气动生热风机原理(空气预热器讲解)

空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热交换装置。由于它工作在烟气温度最低的区域，回收了烟气热量、降低了排烟温度，因而提高了锅炉效率；而且还由于空气的预热强化了燃料的着火和燃烧过程。减少了燃料的不完全燃烧热损失，进一步提高了锅炉效率：此外，空气预热还能提高炉膛内烟气温度，强化炉内辐射热，因此，空气预热器已成为现代锅炉的一个重要组成部分。

空气预热器按照传统方式可分为两大类：导热式和蓄热式(再生式)。在导热式空气预热器中，热量连续地通过壁面从烟气侧传给空气，且烟气和空气各有自己的通路。钢管式空气预热器是导热式空气预热器中最常用的一种。在蓄热式空气预热器中烟气和空气交替地流过蓄热面。当烟气流过蓄热面时，热量由烟气传给蓄热面金属，并由金属蓄积起来。当空气流过受热面时，金属就将蓄积的热量传给空气。依靠这样连续不断地循环来加热空气。回转式空气预热器就是依靠蓄热方式来传热的。

一、我厂回转式空气预热器的技术规范

本 体型号：32.5-VI-79 SMR TRI 型式： 三分仓转子回转再生式数量： 2台/炉组件总成直径：14.25 m 总受热面积：（有效） 47，845 m² 组件总成高度：2.97 m转速： 0.85 rpm制造厂家：ABB 公司电 机 及 其 它电机功率（主要/备用）：30/30 kw 转速 ： 1475 r/min 电源要求： 380V/3相/50HZ电机额定电流（主要/备用）：68/68 A 绝缘等级（主要/备用）： F/F 定子绕组接法（主要/备用）： Y电机制造厂家：Siemens 气动马达型式： 活塞式制造厂家：Ingersoll-Rand为ABB ADI 气动马达气源压力：0.4－0.7MPa 减速器制造厂家：ABB的分包商Sumitomo转速比：152.985：1 导向轴承油循环 电机功率：0.37 kw制造厂家：Siemens电源要求：380v/3相/50HZ 油泵制造厂家：Roper过滤器制造厂家：Cuno热交换器制造厂家：Thermal Transfer冷却水压： 0.8Mpa冷却水流量：0.2—1.45kg/s恒温器制造厂家：Fenwal电源要求：220V AC，单相，50HZ 支持轴承油循环 电机功率：0.37 kw制造厂家：Siemens电源要求：380v/3相/50HZ 油泵制造厂家：Viking过滤器制造厂家：PTI Technologies热交换器制造厂家：Thermal Transfer冷却水压： 0.8Mpa冷却水流量：0.2—1.45kg/s恒温器制造厂家：Fenwal电源要求：220V AC，单相，50HZ

空预器元件 材料厚度（mm）高度（mm）温度（平均/最低）℃热端元件中碳钢0.51067295.9/215.9中间元件中碳钢0.5635160.3/107.0冷端元件低合金高强度钢或相当者1.230584.3/74.7

随着电站锅炉参数的提高和容量的增大，钢管式空气预热器也随着显著增大，这给尾部受热面的布置带来了很大困难，因而大容量锅护常采用结构紧凑，重量较轻的回转式空气预热器。

回转式空气预热器与管式预热器相比，有如下特点：

(1) 结构紧凑，体积小，节省场地和金属。所占容积接近管式的十分之一；管式预热器管子壁厚为1.5mm，而回转式蓄热板只不过0.5-1.25mm，故回转式金属用量约为管式的1/2-1/3。

(2) 回转式空气预热器布置方便，容易得到合理的布置方案。

(3) 漏风量大。管式空气预热器的漏风量一般不超过5％，而回转式空气预热器在设计良好时漏风约为8％，密封不好时可达30%或更高。

（4）结构复杂，制造工艺要求高。运行维护工作较多，检修也较复杂。

回转式预热器有两种不同的设计：一种是受热面回转式，烟道固定不变；另一种是烟风罩转动，而较重的受热面固定不动。随着锅护容量增大，回转式预热器的直径增大，重量也较大。为了减小转动部件的重量，减轻支撑轴承的负荷，很多大容量机组采用了风罩回转式预热器。

二、回转式空气预热器的构造

我厂每台锅炉中配有两台50%容量,立式布置、受热面旋转、三分仓回转式空气预热器 ，由英国ABB公司制造。其特点是将低压头大流量的二次风和高压头小流量的一次风分开加热，实现风机的合理配置。烟气自上而下流过受热面，而一、二次风流向则与烟气流动方向相反，形成逆流换热。

空预器主要有转子、蓄热元件（波纹板）、壳体、梁、扇形板、烟风道、密封系统、驱动装置、轴承润滑油系统、吹灰和清洗装置、消防系统和热点监测系统组成。其中转子部分主要有传动围带、导向耳轴、导向轴承、支撑耳轴和支撑轴承组件、蓄热元件及其隔板等组成的转子框架。蓄热元件分为热段、中间段和冷段三部分。其中热段和中间段传热元件采用普通碳素钢材质，冷段则采用耐腐蚀性较强的低合金耐蚀钢材质。

密封主要包括轴向密封、径向密封、中心筒密封和环向密封四部分。

每台空预器包括一套由主、辅驱动电机、空气马达、减速机、传动齿轮、联轴器和液力偶合器等组成的传动装置。主、辅驱动电机和空气马达分别布置在减速机的两侧，与同一根减速机输入轴相连接。空预器正常运行中主驱动电机通过液力联轴器和减速机带动下部传动齿轮旋转，下部传动齿轮与转子传动围带相啮合进而带动转子转动。在水冲洗和检修过程中使用辅助空气马达通过机械联轴器和减速机带动传动齿轮和转子转动。

导向轴承和支撑轴承组件均采用油浸方式润滑和冷却。轴承循环润滑油系统由轴承油室、油室油位计、油室温度计、油室温度调节器、电动循环油泵、循环润滑油冷却系统、油泵出口安全阀、油泵出口过滤器、油泵入口温度表、油泵出口压力表、供回油截止阀及管道等组成。

空预器在烟气侧转子冷端设有一套摇臂式蒸汽吹灰装置。驱动单元位于冷端中心部分内侧，由电动马达驱动，吹灰所用蒸汽取自屏式过热器出口联箱和辅助蒸汽。

空予器设有消防水装置，消防管道进入空预器后，分成三路安装在烟气、一次风和二次风侧热端位置形成母管，母管上装有喷嘴。在每个通道上提供每平方英寸每分钟不低于2.27升的消防水量。

由于容克式预热器的传热元件布置紧密，很容易造成积灰堵塞，使气体的流动阻力增加，从而使风机电耗增加。此外，由于锅炉在点火和启动初期时的炉膛温度较低，烟气从炉膛带来的未燃尽的油雾和煤粉也容易沉积在传热元件上，而这些可燃物在一定的条件下（一定的温度和足够的氧气）会引起二次燃烧。因此在预热器的冷端（烟气出口）设置了往复式蒸汽吹灰器来控制沉积物的聚集。在锅炉点火和启动初期，当锅炉负荷小于10%时，吹灰器进行连续吹灰。锅炉正常运行后，可根据预热器的积灰情况定期进行吹灰。

考虑到吹灰器不能去除的沉积物，在预热器烟气仓的冷端和热端各设置了一根水冲洗管，冲洗管上装有一排射流喷嘴，使冲洗水能够均匀的覆盖传热元件。冲洗水量为每支管83.2kg/s，冲洗水压力为0.62Mpa。空预器的冲洗必须在锅炉停炉期间进行，冲洗时，转子转速可在正常转速，亦可在低转速。为了有效的去除沉积物和减少冲洗时间，冷热端冲洗应同时进行，冲洗前应确认所有疏水阀开启，疏水管道内无障碍物，喷嘴无堵塞。冲洗结束后应确认进水阀关闭无泄漏，疏水阀关闭，并立即设法干燥传热元件，以免锈蚀。

四、空气预热器的低温腐蚀和预防

烟气进入低温受热面后，其中的水蒸汽可能由于烟温降低或在接触温度较低的受热面时发生凝结．常压下燃用固体燃料的烟气中，水蒸汽的露点在50℃左右．因此，一般不易在低温受热面上结露．当燃用含硫燃料时，硫燃烧后形成二氧化硫，其中一部分会进一步氧化成三氧化硫，三氧化硫与烟气中水蒸汽结合成为硫酸蒸汽．酸露点比水露点要高得多．烟气中三氧化硫含量愈多，酸露点就愈高，酸露点可达140一160℃或更高．烟气中三氧化硫本身对受热面金属的工作影响不大，但当它在壁温低于酸露点的受热面上凝结下来时，就会对受热面金属产生严重腐蚀作用．

强烈的低温腐蚀通常发生在空气预热器的低温段(冷端)．低温腐蚀造成空气预热器波纹板穿孔，空气大量漏至烟气中，致使送风不足．炉内燃烧恶化，锅炉效率降低，同时腐蚀也加重堵灰，使烟道阻力增大，严重影响锅炉的经济运行．

低温受热面上凝结的液态硫酸．不仅会腐蚀金属，而且还会粘结烟气中的灰粒子，使其沉积在潮湿的受热面上．严重时将造成烟气通道堵灰．堵灰主要发生在空气预热器冷端．如果除尘器进口烟温低到酸露点时．也会造成除尘器堵灰．堵灰不仅影响传热，使排烟温度升高，降低锅护的运行经济性．而且由于烟气阻力剧增，致使引风机过载而限制了锅炉出力·

腐蚀和堵灰往往是相互促进的．堵灰使传热减弱，受热面金属壁温降低，这势必会加速腐蚀过程，预热器受热面腐蚀泄漏后，将导致漏风．漏风使烟温进一步降低，从而加速腐蚀和堵灰过程的进展．以致形成恶性循环．

为预防和减轻空气预热器出口端的低温腐蚀和堵灰，常采用下列措施

（1）提高空气预热器受热面的壁温

实践中提高壁温最常用的方法是提高入口空气温度，采用暖风器或热风再循环．把冷空气温度适当提高后，再送入空气预热器．选种方法行之有效，因而得到了广泛应用．但这种方法会使预热器传热温差变小，造成排烟温度上升．因此．最后使锅炉效率会有所降低．

(２)冷端受热面采用耐腐蚀材料．

（3）减少SO₃的生成量．

烟气中过剩氧会增大SO₃生成量．因此，为防止低温腐蚀应尽可能采用较低的过量空气系数和减少烟道的漏风，以减少火焰中氧原子的浓度，抑制SO₃的生成．

本锅炉空气预热器的冷端受热面波纹板采用了耐腐蚀的低合金高强度钢，并予以加厚（１mm）， 以提高波纹板的使用寿命．

为保护预热器不受腐蚀，在每台送风机入口管道内有一台暖风器，加热蒸汽由辅助蒸汽母管供给．暖风机在下列工况下投入运行：

(1)送风机启动和非满载运行时； ．

(2)锅炉烧油时由于出口烟气温度不足而影响锅炉性能时(热空气温度低)：

(3)产生低温腐蚀时；

(4)环境温度较低时．

暖风器安装在垂向的管道中．上面安装着向水平方向倾斜的管子．以保证疏水畅通．暖风器蒸汽管采角碳钢鳍片管，其上的鳍片是镶嵌上去的铝片．管束中的管子按三排排列，管子胀接在管板中，管束安装在一个钢质框架内．壳体侧面用螺栓与通气道连接．管子的排列方式能保证良好的传热．同时又使空气侧的压降保持在最小．

五 TTMD （热电偶温度监测装置）

1. 总体介绍

绝大部分的预热器小范围着火都是由于沉积在传热元件表面的不完全燃烧引起的。试验表明，如果金属温度达到700--760℃时，能够引起内部着火。TTMD系统是监测离开空预器的温度，如果转子上存在“热点”空气温度会不正常的升高。当TTMD系统监测到就地空气出口温度不正常地升高时，会向操作员发出报警。这个系统设计允许操作员在事故中采用调查和纠正措施。

TTMD装置用热电偶测量空气和烟气流温度。一组热电偶测量空气入口温度，一组热电偶测量烟气入口温度，一组热电偶被安装在空气出口管上测量各种径向位置的空气出口温度。测空气出口温度的热电偶尽量靠近传热元件表面，那儿最接近就地着火温度。

2. 主控盘

TTMD系统由主控盘来控制，它安装在空预器的外部。主控盘包括接收热电偶信息的输入模块，也包括程序控制模块（接受输入模块温度信息），计算热效率值，必要时产生报警，系统操作能够在触摸屏上被监测。

“POWER ON/OFF” 选择开/关主控盘电源

“ALARM HORN ” 当监测到温度高，系统故障（热电偶故障），空预器转子停运等发出报警声音“ALARM HORN SILENCE”INDICATOR 当报警声音消音后，触摸屏显示报警有效

“ALARM HORN SILENCE ”PUSH BUTTON 指示报警无效

“ENABLE/DISABLE”SWITCH 程序逻辑控制模块计算效率，指示系统有效/无效

“SETPOINT ADJUST” PUSH BUTTON 输入TTMD系统报警设定有效效率值

“RESET” PUSH BUTTON 指示系统所有报警无效

“TEMPERATURE” INDICATOR 触摸屏显示所有系统热电偶温度指示

“AVERAGE AIR—OUTLET TEMPERATURE” INDICATOR 显示所有空气出口温度热电偶平均值

“HIGE TEMPERATURE” INDICATOR 监测到温度高时报警

“TROUBLE” INDICATOR 显示故障热电偶，或过量程（温度太高，无法读出）

“AIR SIDE EFFECTIVENCE” INDICATOR 显示空气侧平均有效温度

“EFFECTIVENCE SETPOINT” INDICATOR 显示系统设定点有效