Подогреватель воздуха - Air preheater
Воздух подогреватель любое устройство , предназначенное для теплового воздуха перед другим процессом (например, сжигание в котле с основной целью повышения тепловой эффективности процесса. Они могут быть использованы отдельно или заменить рекуперативную систему тепла или для замены паровой змеевик.
В частности, в этой статье описываются подогреватели воздуха для горения, используемые в больших котлах на тепловых электростанциях, вырабатывающих электроэнергию, например, из ископаемого топлива , биомассы или отходов . Например, как воздух Подогреватель Ljungstrom был приписана во всем мире экономии топлива по оценкам 4,960,000,000 тонн в нефти , «несколько изобретений были столь успешным в экономии топлива , как Ljungstrom воздухоподогреватель», помеченные как 44 - й Международный исторический машиноведения Ориентир по американскому Общество инженеров-механиков .
Назначение воздухоподогревателя состоит в том, чтобы рекуперировать тепло дымовых газов котла, что увеличивает термический КПД котла за счет уменьшения потерь полезного тепла в дымовых газах. Как следствие, дымовые газы и транспортируется в дымовой стек газа (или дымовую трубу ) при более низкой температуре, что позволяет упрощенной конструкцию системы транспортировки и дымовую трубе. Это также позволяет контролировать температуру газов, выходящих из дымовой трубы (например, для соблюдения норм выбросов). Устанавливается между экономайзером и дымоходом.
Типы
Существует два типа подогревателей воздуха для использования в парогенераторах на тепловых электростанциях : один - трубчатый, встроенный в дымоход котла, а другой - регенеративный подогреватель воздуха. Они могут быть расположены так, чтобы газ проходил горизонтально или вертикально поперек оси вращения.
Другой тип воздухоподогревателя - регенератор, используемый в производстве чугуна или стекла.
Трубчатый тип
Особенности конструкции
Трубчатые подогреватели состоят из пучков прямых труб, которые проходят через выпускной канал котла и открываются с каждого конца за пределами канала. Внутри воздуховода горячие топочные газы проходят вокруг трубок подогревателя, передавая тепло от выхлопных газов воздуху внутри подогревателя. Окружающий воздух нагнетается вентилятором через воздуховоды на одном конце труб подогревателя, а на другом конце нагретый воздух из внутренней части труб выходит в другой набор каналов, которые переносят его в топку котла для сжигания.
Проблемы
Трубчатые воздуховоды подогревателя для холодного и горячего воздуха требуют больше места и конструктивных опор, чем конструкция вращающегося подогревателя. Кроме того, из-за наличия пыли, содержащей абразивные дымовые газы, трубы за пределами воздуховода изнашиваются быстрее на стороне, обращенной к потоку газа. Для устранения этой проблемы были достигнуты многие успехи, например, использование керамики и закаленной стали.
Многие новые парогенераторы с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) и барботажным псевдоожиженным слоем (BFB) в настоящее время включают в себя трубчатые воздухонагреватели, дающие преимущество в отношении движущихся частей роторного типа.
Коррозия точки росы
Коррозия точки росы возникает по разным причинам. Тип используемого топлива, содержание в нем серы и влаги являются определяющими факторами. Однако, безусловно, наиболее значимым фактором коррозии точки росы является температура металла труб. Если температура металла внутри трубок падает ниже температуры кислотного насыщения, обычно от 190 ° F (88 ° C) до 230 ° F (110 ° C), но иногда и до температуры 260 ° F (127 ° C) , тогда риск повреждения от коррозии точки росы становится значительным.
Регенеративные подогреватели воздуха
Существует два типа регенеративных подогревателей воздуха: регенеративные подогреватели воздуха с вращающимися пластинами (RAPH) и регенеративные подогреватели воздуха со стационарными пластинами (Rothemuhle).
Рекуперативный подогреватель воздуха с вращающейся пластиной
Конструкция с вращающейся пластиной (RAPH) состоит из центрального элемента с вращающейся пластиной, установленного внутри корпуса, который разделен на два ( двухсекторный тип), три ( трехсекторный тип) или четыре ( четырехсекторный тип) сектора, содержащие уплотнения. вокруг элемента. Уплотнения позволяют элементу вращаться во всех секторах, но сводят к минимуму утечку газа между секторами, обеспечивая при этом отдельные пути газа, воздуха и дымовых газов через каждый сектор.
Трехсекторные типы являются наиболее распространенными на современных объектах энергетики. В трехсекторной конструкции самый большой сектор (обычно охватывающий примерно половину поперечного сечения кожуха) соединен с выходом горячего газа котла. Горячий выхлопной газ течет по центральному элементу, передавая часть своего тепла элементу, а затем отводится для дальнейшей обработки в пылесборники и другое оборудование перед тем, как быть удаленным из дымовой трубы . Второй, меньший сектор, снабжается окружающим воздухом с помощью вентилятора , который проходит над нагретым элементом при его вращении в сектор и нагревается перед подачей в топку котла для сжигания. Третий сектор является самым маленьким и нагревает воздух, который направляется в измельчители и используется для подачи угольно-воздушной смеси к горелкам угольных котлов. Таким образом, весь воздух, нагретый в RAPH, обеспечивает: нагревательный воздух для удаления влаги из пылевидного угля, воздух-носитель для транспортировки пылевидного угля к горелкам котла и первичный воздух для горения.
Сам ротор является средой теплопередачи в этой системе и обычно состоит из некоторой формы стали и / или керамической конструкции. Он вращается довольно медленно (около 1-2 об / мин ), чтобы обеспечить оптимальную теплопередачу сначала от горячих выхлопных газов к элементу, а затем по мере его вращения от элемента к более холодному воздуху в других секторах.
Особенности конструкции
В этой конструкции весь кожух воздухоподогревателя опирается на саму несущую конструкцию котла с необходимыми компенсаторами в воздуховоде.
Вертикальный ротор опирается на упорные подшипники на нижнем конце и имеет смазку в масляной ванне, охлаждаемой водой, циркулирующей в змеевиках внутри масляной ванны. Это устройство предназначено для охлаждения нижнего конца вала, так как этот конец вертикального ротора находится на горячем конце воздуховода. На верхнем конце ротора установлен простой роликовый подшипник, удерживающий вал в вертикальном положении.
Ротор установлен на вертикальном валу с радиальными опорами и сепараторами для удержания корзин на месте. Также предусмотрены радиальные и кольцевые уплотнительные пластины для предотвращения утечек газов или воздуха между секторами или между каналом и кожухом во время вращения.
Для оперативной очистки корзин от отложений предусмотрены паровые форсунки, так что выдуваемая пыль и зола собираются в бункере для зольной пыли воздухоподогревателя. Этот бункер для пыли подсоединяется для опорожнения вместе с основными бункерами для пыли пылесборников.
Ротор вращается с помощью двигателя с пневмоприводом и зубчатой передачи, и его необходимо запускать перед запуском котла, а также держать во вращении в течение некоторого времени после остановки котла, чтобы избежать неравномерного расширения и сжатия, приводящего к деформации или растрескиванию. ротор. Воздух станции обычно полностью сухой (для приборов требуется сухой воздух), поэтому воздух, используемый для привода ротора, впрыскивается маслом для смазки пневмодвигателя.
Предусмотрены смотровые окна с защитой для наблюдения за внутренней работой подогревателя в любых условиях эксплуатации.
Корзины находятся в корпусах секторов на роторе и являются заменяемыми. Срок службы корзин зависит от абразивности золы и коррозионной активности газов на выходе из котла.
Проблемы
Дымовой газ котла содержит много частиц пыли (из-за высокого содержания золы), не способствующих горению, таких как кремнезем, которые вызывают абразивный износ корзин, а также могут содержать коррозионные газы в зависимости от состава топлива. Например, индийские угли обычно приводят к высокому содержанию золы и кремнезема в дымовых газах. Таким образом, корзины изнашиваются больше, чем другие виды топлива с более чистым сгоранием.
В этом RAPH запыленные коррозионные котловые газы должны проходить между элементами корзин подогревателя воздуха. Элементы состоят из зигзагообразных гофрированных пластин, запрессованных в стальную корзину, обеспечивающую достаточное кольцевое пространство между ними для прохождения газа. Эти пластины гофрированы, чтобы обеспечить большую площадь поверхности для поглощения тепла, а также для придания им жесткости для укладки их в корзины. Следовательно, требуется частая замена и всегда наготове новые корзины. В первые дни, Cor-десять сталь используется для элементов. Сегодня благодаря технологическому прогрессу многие производители могут использовать собственные патенты. Некоторые производители поставляют различные материалы для использования элементов, чтобы продлить срок службы корзин.
В некоторых случаях несгоревшие отложения могут образовываться на элементах подогревателя воздуха, вызывая его возгорание во время нормальной работы котла, вызывая взрывы внутри подогревателя воздуха. Иногда небольшие взрывы можно обнаружить в диспетчерской по колебаниям температуры воздуха на входе и выходе воздуха для горения.
Стационарный пластинчатый регенеративный подогреватель воздуха
Нагревательные пластинчатые элементы в этом типе регенеративного подогревателя воздуха также установлены в кожухе, но нагревательные пластинчатые элементы не вращаются, а неподвижны. Вместо этого воздуховоды в подогревателе поворачиваются таким образом, чтобы поочередно открывать секции элементов нагревательной пластины для восходящего потока холодного воздуха.
Как показано на соседнем чертеже, в нижней части неподвижных пластин имеются вращающиеся впускные воздуховоды, аналогичные вращающимся выпускным воздуховодам в верхней части неподвижных пластин.
Стационарные пластинчатые регенеративные подогреватели воздуха, также известные как подогреватели Rothemuhle, производятся более 25 лет компанией Balke-Dürr GmbH из Ратингена , Германия .
Регенератор
Регенератора состоит из кирпича насадочного: кирпичи , установленные с пробелами , эквивалентные ширины в кирпичной между ними, так что воздух может протекать относительно легко через насадку. Идея состоит в том, что, проходя через насадку, горячие выхлопные газы отдают тепло кирпичам. Затем воздушный поток меняется на противоположный, так что горячие кирпичи нагревают поступающий воздух и топливо для горения. В стекловаренной печи регенератор располагается по обе стороны от печи, часто образуя единое целое. В доменной печи регенераторы (обычно называемые печами Каупера ) устанавливаются отдельно от печи. Для печи нужно не менее двух печей, но может быть и три. Одна из печей работает «на газе», получая горячие газы от верха печи и нагревая насадку внутри, а другая - «на дутье», получая холодный воздух от нагнетателей, нагревая его и передавая в доменную печь.