min后增加更多。试验结果表明, 使用空气加热器对进气进行加热有利于提高发动机燃烧品质。
受到乙醇物化性质的影响, 燃用乙醇汽油 (E10) 时在冷起动阶段发动机运转不良, 会造成起动阶段排放恶化[9]。图6是采用加热前后燃用汽油和乙醇汽油时发动机冷起动排放试验对比图。表1是冷起动平均排放统计结果。与原机相比, 进气加热后, 在发动机起动最初的40 s内HC和CO平均排放分别下降46%和36.4 %, 在240 s内HC和CO平均排放分别下降42.5 %和12.5 %。同样对燃用乙醇汽油并采用进气加热, 与不加热比较, 在发动机起动最初的40 s内HC和CO平均排放分别下降33.4 %和11.1 %, 在240 s内HC平均排放下降30.7 %, CO平均排放未得到改善。
提高进气温度有利于燃油蒸发, 减少失火, 改善可燃混合气形成质量, 使燃烧更完全, 因此冷起动排放有所减少。因为乙醇汽化潜热比汽油大, 在同样的预热时间内, 燃用乙醇汽油时的混合气温度相对要低, 导致混合气形成质量相对要差, 所以进气加热降低冷起动排放效果不如燃用汽油。
4 结论
(1) 采用低压喷射、高压点火研制的快速空气加热器在加热过程中排放量较少, 起动耗能少, 能快速加热进气。加热32 s, 在发动机起动后怠速4 min仍能保持进气温度在70 ℃以上。
(2) 提高冷起动阶段的进气温度, 改善了燃烧品质, 发动机排气温度和冷却水温度均随之升高。
(3) 采用加热器预热进气是降低汽油机冷起动排放的有效方法。燃用汽油时在发动机起动后最初40 s内进气预热可使HC和CO排放分别降低46 %和36.4 %, 在同样的时间内燃用乙醇汽油时进气预热可使HC和CO排放分别降低33.4 %和11.1 %。相应在发动机起动后最初240 s内冷起动排放改善程度有所降低。
参考文献
[1]Carter R N, Pfefferle W C, Menacherry P.Laboratory evalua-tion of ultra-short metal monolith catalyst[C]//SAE 980672, 1998.
[2]Henein N A, Tagomori M K, Yassine M K, et al.Cycle-by-cycle analysis of HC emissions during cold start of gasoline en-gine[C]//SAE 952402, 1995.
[3]Bielaczyc P.Cold start emissions investigation at different am-bient temperature conditions//SAE 980401, 1998.
[4]Ludykar D, Whesterholm R, Alemen J.Cold start emissions at-22, -7, and 20℃ambient temperatures from a three-waycatalyst (TWC) car:regulated and unregulated exhaust compo-nents[J].The Science of the Total Environment, 1999, 235:65-69.
[5]Weilenmann M, Merkisz J.Regulated and nonregulated dieseland gasoline cold start emissions at different temperature[J].Atmospheric Environment, 2005, 39:2433-2441.
[6]姚春德, 倪培永, 姚广涛.进气预热降低汽油机冷起动排放的研究[J].内燃机学报, 2006, 24 (6) :494-499.Yao C D, Ni P Y, Yao G T.Emission reduction of gasoline en-gines during cold-start by preheating intake air[J].Transactionsof CSICE, 2006, 24 (6) :494-499.
[7]Murphy O J, Kukreja R T, Andrews C C.Electrically initiatedchemically heated catalytic converter to reduce cold-start emis-sions from automobiles[C]//SAE 1999-01-1233, 1999.
[8]李俊, 钟鼎华, 胡云俊.高原暖风机点火燃烧系统的试验研究[J].工业锅炉, 2005 (6) :29-31.Li J, Zhong D H, Hu Y J.Improvement research of ignitionand combustion system of plateau oil-fired warm air heater unit[J].Industrial Boiler, 2005 (6) :29-31.
检修锅炉空气预热器的安全措施 第2篇
2.严格贯彻执行安全规程和工作票制度，按照有关规定做好各项安全措施。
3.进入必须待空气预热器过热器温度降至60℃以下并检查空气预热器内尚未完全燃烧堆积的死角如果有应立即清除，并配戴好于本次施工相适应的劳动保护用品。
4.停一次风机、二次风机、引风机，并悬挂“禁止合闸，有人工作”标示牌。
5.对电焊的电源线、把子线进行严格检查防止导线裸露触电。
6.进入现场后仔细检查，确保无安全隐患方可施工，
7.打开相应的入孔门保持通风，以免电焊烟气伤人。
8.施工人员必须熟悉过热器设备的结构和部件的作用。
9.高空作业人员要系好安全带，严禁上下交叉作业，并防止高空落物。
10.检修结束后，检修人员一定要清理现场，清点好工具，以免遗留在施工现场影响过热器的工作特性。
11.在特别危险的场说要做好事故预想和急救措施。
12.照明要使用安全电压，电源线及行灯线绝缘要良好，工作现场要提供充足的照明。
13.空气预热器出口处设置标志外，应设专人监护，及时提醒施工工作人员并保持联系。
空气加热器 第3篇
关键词： 空气预热器；漏风率；密封改造
经济效益中图分类号：TK223.3+4引言元宝山发电有限责任公司四号600MW机组，选用哈尔滨锅炉厂HG-2023/17.5-HM11型亚临界控制循环汽包炉，配两台CE三分仓容克式空气预热器，空气预热器转子由36个装有蓄热元件的扇形仓格组成，转子正常转速1转/分，采用中心驱动，空预器漏风率的设计保证值为6%，机组于2007年10月投产运行。机组投产后，空预器的漏风率最高达20%，严重影响着机组的经济运行。在2009年机组检修中，采用豪顿华工程有限公司VN技术对空预器密封系统进行了技术改进，漏风率达到了设计要求，改造后经济效益显著。
一、设备简介
元宝山发电有限责公司#4机组（600MW）锅炉配两台CE三分仓容克式空气预热器，由哈尔滨锅炉厂自80年代引进美国ABB—；AIP公司技术设计制造的，其型号为33-VI（T）-2333-SMR，型式为三分仓、受热面回转。为减少风、烟系统之间的漏泄，一、二次风以及烟气侧之间均设有径向、轴向、环向及中心筒密封装置；同时配备扇形板密封自动调整装置，用来跟踪转子热变形，使得扇形板与转子径向密封片之间的密封间隙在运行过程中始终维持在整定的范围之内。
二、空气预热器密封系统存在的问题
1、预热器漏风率大转子密封装置设计有径向、轴向、中心筒和旁路密封，并为满足运行要求，设计有漏风自动控制系统。由于设计及安装缺陷等多种原因，漏风自动控制系统一直不能投运，以及径向密封间隙偏大等原因，导致的漏风率远远大于设计值6%。随着机组运行时间的增长，漏风率呈不断增长的趋势，改造前空气预热器漏风率已高达20%。
2、各种负荷下，送引风机及一次风机电耗偏大由于漏风率大，使锅炉效率降低；同时因漏风造成的锅炉引风机失速、排烟温度偏高、燃烧效率偏低等因素对机组的经济性影响更为严重。
3、漏风机理分析回转式空气预热器（以下简称空预器）的漏风一般情况下分为携带漏风和直接漏风。
携带漏风是空预器自身转动所引起，它与空预器转子的直径、高度、转速等因素有关。其漏风量一般情况下是不大的，当机组选用的空预器确定后，它的变化很小。携带漏风量可由式（1）计算，它约占空预器总漏风量的15%。直接漏风是由于空气侧与烟气侧间存在的静压差引起，它约占总漏风量的85%。由于回转式空气预热器动静部件间留有间隙，有压差作用时就会漏风。压力高的一次风同时向二次风和烟气侧漏风，压力较高的二次风也会向烟气侧漏风，直接漏风的大小由式（2）计算得出。Q1=n/60×；π；/4×；R2H（1-y）①Q2一κ；A（ρ；△；P）1/2②式中：Q1—；—；携带漏风量，m3/s；R—；—；转子直径，m；H—；—；转子高度，m；n—；—；转速，r/min；y—；—；蓄热板金属和灰污所占转子容积的份额；Q2—；—；直接漏風量，m3/s；κ；—；—；流量系数；A—；—；漏风间隙面积，m2；ρ；—；—；气体密度kg/m3；△；P—；—；内外压差，Pa。
四、密封系统改造
从空气预热器漏风机理可以得出，携带漏风量是一定的，要想降低空气预热器的漏风量，必须降低直接漏风量，即尽可能的减小径向、轴向、外缘环向密封的间隙。要改变空气预热器漏风量大的现状，必须对其密封系统进行改造。
1、改造内容。①转子水平度检查调整、密封角钢磨损检查调整，保证转子水平度、密封角钢径向、轴向跳动值在标准范围内，以确保转子在调整后与密封系统有良好的配合。②固定扇形板及轴向密封弧型板，由原来的可调改为固定式不可调。③更换全部密封片，调整密封间隙；采用固定式密封系统，彻底取消原有的密封调节装置。④治理预热器壳体泄漏，对空气预热器壳体局部磨损、变形、漏点进行堵漏、修补，保证改造效果。
2、质量标准。①转子水平度必须在0.4mm/m以内。②转子外缘角钢的径向跳动必须在3mm以内。③预热器顶部及底部扇形板与转子径向隔板距离为83±；1mm。④预热器各部密封间隙（径向、轴向、外缘环向）与规定值不超过±；0.5mm，调整数值见下图。
五、改造效果
改造后经过性能测试，A/B空气预热器漏风率分别为5.27%和5.02%。空气预热器改造前后，机组负荷600MW，对送引风机、一次风机电机的运行电流进行了记录，见下表。空气预热器密封改造前后送A/B引风机及一次风机电机电流。风机电机额定功率额定电压额定电流改造前改造后A引风机电机4500kW6000V534A420A331AB引风机电机4500kW6000V534A440A345AA送风机 机电机1300KW6000V152.5A89A81AB 机1300KW6000V152.5A87A82AA一次风机
六、效益分析
1、空气预热器密封改造前后送引风机及一次风机电机电流相差297A/h，节省电耗1782kW/h，机组可利用小时数5000h，电价0.328元/度计算，每年节约电费292.248万元。2、空气预热器密封改造后漏风率降至设计水平，根据上述指标和相关资料进行估算，空气预热器漏风率每降低1%，可将低发电煤耗0.2g/kw.h。A空气预热器改造后由20%降到了5.27%，B空气预热器改造后由20%降到了5.02%，2台空气预热器漏风率合计降低了14.855%，煤耗降低约2.971g/KW.h，机组可利用小时数5000h，可节约标煤8913吨，每年可节约燃煤费用约450万元。3、按上述粗略估算，每年可节约运行检修费用约740万元。
参考文献
[1] 应静良，李永华主编.电站锅炉空气预热器（第二版）.北京：中国电力出版社.2002.7
[2] 周强泰主编.锅炉原理（第二版）.北京：中国电力出版社.2009.6
空气加热器 第4篇
目前, 石油化工领域使用的焦化加热炉普遍采用空气预热器回收烟气产生的热量[1]。空气预热器可以利用加热炉排放的烟来加热进入到该装置的空气, 空气预热器的主要作用包括下面方面: (1) 降低排出气的温度, 节约燃料; (2) 升高进入到装置的空气温度, 充分燃烧燃料; (3) 通过提高烟气和工件之间的温度差, 来加快传热速度。早期, 空气预热器为光管式预热器, 但它具有在换热过程中传热系数很小, 体积大重量重等缺点;现在各工厂采用的多为扰流子翅片管式空气预热器, 它主要是通过在光管外面增加翅片来强化管外传热, 内部增加扰流子强化管内传热。图1是空气预热器的工艺流程[2]。
一、空气预热器腐蚀结垢原因分析
沧州炼油厂、大庆石化公司炼油厂、镇海炼化公司炼油厂等在使用空气预热器期间发现随着使用时间的增长焦化加热炉空气预热器的烟道口温度低于预想温度。经过检查分析等发现预热器内部发生腐蚀结垢是发生以上现象的主要原因。导致腐蚀结垢的原因主要包括以下几方面:
1.1、加热炉负荷过低
在焦化加热炉空气预热器的使用过程中会出现漏气的现象, 这主要是由分馏炉密封挡板密封不严导致的, 漏气会导致烟道内温度降低, 加速灰尘的沉淀, 在预热器内部形成结垢。
1.2、预热器使用材料的缺陷[3]
普通碳素钢是空气预热器最常用的材料, 普通碳素钢在含硫环境中容易发生点蚀;空间设计的缺陷导致预热器内部烟气分布不均匀, 造成温度交换不完全, 腐蚀严重;加热炉和预热器之间的烟道会因为温度过低发生粉化现象, 产物进入预热器将导致预热器内部发生结垢。
1.3、预热器入口风温度低
空气预热器入口风的温度理论值应该为20℃, 但在冬天环境中, 入口风的温度远远低于20℃, 预热器会发生漏点腐蚀, 加热炉中排出的气体含有SO2、NO2, 其中部分SO2在高温环境中会被空气中的氧进一步氧化为SO3, 这些气体都为酸性气体, 在和预热器中的水分子接触后会生成H2SO3、HNO3、H2SO4等强腐蚀介质。
1.4、燃料含硫量偏高
我国生产的原油含硫量较高, 在加工过程中会使燃料中的含硫量升高, 另外, 在生产中会采取并入自己生产的燃料气来稳定燃料气系统, 自己生产的燃料没有经过脱硫处理, 将进一步升高烟气的含硫量。
1.5预热器的腐蚀机理
空气中的氧气和预热器中的硫发生反应生成二氧化硫, 二氧化硫在高温环境中会进一步被氧化为三氧化硫, 三氧化硫遇见水蒸气, 就会生成硫酸, 同样的过程会生成硝酸, 硫酸和硝酸都会附着在设备表面, 造成预热器的腐蚀。
同时烟气带入的灰垢会在低温部分形成结垢, 产生结垢下腐蚀。
二、预防预热器腐蚀结垢的措施
2.1、完善设计
通过减少低温段的排管密度, 可以降低预热器的换热面积。提高排放烟气的温度, 为避免烟气露点腐蚀;将普通碳钢换为耐腐蚀的合金钢, 另外也可以在预热器内部喷涂耐高温的有机涂层或陶瓷, 例如:将含硅量较高的耐酸性陶瓷喷涂在碳钢表面或将新型有机聚脲涂料喷涂在碳钢表面都可以防止酸性介质在金属表面发生腐蚀结垢。还可以在预热器的金属表面进行电镀或化学镀处理。
2.2、改进工艺
(1) 在燃料方面尽量购买含硫量较少的燃料, 减少使用未脱硫的自产原料。
(2) 降低吹灰次数, 严格控制预热器排烟温度, 空气气温的高低会影响到管壁的温度, 管壁内外温度差有可能会低于烟气的露点温度, 导致管壁结露。
(3) 严格控制炉膛的氧含量, 氧可以作为氧化剂使硫和氮生成酸性气体, 腐蚀最严重的区域一是管壁温度约为露点, 另一个是在低于露点温度15℃左右。当管壁温度达到露点温度时硫酸蒸汽或硝酸蒸汽开始凝结附着在设备表面发生酸性腐蚀, 管壁温度的降低会导致酸性介质增多使腐蚀加快。另外减少冷空气的进入量。
(4) 定期清洗管束每隔一段时间对预热器管束通过高压水枪进行清洗, 清洗管束可以去掉内壁的灰尘, 通过这种方式可以提高热量的传输效率, 更重要的是可以防止管壁温度过低导致结露进而发生腐蚀。
2.3、降低烟气中水蒸气分压[4]
水蒸气在烟气中所占比例的高低可以决定烟气露点的高低, 烟气中的水蒸气所占比例升高, 露点温度也会随之升高。在冬季加热炉的备用火嘴可以通过通适量的水蒸气来防冻, 这将导致烟气中水蒸气的比例增加, 进而露点温度也会升高, 但是冬季排放的气体温度有所降低, 综合以上原因会使设备更易发生腐蚀。
2.4、采用高效节能燃烧器
燃烧器是影响加热炉使用效率的主要设备之一, 选择质量好的燃烧器可以提高加热炉辐射室的热效率, 并且采用质量好的燃烧器有助于燃料的充分燃烧减少灰尘的产生, 进而减少设备表面出现结垢现象。
三、结语
综上分析可知, 焦化加热炉空气预热器的腐蚀结垢发生的主要原因包括:烟气中含有较多的硫和氮;预热器排气段在露点温度发生露点腐蚀。为了缓解焦化加热炉空气预热器发生腐蚀结垢, 可以改进工艺设计, 采用保温等措施使管壁不会发生结露, 通过控制燃料含硫量等方法避免生成酸性气体。另外要根据季节和使用环境的特点改进工艺。
参考文献
[1]王树术, 刘春燕, 王丽娜.某加热炉空气预热器结垢及腐蚀原因分析[J].腐蚀与防护, 2010, 31 (1) :59-61
[2]张印国.焦化加热炉空气预热器腐蚀结垢与防护[J].石油化工腐蚀与防护, 2003, 20 (2) :14-15
锅炉空气预热器密封装置节能分析 第5篇
目前锅炉给水温度逐渐升高, 仅采用传统的省煤器无法达到要求, 逐渐使用空气预热器来改善燃料燃烧过程, 空气预热器已成为锅炉必不可少的工具。通常空气预热器设置在省煤器的出口烟道中, 由于工作环境温度很低以及腐蚀等原因, 空气预热器常会出现漏风现象, 造成很大的浪费, 本文主要论述如何对二分仓回转式空气预热器进行节能优化, 下面先简单分析设备现状。
1二分仓回转式空气预热器工作现状
某厂锅炉采用德国STEINMULLER公司生产的自然循环锅炉, 煤粉经由3只缝隙式燃烧器进入锅炉中, 燃烧火焰呈U形, 锅炉利用宽节距膜式水冷壁分为前后2个烟道, 烟气先后经过3级过热器到达空气预热器中, 再经引风机排入烟囱。空气预热器为二分仓回转式, 空气侧和烟气侧各占据150°, 转子转速为1.75r/min, 直径5.2m, 传热元件3层均属于常规波形设计, 热端、中间层 和冷端高 度分别为400 mm、300 mm、315mm, 热端、中间层和冷端波形板厚度 分别为0.5 mm、1mm、1mm, 波形板材料主是09CuPCrNi-A。预热器密封装置分为环向密封和径向密封, 为更好地进行节能改造, 先分析二分仓回转式空气预热器状况, 如表1所示。
在设备初运行中发现, 漏风率为14%左右, 超过了设计值;近些年, 随着磨损情况的逐渐增加, 各元件的磨损进一步加大, 在试验时漏风率已经达到了20.37%。此外, 设备还出现了引风机载荷加大、排烟温度高以及热风温度低的问题。出现这些问题的原因主要有以下几方面:二分仓回转式空气预热器密封结构存在设计上的缺陷, 缺乏漏风的计算方法, 传热面积小以及磨损情况严重等。
2二分仓回转式空气预热器节能改造
针对二分仓回转式空气预热器存在的上述问题, 进行以下节能改造:在原先的设计中, 该厂的二分仓回转式空气预热器应经过了多次调整, 但是仍然存在引风机容量明显不足以及漏风率过高的问题, 本文通过理论计算, 确定对二分仓回转式空气预热器的局部高程进行双密封设计, 并增加传热元件面积。
具体而言, 将二分仓回转式空气预热器的单道径向密封布置形式转变为双道径向密封布置, 从上到下在转子每个仓格的中间增加径向隔板, 冷端和热端变为24道径向密封片, 为使冷热两端径向密封在工作中时刻都起到密封作用, 还需要将受热面的扇形角由30°转变为15°, 改造前后密封片布置如图1所示, 这个改变也能增加泄漏通道上的阻力, 减少泄漏量。设备的单道环向密封变为双道环向密封, 减小环向密封的密封间隙, 结合分仓的改造, 在空气预热器上增设轴向密封装置, 如图2所示, 保证了冷热两端的密封效果。
在热端的传热单元加大传热面积, 由原先的1015mm2转变为1315mm2, 约增加30%传热面积。为防止出现堵灰情况, 冷端材料选取具有更强防堵灰性能的专用板型, 热端采用具有更强换热能力的DU板型。为减小空气预热器阻力以及设备磨损, 需要对扇形板的角度进行调整, 尽量加大烟气侧流通面积, 把空气侧流通面积减小到120°, 改善引风机状况。
3改造后设备性能及节能效益分析
该厂的漏风情况主要是由二分仓回转式空气预热器引起, 因此漏风量计算可以直接采用公式ADL=KA槡 (Δp/Z) , 其中K为漏风阻力系数, A为泄漏面积, Δp为压力差, Z为密封道数。从此公式中可以看出, 想要减小漏风量, 最佳方法是减小泄漏面积, 其次是增加密封道数。经过以上改造, 径向密封转变为双径向密封结构后, 漏风量减少29%, 轴向双密封的改造保证了预热器的密封情况, 进一步减少了漏风量。改造后, 二分仓回转式空气预热器数据变化如表2所示。另外, 烟气流速的降低能够极大地减小设备磨损量, 使其由原来的79%降为44%。
依照此设计, 漏风率可降低8.37%, 依照单机年发电量为17.5108kWh, 煤单价为260元/t, 设备每年运行7500h, 年生产效益51.65万元;漏风率每降低1%, 送风机电流可降低0.5A进行计算, 风机每年节电效益为48万元。排烟温度每下降1℃, 发电耗煤量节省0.166g/kWh, 年生产效益16.23万元。全面改造需要花费约110万元, 设备投入生产后, 不到3年的时间就能取得非常大的经济效益, 具有非常明显的节能效果。
4结语
综上所述, 本文首先分析了二分仓回转式空气预热器存在的问题, 然后重点研究了二分仓回转式空气预热器的节能改造及其经济效益。改造后的二分仓回转式空气预热器漏风率得到降低, 燃烧情况也得到改善, 节约了用煤量, 降低了排烟损失, 具有很好的节能效果。
参考文献
[1]田宏伟, 丁永三.国电谏壁发电厂8号炉空气预热器改造[J].电力科学与工程, 2009 (2)
[2]马欣敏.二分仓回转式空气预热器结构性能优化[J].发电设备, 2013 (3)
[3]夏志强, 朱新源.回转式空气预热器漏风问题的分析与对策[J].电站系统工程, 2009 (4)
空气加热器 第6篇
关键词：硬质炭黑生产,空气预热器,发展,改造
1 基本情况及问题
炭黑厂2条硬质线850℃空气预热器为浮管式空预器。其作用是将进入反应炉的空气预热, 同时将进入主袋滤器的烟气温度冷却至660~700℃, 达到充分利用烟气热量、节约原料油消耗的目的。
2009年空预器投入使用, 至2013年3月1#线运行17246小时。2013年3月1#线空预器下管板出现裂缝, 裂缝宽度达25mm, 长800mm, 且有23根换热管因烧穿损坏不能使用。
空气预热器技术参数如下:
2 空预器损坏原因分析
高温空气预热器的损坏原因除了换热管接触炭黑烟气烧蚀外, 主要原因为结构设计不合理使受力元件应力大于该材料在该温度下的许用应力所造成。
2.1 浮管式空预器的缺陷分析
根据调查及分析, 浮管式换热器在使用过程中, 空气预热器下部管板、下部换热管、下部筒体处于高温、受压力环境, 并长期处于高温状态 (管板温度820℃, 高温段换热管950℃) 。因此会出现诸多类型的故障, 主要有:下部高温壳体焊缝开裂, 塑性变形过大;换热管弯曲变形, 局部烧蚀穿孔;换热管及下管板开裂, 管孔焊缝开裂等。其主要损坏原因分析如下:
(1) 设计结构存在缺陷。筒体与下部管板未进行焊接, 设备的全部重量 (包括筒体、换热管) 及设备内介质重量全部通过换热管由下管板承受。在高温条件下, 下管板强度降低, 所产生的应力超过许用应力时, 换热管弯曲变形、管板开裂损坏。
(2) 冷却装置也存在不足, 空气冷却效果差。冷却空气压力低 (4KPa) , 风量不足;冷却空气管道的布置不合理造成冷却死角及冷却不均匀。
由于目前常用的耐高温金属材料, 在此工作条件下均难以满足使用要求, 且存在以上的设计缺陷, 故浮管式结构的空预器使用过程中易出现以上故障, 影响生产系统的运行。
2.2 空预器使用及管理方面存在的问题
(1) 根据调查, 为保证空预器的安全运行, 各单位对反应炉空预器使用管理均较严格, 将空预器出口温度控制在820~830℃之间。
(2) 2011年5月至2013年3月, 炭黑为达满负荷生产, 将空预器出口温度控制在850℃左右, 此时, 烟气进口温度达940℃, 超过设计使用温度, 造成下部管板开裂、换热管产生变形及裂缝。
(3) 上部管板密封及腐蚀问题。上部双管板采用密封压盖形式进行密封, 双管板中间通入蒸汽, 以隔离管板上部炭黑烟气和管板下部压缩空气。由于频繁开停车及炭黑烟气含腐蚀性SO2成份造成端部换热管腐蚀穿孔甚至断裂, 导致密封失效。
3 高温空预器设计发展及改进情况
经调查, 空气预热温度从650℃起, 每提高100℃, 吨炭黑消耗油量降低4%。故我国目前逐步设计并制造900℃、950℃, 但受材料高温强度、设备寿命等条件的限制, 目前仅850℃空气预热器技术较为成熟。自2007年起, 青岛德固特机械制造有限公司从美国引单管膨胀器式结构技术, 开始使用该技术进行高温空预器的制造。改进情况如下:
(1) 对空预器上部双管板结构进行改进。上部由双管板改为单管板, 每根换热管均使用波纹管消除热膨胀。
(2) 对空预器下部结构进行改进。空预器筒体与下部双管板均进行焊接, 改变下部管板受力结构。
(3) 对空预器下部双管板冷却空气进行改进。由原来低压空气 (4KPa) 冷却改为高压空气 (40KPa) 冷却, 将冷却后的热空气由放空改为回收利用。且冷却空气管布置于筒体四周, 保证冷却效果且无冷却死角。
(4) 换热管上部密封结构改进。由原来密封填料及密封压盖密封改为膨胀器焊接形式, 密封可靠。
4 经济效益分析
根据炭黑车间空气预热器的使用温度820℃降低到700℃, 及进反应炉空气温度每提高100℃, 炭黑加工消耗原料油降低4%, 按目前年生产炭黑2.3万吨、单耗1.5吨原料油计算, 每年节约原料油消耗1656吨, 约450万元。
23000×1.5× (820-700) ÷100×0.04=1656吨1656×2700=4471200元
5 结语
(1) 根据以上研究成果, 我公司硬质炭黑空气预热器改造为单管膨胀器式850℃空气预热器。
(2) 炭黑厂严格按照操作规程进行空气预热器的操作, 空气预热器的出口温度控制在820~830℃范围内, 严禁超温使用, 可将空气预热器的使用寿命由原3年提高至8~10年。
锅炉空气预热器振动处理及预防措施 第7篇
关键词：管式空气预热器,振动,原因分析,处理方案
1. 前言
空气预热器是利用烟气余热, 加热燃料所需空气的热交换设备, 它装在锅炉垂直对流烟道的尾部, 它是整个锅炉机组中金属温度最低的受热面, 也是锅炉沿烟气流程的最后一个受热面。空气预热器的工作原理是:在受热面的一侧通过烟气, 另一侧通过空气进行热交换, 使空气得到加热, 提高温度;使烟气排烟温度降低, 提高烟气余热的利用程度。
空气预热器有如下作用:
1) 改善并强化燃烧。当经过预热器后的热空气进入炉内后, 能强化煤粉的着火和燃烧过程, 增强燃烧的稳定性, 降低了不完全燃烧热损失, 从而可进一步提高锅炉热效率, 起着改善、强化燃烧条件的作用。
2) 强化传热。由于炉内燃烧得到改善和强化, 加上进入炉内的热风温度提高, 炉内平均温度水平也有提高, 从而可节省蒸发受热面的金属消耗, 强化炉内辐射传热, 这相当于以廉价的空气预热器受热面, 取代部分价格较高的蒸发受热面, 这在锅炉制造的经济性上是很合算的。
3) 减小炉内损失, 降低排烟温度, 提高锅炉热效率。由于炉内燃烧稳定, 辐射热交换的强化, 可以降低化学不完全燃烧损失;另一方面, 空气预热器利用烟气余热, 进一步降低了排烟损失, 因此, 提高了锅炉的热效率。根据经验, 当空气在预热器中温度升高1.2℃~1.4℃时, 排烟温度可降低1℃。在锅炉烟道中安装空气预热器后, 如果能把空气预热150℃~160℃, 就可以降低排烟温度110℃~120℃, 可将锅炉热效率提高7%~7.5%, 可节约燃料11%~12%。
4) 热空气还可作为制粉设备系统中煤的干燥介质。对于层燃炉, 有热空气, 可以使用水分和灰分较高的燃料;对于电站锅炉, 热空气是制粉系统的重要干燥剂和煤粉输送介质。
空气预热器按结构不同主要有管式、板式和回转式3类。在立式的管式空气预热器中, 烟气一般自上而下通过管内, 把热量连续地传递给横向流过管外的空气。卧式的管式空气预热器结构与立式相仿, 只是管子水平布置, 烟气流过管外, 空气则在管内流动。管式空气预热器广泛用于制盐厂、造纸厂等工业锅炉中。回转式空气预热器则广泛应用于大型电站锅炉, 在钢铁、炼油和化工行业中也得到应用。本文主要分析华西能源工业股份有限公司在锅炉设计中使用较多的管式空气预热器振动问题的预防措施。
2. 锅炉空气预热器振动预防
上世纪80年代, 东方锅炉股份有限公司在山东威海一台中压燃煤锅炉装有管式空气预热器, 该锅炉在投入运行后, 当锅炉负荷一旦大于28t/h, 空气预热器就会突然发出强烈的振动和噪声, 振动甚至能传到厂办公室, 导致锅炉附近工作环境条件非常恶劣, 如果继续升高风机负荷, 管式空气预热器振动还会迅速加剧。该厂被迫降负荷运行该锅炉, 造成了很大的经济损失。随即, 厂方联系东方锅炉到现场共同处理该问题。东锅厂的技术人员现场查看运行情况和测试数据, 经过认真分析核算, 总结出该空气预热器发生振动和噪声的原因是:烟气流经空气预热器的错列管束时产生了漩涡, 漩涡有规律的脱离频率与管箱中存在的某阶声驻波的频率相耦合, 该阶驻波被激发, 于是空气预热器便产生了强烈的振动和噪声。
2.1 涡流产生的机理及频率计算
通过流体力学我们可以知道, 当流体以一定流速流过一圆柱体的两侧时, 圆柱体后面会产生顺时针方向和逆时针方向的涡流, 周期性交替地形成和脱落的漩涡会造成一交变的静压差, 在垂直气流方向产生一个交变的横向力, 这就是一般所称的“卡门涡街效应”。卡门涡街后涡的交替发放会在物体上产生垂直于流动方向的交变侧向力, 在锅炉升负荷过程中, 若其发放频率与锅炉空气预热器管箱的声学驻波自振频率相耦合时, 就会使预热器的振动加大, 并发生噪声, 严重时甚至能够导致预热器保温层开裂和脱落, 设备疲劳破坏, 锅炉机组被迫降负荷运行。
当流体垂直管子轴线作横向流动时, 因流体流经的管子是非流线型的, 故在管子的两侧将有漩涡产生并脱离, 漩涡离开物体在下游形成卡门涡街。卡门涡街的漩涡特性与流体流动的雷诺数 (Re) 的数值有关, 针对本文所涉及的振动, 仅与漩涡的有规律脱离有关。
漩涡有规律脱离大都发生在300
漩涡有规律脱离的频率大小按下式确定:
式中:fV卡门漩涡频率, Hz;
d0换热管外径, m;
St斯特罗哈数, 无因次, 是反映管子排列方式、管子结构的特性参数, 具体的数值可由GB/151-1999中查表选取;
V工质流速, m/s。
本文所涉及的空气预热器涡流频率的计算中, 经查文献得St=0.52。把空气预热器的入口、出口烟速代入上式分别得出:
空气预热器入口处:fV1=114Hz
空气预热器出口处:fV2=88Hz
空气预热器内平均值:fV=101Hz
2.2 声学驻波特性及频率计算
周期和振幅相同的波相对进行, 互相干涉, 形成所谓驻波。当低密度的流体稳定地横向流过管束时, 可能产生一个既垂直于管子又垂直于流动方向的声学驻波, 管式空气预热器管箱的两侧壁为平行壁面, 满足驻波发生的条件。
根据声学原理, 声学驻波的特性频率fa按下式确定:
式中:c声速, m/s;
n振型数, 指半波的整数倍, 无因次, n可取1、2、3, 当n=1时为驻波的基频;
D特性尺寸, 对矩形气室, 取气室的宽度, m。
将本文所涉及的空气预热器的热力参数代入可分别求出该空气预热器烟气入口、出口声速, 对应平均温度的声速和相应的驻波基频如下:
空气预热器入口处:c1=459m/s, fa1=126Hz
空气预热器出口处:c2=400m/s, fa2=110Hz
空气预热器内平均值:c=430m/s, fa=118Hz
2.3 振动的判据
漩涡脱离的频率和管箱中存在的某阶驻波频率相差不大, 则可能激发该阶驻波, 一般以下式作为能否激起某阶驻波的判据。当介质为气体或蒸汽时, 只要满足:
就可能发生声学振动。在上式中, 下限取空气预热器出口处漩涡脱离频率, 而上限取空气预热器入口处的漩涡脱离频率, 其原因是为了扩大驻波与漩涡脱离耦合的范围, 因为锅炉的负荷是变动的, 烟速和温度也随之而变化。
根据上式的计算结果可以看出只要驻波的频率在81Hz~121Hz范围内, 驻波就很可能被激发。实际运行经验表明, 当该锅炉负荷达到额定负荷的80%时, 驻波便被激发了, 并产生了强烈的振动和噪声, 迫使将该锅炉负荷控制在26t/h以下。
2.4 振动的处理
通常消除卡门涡流激起振动的方法有:
1) 破坏漩涡脱离的规律性;
2) 改变漩涡脱离的频率;
3) 改变设备气室的声学驻波频率。
但根据实际情况, 针对管式空气预热器, 可采用下述三种方法消除声学共振:
方法一:把光管改为螺旋肋片式管子, 以消除卡门涡流效应, 但这将引起制造成本等一系列问题;
方法二:改变管子节距, 使斯特罗哈系数或增或减, 从而改变卡门涡流频率。但在实际设计工作中, 管子节距是为了满足换热截面积而计算得出, 简单增减难以实现;
方法三:提高气室固有频率, 顺着流体流动方向加装防振隔板将气室分成几个空腔, 提高其声学共振频率, 避免发生声学共振。
根据该厂锅炉实际情况, 三种方法中, 第三种加装防振隔板是简单可行的, 因为只需改变空气预热器管箱声学空腔的特性尺寸 (即空气预热器管箱的宽度) 即可。欲改变声学空腔尺寸, 只需顺着烟气流的方向增加纵向隔板。
管式空气预热器的防振设计是按照气室的固有频率的基本频率 (fc) 在所有的锅炉负荷内都大于卡门涡流频率来选择气室的宽度。故管式空气预热器的防振必要条件为:
fc>mfV
式中:fc气室固有频率
fV卡门涡流频率
m储备系数, 对错列管束, 取1.5。
经代入上式计算, 所有管箱单元均未满足管式空气预热器振动必要条件fc>mfV, 故应加装防振隔板, 将气室分成几个腔, 以提高气室的固有频率。加装隔板的位置, 应错开驻波的节点而靠近波腹。
前面声学驻波分析出该空气预热器振动时驻波频率是基频, 即波形是半波。因此理论上只需将空气预热器宽度一分为二即可, 宽度最好不等。在改造时考虑到振动强烈, 故在沿宽度方向上加了三块纵向隔板, 总宽度的1/4处加装一块, 剩余宽度的1/4处加装一块, 再剩余宽度的1/4处加装一块, 将整个空腔分为四份。经改造后, 启动风机, 风机档板开度升至100%, 振动及噪音正常, 达到预期效果。
2.5 总结
在设计管式空气预热器时, 应合理地选用空气流速和管箱尺寸, 并沿气流方向加装防振隔板, 以防止引起空腔共振。另外防振隔板还有消除噪声的作用。经过对空气预热器产生振动原因的分析和采取的各种措施的思考, 初步总结为: (1) 卡门涡流是管式空气预热器产生振动的主要原因; (2) 为预防管式空气预热器的振动, 出厂时加装防振隔板是十分必要的, 也是经济可行的。从公司已经投运的锅炉来看, 加装防振隔板的效果非常好。在设计时考虑振动并加以预防, 以保证锅炉正常运行, 避免经济损失。
3. 结束语
总之, 空气预热器是现代锅炉的重要组成部分。空气预热器的正常有效运行是一个长期而持续的课题, 需要从锅炉方案设计到运行治理进行综合考虑, 合理制定一系列正确方法, 而且能得到运行人员的大力配合, 持之以恒的去执行, 方可能保证锅炉高效、经济、稳定的运行。
参考文献
[1]李彦林.冷风道及空气预热器振动测试分析与治理[J].大连:石油化工设备, 2004, (1) :59-61.
运用水热媒空气预热器改造常减压炉 第8篇
中船重工集团公司第七一一所开发的水热媒技术可以把石化系统中的多处余热资源回收, 再分配给其他需要加热的工序, 随着该技术的日趋成熟, 已在石化实际生产中广泛应用。茂名石化公司常减压装置通过对目前低温余热利用的现状进行分析, 决定运用水热媒空气预热器改进原加热炉热管式空气预热器系统, 在加强低温热量回收, 降低能量损失的同时, 提高能源的利用率, 完善常压炉烟气余热回收系统。
1 加热炉热管式空气预热器存在的问题
1) 操作弹性小, 热管使用寿命短, 不超过3年;2) 适应燃料变化范围窄, 当燃料硫含量增加, 烟气的露点温度高于其低温段管壁温度, 导致露点腐蚀;3) 异常烟气温度高出设计值100~150℃, 导致部分热管失效, 降低使用效率;4) 空气与烟气换热需要庞大的烟道, 占地面积大, 投资高;5) 排烟温度一般为180~200℃, 热效率低于88%[2]。
2 水热媒的工作原理及优点
1) 水热媒的工作原理:利用高压脱氧水作中间载热体, 热媒水通过放置在对流室出口的烟气换热器吸收烟气热量, 再通过鼓风机出口的空气预热器放出热量, 加热空气, 如此循环将烟气热量传递给加热炉的空气。在其进口和循环水泵入口之间, 设置旁路调节阀, 控制换热量, 保证进烟气换热器热媒水的温度高于露点温度, 水热媒空气预热器流程见图1[3]。
2) 水热媒预热器优点: (1) 烟气和空气分开, 布置灵活; (2) 调节水温达到灵活控制排烟温度和热风温度; (3) 系统中的旁路调节阀可避免低温腐蚀或高温爆管、失效现象; (4) 采用高压锅炉管为元件, 使用寿命大大延长, 使用保证期有6a以上。
3 改造内容及效果
2003年常减压装置进行扩能改造, 其中将空气预热器更换为水热媒烟气换热器, 空气进入热油换热器与常二线进行换热后温度升至80~90℃, 再到空气换热器与脱氧水进行换热, 此时的脱氧水已在烟气换热器中与烟气换热温度达到220~230℃, 两者换热后, 空气温度升至210~220℃, 之后作为热风吹入炉膛助燃。而与空气换热后的脱氧水温度降到175~180℃之后, 再循环进入烟气换热器与烟气换热, 达到一定温度后再与空气换热。经过上述换热过程, 达到了烟气余热的回收利用目的。
但在装置开工后, 发现水热媒系统在运行中存在一些问题。2003年9月份装置改造开工后, 加工原油性质变轻, 渣油量减少, 原油的换热终温远低于设计温度, 并且随着生产的进行, 换热终温逐步下降。过低的入炉温度、加大了常压炉的负荷, 直接导致出辐射室烟气温度高、流量大, 循环热媒水经过烟气换热器后, 换热温度过高。当热媒水操作温度下的饱和蒸汽压超过水热媒系统压力时, 水热媒系统的安全阀就会起跳, 形成安全隐患。进入2004年之后, 装置加工任务大幅度提高, 常压炉负荷增加, 与水热媒换热后的排烟温度高达330~340℃, 远远高于设计值。由于受水热媒系统操作负荷的限制, 烟气余热不能按设计要求进行回收利用, 相应地降低了加热炉热效率。针对以上情况, 考虑从降低水热媒系统操作温度入手, 降低常压炉排烟温度, 提高炉子热效率。由于水热媒系统本身不具有向上的操作弹性, 要想降低循环热媒水的温度, 只能采取降低烟气热负荷或增大循环热媒水冷水进水量降低循环水温度这两种方法。因受装置生产现状所限, 要降低烟气热负荷是难以实现的, 所以采用降低循环用脱氧水温度的方法来降低水热媒系统操作温度。
4 实施改造情况分析
由于水热媒系统使用的脱氧水, 可以用来产生低压蒸汽, 因此将温度高于200℃的循环用热媒水自水热媒烟气换热器出口引至减二线蒸汽发生器 (换-09/4) , 其饱和蒸汽进入低压蒸汽管网, 冷凝水则进入蒸汽发生器替代脱氧水继续发生蒸汽, 这样既节约了装置脱氧水消耗, 又能保证水热媒系统不断补入温度较低的脱氧水, 以实现降低循环热媒水温度的目的。为了充分保证水热媒系统操作温度符合设计要求, 需进一步增加冷脱氧水的补入量。因此在系统高点放空处加线, 将循环热媒水饱和蒸汽并入炉区伴热线, 以减少水热媒系统脱氧水损耗, 节约伴热蒸汽消耗, 降低水热媒系统操作温度。实施流程如图2。
在该合理化建议提出后, 为了确定跨线的合适连接位置, 车间技术人员多次深入现场仔细勘察, 经过实地测量、认真计算、可行性分析后, 最后确定两改造线连接位置分别在空气预热器脱氧水出口和水热媒系统高点放空阀前。2004年2月中旬进行水热媒系统脱氧水线改造, 仅5天时间就成功完成施工, 投资费用约为5000元。2月24日, 在对改造线进行全面的检查后, 先后投用两条脱氧水改造线。经过近10个月的运行证明, 该项合理化建议取得了预期的效果。建议实施后, 循环用热媒水平均温度由255℃降到180℃, 基本符合设计要求, 水热媒系统安全阀不再起跳;常压炉排烟温度下降70℃左右, 其热效率平均提高1%。改造后, 不仅解决了水热媒系统操作温度超高、安全阀频繁起跳的问题, 确保了水热媒系统的安全运行, 还减少了装置脱氧水消耗, 增加了H-09/4产气量, 节约了主蒸汽用于伴热和汽提的用量, 为装置的节能达标工作奠定了坚实基础。
5 改造取得的效益
该建议实施后, 每月减少装置脱氧水消耗约30t;开伴热期间, 每天可节约主蒸汽消耗20t;停伴热期间减少主蒸汽消耗10t左右。
1) 取得的经济效益:水热媒系统投资费用为5000元, 每月脱氧水少消耗30t, 共10个月, 减少成本消耗为:303810=11400元;在蒸汽方面, 建议实施后装置使用伴热天数为136天, 停用伴热天数为153天, 节约主蒸汽消耗费用为:20136120+10153120=510 000元。总共取得经济效益为:510000+11400-5000=516 400元。
2) 取得的社会效益:自本建议实施后, 水热媒系统运行平稳, 从未发生系统安全阀起跳现象, 消除了生产中的一个重大安全隐患, 保障了装置运行期间的人员和设备安全。
6 结论
综上所述, 水热媒技术是一种高效、可靠的新型节能技术。该技术可以回收单一甚至多个装置的余热, 再进行合理的分配给其他需热装置, 大大地降低了生产成本。通过对水热媒系统中脱氧水线的改造, 进一步提效降耗, 获得较好的经济效益。装置的节能潜力很大, 只要在提高装置设备能源利用率方面下功夫, 就能为企业降本增效多作贡献。
参考文献
[1]武献红, 吴丽, 王东丽.石油化工厂低温余热的利用[J].河南化工, 2007 (12) :85-88.
[2]王瑜, 屈武第, 黄桂云.水热媒空气预热器与热管式空气预热器的比较[J].石油炼制与化工, 2004 (1) :18.
空气加热器 第9篇
低温腐蚀程度和燃料密切相关, 燃料中含硫越高腐蚀越严重。低温腐蚀易造成受热面的损坏和泄漏。空气预热器管子泄漏损坏, 会造成严重漏风, 引起燃烧工况恶化。严重时不得不经常更换受热面, 既增加了维修工作量和材料损耗, 又影响了锅炉的正常运行。冷空气进入烟气侧, 还会降低烟温, 加速低温腐蚀的速度。另外腐蚀和堵灰相互促进, 堵灰使传热减弱, 受热面温度降低, 而且在350℃下积灰又能吸收SO2, 加速腐蚀过程, 从而影响锅炉安全运行。
1 低温腐蚀机理
烟气中水蒸汽凝结出来的露点温度称为水露点, 水露点仅仅与烟气中水蒸汽的分压力有关, 一般情况下, 燃煤锅炉尾部烟道中的水蒸汽分压为约10%, 即0.01~0.015 MPa, 对应的水露点的温度约为40℃~45℃, 除非烟气中水分过多, 工质温度过低, 否则不会在受热面上结露。当烟气中含有SO3时, SO3与水蒸汽结合生成硫酸蒸汽而硫酸蒸汽凝结温度 (称为烟气酸露点) 远远高于水露点, 一般可达120℃~160℃, 甚至更高。当受热壁面的温度低于烟气酸露点温度时, 硫酸蒸汽便凝结在受热面上, 对金属产生严重腐蚀。
2 影响低温腐蚀的因素
上面的分析可看出, 低温腐蚀的原因主要是烟气中存在着三氧化硫和受热面的金属壁温低于烟气露点温度。三氧化硫含量越高, 受热面温度越低, 越容易发生低温腐蚀。
(1) 锅炉燃料中或多或少的都含有硫, 当燃用含硫的燃料时, 燃料中的硫在燃烧后, 大部分变成二氧化硫, 在一定条件下, 一部分进一步氧化形成三氧化硫气体。三氧化硫气体与烟气中的水蒸汽结合生成硫酸蒸汽, 而烟气露点温度主要取决于硫酸蒸汽的含量, 二者的关系如图1所示, 烟气的酸露点温度随着烟气中SO3和水蒸汽的含量增加而升高, 当烟气中只有0.005%左右的SO3, 而水蒸汽含量也仅仅0.5%时, 烟气露点温度就可达到120℃, 如果此时水蒸汽含量增加到15%, 烟气露点温度即可达到150℃以上。随着烟气中硫酸蒸汽和水蒸汽量的增加, 烟气露点温度急剧上升, 但是, 当硫酸蒸汽的含量大于0.010%时, 酸露点温度基本不再升高, 但此时对金属受热面腐蚀仍然比较严重。
特别提一下燃油锅炉, 由于重油含氢最高, 燃烧后生成大量水蒸汽, 因此, 含等量的硫份重油要比煤对锅炉受热面的腐蚀更为有害。
(2) 金属壁面被腐蚀的速度取决于硫酸的沉积量, 硫酸凝结浓度和受热金属壁面温度的高低。对一般碳钢而言, 硫酸浓度60%~90%时腐蚀性不大。硫酸浓度在52%~56%时腐蚀速率最大, 并且在硫酸浓度为0~50%情况下, 金属腐蚀和硫酸浓度基本呈线性关系。如图2所示。
低温腐蚀时金属壁温有两个严重腐蚀区, 即受热面壁温低于酸露点15℃左右以及水露点以下2个区域。为防止锅炉受热面产生严重腐蚀, 必须避开这两个严重腐蚀区, 但在实际锅炉运行中, 受热面壁温不可能低于水露点, 但有可能低于酸露点, 为了避免产生严重腐蚀, 最好是金属壁温高于烟气的硫酸露点。
3 为防止空气预热器的低温腐蚀, 在运行过程中可采取以下措施
(1) 在锅炉运行过程中, 尽量降低过剩空气量, 减少烟气中的过剩氧, 能显著降低三氧化硫的生成量, 相应的烟气露点温度也降低了, 这样也就减少了低温受热面腐蚀的可能性。实际生产中烟气氧含量指标一直控制在4.5%~6%之间。一般情况下燃烧室过剩空气系数的临界量约为1.05, 低于此数对降低低温腐蚀有显著作用。这里必须提到的是漏风的问题, 如果预热器漏风, 则预热器的烟气和空气温度、压力都难以保持, 必然影响正常的操作, 严重的也会引发露点腐蚀。因此, 减少漏风是十分重要的。由于预热器体积庞大, 检修中焊接工作量大, 质量难以控制, 且无法打压等手段检查验收, 只能靠眼睛看, 在每次预热器的检修中, 都严把检修质量关, 认真细致地检查不放过任何一个漏点, 确保检修质量。这是控制过剩空气系数重要的一环。
(1) 适当提高锅炉排烟温度或空气预热器入口风温, 将使空气预热器冷端传热元件的金属温度相应提高。保证空气预热器受热面壁温高于烟气露点。低温受热面发生严重腐蚀通常在受热面壁温低于酸露点15℃左右以及水露点以下2个区域。对大多数燃料要求壁温达到105℃, 可避免或减轻腐蚀。如投入暖风器提高空气预热器入口温度, 此法的优点是简便易行, 缺点是锅炉效率降低。
(3) 改变传热方式。在常见的空气预热器中, 为了达到使用较少的受热面积而得到较高的预热空气温度, 一般均采用逆流布置方式。为了防止空气预热器的低温腐蚀, 可将逆流传热改为顺流传热方式或先顺流后逆流传热方式。两者均可以相应提高空气预热器低温段的金属壁温。
(4) 加强空气预热器的清灰工作, 保证吹灰蒸汽的过热度和吹灰效果, 防止吹灰蒸汽带水和飞灰黏附空气预热器冷端受热面。腐蚀从管子冷端逐渐向热端延伸, 且多积聚在烟气流速较低的四周死角。当锅炉开炉停炉频繁而积灰结渣又没有得到及时清除时, 腐蚀和积灰的速度必然加快。掌握积灰规律, 定期除灰。既可增大烟气流通面积, 减少烟气阻力, 又相应减少受热面的腐蚀。
(5) 运行中加强对空气预热器进、出口差压的监视。特别是在冬季气温急剧下降时更应注意。如果暖风器运行不正常或调整不当, 很容易发生空气预热器冷端低温腐蚀及预热器堵塞。当发现空气预热器的进、出口及烟气差压异常时, 应加强调整, 采取加强吹灰等措施。如采取措施后仍不见好转, 确认冷端受热面有可能被腐蚀并开始积灰时, 应利用停车的机会及时对冷端受热面进行更换, 以确保受热面清洁, 防止腐蚀和积灰加剧。
4 结论
随着工业的发展, 余热的回收利用越来越多地受到重视, 也是节能的重要体现, 锅炉设备越来越显示出经济价值。锅炉尾部受热面的低温腐蚀对锅炉正常运行影响很大, 应从设计、制造和运行等多方面进行治理, 只要采取合理的措施, 可以减轻低温腐蚀, 提高锅炉运行的经济性, 从而保证余热的高效回收利用。
摘要：空气预热器是利用烟气的余热来加热所需空气的热交换设备, 由于空气预热器布置在锅炉系统的烟气温度最低区, 受热面壁温最低, 因而最易产生低温腐蚀。文章分析了锅炉空气预热器低温腐蚀的机理, 讨论了含硫量和酸露点对低温腐蚀的影响, 提出了防止低温腐蚀的的有效措施。
关键词：锅炉,空气预热器,低温腐蚀
参考文献
[1]张力.电站锅炉原理[M].重庆:重庆大学出版社, 2009.
[2]周强泰.锅炉原理[M].2版.北京:中国电力出版社, 2009.
空气加热器范文
声明：除非特别标注，否则均为本站原创文章，转载时请以链接形式注明文章出处。如若本站内容侵犯了原著者的合法权益，可联系本站删除。
