中文名 | 空氣預(yù)熱器 | 外文名 | air pre-heater |
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作????用 | 提高鍋爐的熱交換性能 | 簡????稱 | 空預(yù)器 |
類????型 | 設(shè)備 | 學(xué)????科 | 熱力學(xué) |
按空氣預(yù)熱器的傳熱方式可將空氣預(yù)熱器分為導(dǎo)熱式和再生式兩大類。在導(dǎo)熱式空氣預(yù)器中最常用的是管式空氣預(yù)熱器。隨著鍋爐參數(shù)的提高和容量的增加,管式空氣預(yù)熱器的受熱面也增大,這給尾部受熱面的布置帶來了困難。因此,在大容量機(jī)組中多數(shù)采用結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較輕的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。空氣預(yù)熱器一般分為板式、回轉(zhuǎn)式和管式三種 。
這種空氣預(yù)熱器多用1.5-4mm的薄鋼板制成。將鋼板焊接成成長方形的盒子,將若干盒子拼成一組,整個空氣預(yù)熱器由2-4個盒子組成。煙氣由上向下通過,經(jīng)過盒子外側(cè),空氣則橫向通過盒子的內(nèi)部,在下部轉(zhuǎn)彎向上,兩次與煙氣交互傳遞能量,使煙氣與空氣形成逆向流動,獲得較好的傳熱效率。
板式空氣預(yù)熱器由于耗用鋼材較多,結(jié)構(gòu)不緊湊;焊縫多且易滲漏,現(xiàn)在很少采用。
管式空氣預(yù)熱器的主要傳熱部件是薄壁鋼管。管式空氣預(yù)熱器多呈立方形,鋼管彼此之間垂直交錯排列,兩端焊接在上下管板上。管式空氣預(yù)熱器在管箱內(nèi)裝有中間管板,煙氣順著鋼管上下通過預(yù)熱器,空氣則橫向通過預(yù)熱器,完成熱量傳導(dǎo)。
管式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點是密封性好、傳熱效率高、易于制造和加工,因此多應(yīng)用在電站鍋爐和工業(yè)鍋爐中。管式空氣預(yù)熱器的缺點是體積大、鋼管內(nèi)容易堵灰、不易于清理和煙氣進(jìn)口處容易磨損。
回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是再生式空氣預(yù)熱器最常見的形式,它是利用煙氣和空氣交替地通過金屬受熱面來加熱空氣?;剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器按運動方式可分為受熱面轉(zhuǎn)動和風(fēng)罩轉(zhuǎn)動兩種,本爐的兩臺空氣預(yù)熱器為三分倉受熱面旋轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。
轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器由圓筒形轉(zhuǎn)子和固定的圓筒形外殼及驅(qū)動裝置組成。
回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器又可分為兩種型式:一種是受熱面旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)式,另一種是風(fēng)道旋轉(zhuǎn)的風(fēng)道回轉(zhuǎn)式。
轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是由轉(zhuǎn)動的圓形轉(zhuǎn)子和固定的外殼組成,轉(zhuǎn)子式受熱面,它被分為許多倉格,里面裝有蓄熱板,蓄熱板吸收燃?xì)鉄崃坎⑿罘e起來,等到轉(zhuǎn)至空氣那面,再將蓄積的熱量釋放給空氣,自身溫度降低。受熱面不斷旋轉(zhuǎn),熱量便會不斷從煙氣傳送給空氣,空氣得到加熱,煙氣冷卻,這是回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的工作原理。
回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的主要優(yōu)點是體積小、重量輕、傳熱元件允許有較大磨損,因此特別適合大型鍋爐使用,缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且消耗電力,漏風(fēng)量較大。
附帶系統(tǒng)
回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器主要有火災(zāi)報警(熱點探測)、間隙調(diào)整、變頻控制、潤滑油系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)報警系統(tǒng)、吹灰和清洗系統(tǒng)等。
影響回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器性能的關(guān)鍵問題是 :漏風(fēng)、腐蝕和堵灰。在設(shè)計管式空氣預(yù)熱器時,應(yīng)合理地選用空氣流速和管箱尺寸,或者沿氣流方向加裝防振隔板,以防止引起空腔共振。防振隔板還有消除噪聲的作用?;剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)是一個重要問題,應(yīng)從設(shè)計、制造、安裝和運行等方面采取措施,使其在熱狀態(tài)下動靜組件之間保持合理的密封間隙。燃用高硫燃料時,管式和回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器均易產(chǎn)生腐蝕和堵灰。防止的措施有:在空氣進(jìn)口處加裝暖風(fēng)器或采用熱風(fēng)再循環(huán);采用低氧燃燒或摻燒添加劑,以減少煙氣中SO2 氣體的生成量;定期吹灰,以保持受熱面清潔;受熱面采用耐腐蝕的材料等。
著火原因分析
大量未燃盡的可燃物沉積在傳熱元件上是空預(yù)器著火的必要條件,也是關(guān)鍵所在。空預(yù)器的傳熱元件由薄板組成,排列很密,單位體積受熱面很高,在其下部金屬溫度低,低負(fù)荷運行時最低,很容易積灰。在鍋爐最初調(diào)試階段,在點火(油點火)以及長期低負(fù)荷運行的情況下(投油),因燃燒不完全,從爐膛帶來的凝結(jié)油霧和未燃盡的可燃物堆積在空預(yù)器中層下部及冷端傳熱元件上,這是著火的根源。
造成大量油霧和未燃盡可燃物堆積在空預(yù)器上的主要原因有:
⑴機(jī)組設(shè)備故障多,運行調(diào)試人員經(jīng)驗不足,造成調(diào)試周期過長,燒油過多,而且燃燒不好;
⑵油壓或霧化汽壓不適當(dāng),汽孔、油孔堵塞,霧化不佳;
⑶配風(fēng)不當(dāng);
⑷點火器漏油;
⑸長期低負(fù)荷運行,鍋爐啟停次數(shù)多;
⑹空預(yù)器吹灰器未能有效投入。在鍋爐啟動和低負(fù)荷運行時,由于冷端金屬溫度低,使空預(yù)器易積灰,這時應(yīng)加強吹灰。然而由于某些原因啟動初期吹灰介質(zhì)的汽壓和汽溫不足,過熱度低,吹灰效果不理想。
著火的預(yù)防措施
盡量減少在空預(yù)器上沉積未燃盡可燃物
其關(guān)鍵是使燃料完全燃燒。用油點火及低負(fù)荷投油時,油溫、油壓、汽壓應(yīng)合適,使油霧化良好,配風(fēng)正確;油槍不堵塞,不漏油;燃燒穩(wěn)定、充分,以盡量減少未燃盡的可燃物。
加強對空預(yù)器的監(jiān)視
機(jī)組啟動前應(yīng)對空預(yù)器全面檢查,若發(fā)現(xiàn)或判斷空預(yù)器有較多未燃盡的可燃物堆積時,決不能投入熱態(tài)運行,一定要進(jìn)行水清洗,然后烘干。應(yīng)保證吹灰器能正常投入,吹灰介質(zhì)參數(shù)合格。
運行過程中,特別是啟動、熱備用后再啟動以及空預(yù)器突然停轉(zhuǎn)和停爐后,應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視空預(yù)器的端點溫度(空預(yù)器煙風(fēng)進(jìn)、出口溫度)。若其中的一點或多點溫度不正常升高,則應(yīng)立即分析研究,以便即時發(fā)現(xiàn)著火。例如,運行時排煙溫度超過正常值30℃左右就預(yù)示可能著火,若繼續(xù)升高就認(rèn)為已著火,若溫度繼續(xù)升高肯定著火。當(dāng)停爐后,空預(yù)器已停止轉(zhuǎn)動,入口煙溫不變或變化很小時,而出口煙溫起初緩慢增加,后急劇上升,也表示空預(yù)器著火。運行人員應(yīng)監(jiān)視爐膛火焰,定期觀察煙囪??疹A(yù)器轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)后,應(yīng)觀察傳動電機(jī)電流。
經(jīng)驗表明,著火最有可能發(fā)生在停爐后的幾小時之內(nèi),而此時大部分運行人員已撤離現(xiàn)場,留守人員往往不注意空預(yù)器的端點溫度,當(dāng)突然發(fā)現(xiàn)著火時,一般已燒了1h以上,使損失增加。因此,熟悉預(yù)熱器性能和操作規(guī)程是監(jiān)視空預(yù)器的前提。
裝設(shè)著火探測系統(tǒng)
紅外線著火探測系統(tǒng):在空預(yù)器空氣側(cè)入口或出口安裝數(shù)個紅外線探頭,探頭做直線運動,在預(yù)熱器轉(zhuǎn)動時,對所有傳熱元件進(jìn)行1次掃描約需10min。若空預(yù)器局部著火,發(fā)出的紅外線超出正常水平,系統(tǒng)就發(fā)出報警信號。該系統(tǒng)的優(yōu)點是靈敏度高,能早期探測出著火情況。這時立即投入大量水滅火,一般很快就能將火撲滅。
有效吹灰
大量的積灰除容易產(chǎn)生著火外,還會降低傳熱效率、增加空預(yù)器的阻力。因空預(yù)器冷端最容易積灰,所以通常在空預(yù)器出口煙氣側(cè)裝有吹灰器。為防止著火必須有效吹灰,正常運行時一般8h吹1次;啟動期間每4h吹1次;停爐前也應(yīng)吹灰;點火期間、長期低負(fù)荷運行或堵灰嚴(yán)重時應(yīng)增加吹灰次數(shù)。
啟動初期,若吹灰蒸汽參數(shù)達(dá)不到要求,可用壓縮空氣吹掃。
正確水清洗
空預(yù)器吹灰器的作用是有限的,例如空預(yù)器中間層下部傳熱元件易堵灰,吹灰器一般不能清除。因此進(jìn)行正確的水清洗也很重要。另外,某些可燃物結(jié)垢也只能用水沖洗來清除。一般水清洗周期為1~2次/年。水清洗后一定要烘干空預(yù)器,否則空預(yù)器將很快發(fā)生腐蝕、堵灰。
⒉6 增設(shè)消防水系統(tǒng)
在空預(yù)器的煙氣側(cè)、一次風(fēng)和二次風(fēng)側(cè)均裝有環(huán)行消防水管道,管道上安裝數(shù)十個噴咀。
空預(yù)熱器著火處理
空預(yù)器的著火常起源于中間層下部和冷端傳熱元件。從局部極小面積著火到大面積燃燒需要較長時間,通常需1~2h,有時更長。為了減少損失,就盡快判斷是否著火。通常從空預(yù)器端點溫度著手,有時通過空預(yù)器空氣出口入的觀察孔觀測是否著火,如發(fā)現(xiàn)著火應(yīng)立即關(guān)閉觀察孔,著火嚴(yán)重時有煙氣泄漏或明顯輻射,煙囪冒黑煙。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)空預(yù)器已著火,應(yīng)立即手動MFT,停止引風(fēng)機(jī)運行,隔離空預(yù)器,關(guān)閉空預(yù)器進(jìn)、出口擋板。空預(yù)器保持轉(zhuǎn)動,消防水和多噴咀清洗水管路立即投入滅火,同時打開煙風(fēng)道上的排水口。經(jīng)驗表明,用泡沫、化學(xué)物或蒸汽來悶熄火焰效果均不好,此時保證消防水量很關(guān)鍵??疹A(yù)器著火后絕不能打開入孔,防止空氣進(jìn)入助燃。萬不得已時,如消防水和清洗水管道故障而沒有水投入,可以打開入孔,用電廠消防水滅火。注意滅火一定要徹底,并認(rèn)真檢查決不留后患。
空氣預(yù)熱器附帶系統(tǒng)
回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器主要有火災(zāi)報警(熱點探測)、間隙調(diào)整、變頻控制、潤滑油系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)報警系統(tǒng)、吹灰和清洗系統(tǒng)等。
影響回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器性能的關(guān)鍵問題是:漏風(fēng)、腐蝕和堵灰。在設(shè)計 管式空氣預(yù)熱器時,應(yīng)合理地選用空氣流速和管箱尺寸,或者沿氣流方向加裝防振隔板,以防止引起空腔共振。防振隔板還有消除噪聲的作用。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)是一個重要問題,應(yīng)從設(shè)計、制造、安裝和運行等方面采取措施,使其在熱狀態(tài)下動靜組件之間保持合理的密封間隙。燃用高硫燃料時,管式和回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器均易產(chǎn)生腐蝕和堵灰。防止的措施有:在空氣進(jìn)口處加裝暖風(fēng)器或采用熱風(fēng)再循環(huán);采用低氧燃燒或摻燒添加劑,以減少煙氣中SO2 氣體的生成量;定期吹灰,以保持受熱面清潔;受熱面采用耐腐蝕的材料等。
什么是鍋爐空氣預(yù)熱器?空氣預(yù)熱器的作用是什么?
空氣預(yù)熱器也被簡稱為熱管式空預(yù)器,是提高鍋爐熱交換性能,降低熱量損耗的一種預(yù)熱設(shè)備??諝忸A(yù)熱器利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱燃料燃燒所需空氣以提高鍋爐效率的熱交換設(shè)備空氣預(yù)熱器就是鍋爐尾部煙道中的煙氣通過...
由于安裝原因,有60%~70%預(yù)熱器防磨短管存在偏斜、錯口等情況,加重了煙氣對預(yù)熱器管子的磨損。
管式空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)及布置如何?
現(xiàn)代電站鍋爐采用的空氣預(yù)熱器有管式和回轉(zhuǎn)式兩種,而管式空氣預(yù)熱器 又分為立式和橫管式兩種?;剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器又分為受熱面回轉(zhuǎn)式和風(fēng)罩式回轉(zhuǎn)式。按傳熱方式可分為傳熱似式和蓄熱式。
空氣預(yù)熱器(air preheater)也被簡稱為空預(yù)器,是提高鍋爐熱交換性能,降低熱量損耗的一種預(yù)熱設(shè)備。空氣預(yù)熱器的作用,是將鍋爐尾部煙道中排出的煙氣中攜帶的熱量,通過散熱片傳導(dǎo)到進(jìn)入鍋爐前的空氣中,將空氣預(yù)熱到一定的溫度。
一般簡稱為空預(yù)器。多用于燃煤電站鍋爐??煞譃楣芟涫?、回轉(zhuǎn)式兩種,其中回轉(zhuǎn)式又分為風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式和受熱面回轉(zhuǎn)式兩種。電站鍋爐較常采用受熱面回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器。在鍋爐中的應(yīng)用一般為兩分倉、三分倉、四分倉式,其中四分倉較常用于循環(huán)流化床鍋爐中。
以回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器為例說明空氣預(yù)熱器的原理,在工作時會緩慢的旋轉(zhuǎn) ,煙氣會進(jìn)入空預(yù)器的煙氣側(cè)后再被排出,而煙氣中攜帶的熱量會為空預(yù)器中的散熱片所吸收,之后空預(yù)器緩慢旋轉(zhuǎn),散熱片運動到空氣側(cè),再將熱量傳遞給進(jìn)入鍋爐前的空氣。
空氣預(yù)熱器在鍋爐中的應(yīng)用多為三分倉式,附帶有火警報警系統(tǒng)、間隙調(diào)整系統(tǒng)和變頻控制系統(tǒng)??諝忸A(yù)熱器的使用方便、操作簡單、運行安全,并能提高鍋爐系統(tǒng)的熱交換性能,因此在煙氣鍋爐系統(tǒng)中有很普遍的使用。
1、漏風(fēng)的原因分析
1) 由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,必然會將格倉中的空氣帶入煙氣中而形成攜帶漏風(fēng)。
2) 由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,動靜之間必然存在間隙,煙氣側(cè)為負(fù)壓,空氣側(cè)為正壓,因此由壓差的存在而使空氣漏向煙氣負(fù)壓側(cè)而形成直接漏風(fēng)。
①空預(yù)器漏風(fēng)控制系統(tǒng)(LCS)一直工作不正常,運行中熱端扇形密封擋板不能自動跟蹤轉(zhuǎn)子的 蘑菇狀變形以減小漏風(fēng)間隙,而且?guī)Щ铱諝饴┫驘煔鈧?cè)時造成扇形密封擋板嚴(yán)重磨損,進(jìn)一步增大了漏風(fēng)間隙,而漏風(fēng)量的大小與漏風(fēng)區(qū)域面積成正比,因此空預(yù)器漏風(fēng)劇增。
②由于鍋爐燃用熱值低、灰份高的廣旺貧煤和空預(yù)器換熱元件特別是低溫段換熱元件的低溫腐蝕等原因,造成空預(yù)器換熱元件積灰、堵灰嚴(yán)重,流道堵塞后增大了流通阻力,造成空氣側(cè)與煙氣側(cè)壓差增大,而漏風(fēng)量的大小與壓差的平方根成正比,因此堵灰又加劇漏風(fēng)。
2、漏風(fēng)治理措施
1) 漏風(fēng)治理措施的探索。空預(yù)器配有漏風(fēng)控制系統(tǒng)(LCS),由于扇形密封擋板可以調(diào)節(jié),在空預(yù)器外殼和可調(diào)扇形密封擋板之間設(shè)有滑片密封條。長時間運行后,這些密封條被磨損, 形成一條縫隙,使空氣和灰塵可以在扇形密封擋板背后通過,這樣一方面增加了空預(yù)器的漏風(fēng),另一方面隨著灰塵的積累,限制了扇形密封擋板的移動。因此,從其工作環(huán)境就決定了空預(yù)器漏風(fēng)控制系統(tǒng)(LCS)工作的不可靠性,換句話說,投入大量人力、物力恢復(fù)漏風(fēng)控制系統(tǒng)(LCS)得不償失。
相反,豪頓華工程有限公司的容克式空預(yù)器 VN 設(shè)計技術(shù)則取消漏風(fēng)控制系統(tǒng)(LCS),在扇形密封擋板、軸向密封擋板和外殼之間焊接新的板條,將扇形密封擋板和軸向密封擋板固定在某一位置,形成完整的焊接結(jié)構(gòu),從而消除了二次漏風(fēng)的可能。當(dāng)然,在固定之前應(yīng)預(yù)先計算出扇形密封擋板和軸向密封擋板固定的位置,以保證在任何負(fù)荷情況下扇形密封擋板和軸向密封擋板均能適應(yīng)轉(zhuǎn)子熱態(tài)變形。同時,采用“雙道密封”來加強現(xiàn)有空預(yù)器的徑向和 軸向密封效果,它是通過加倍掠過徑向軸向密封板上的密封片的數(shù)量來實現(xiàn)的。這樣,煙氣 空氣流壓力之間有一個中間壓力,使得兩股氣流之間壓差減小一半,也可以理解為迷宮式的 “雙道密封”增大了空氣流向(漏向)煙氣側(cè)的流動阻力,這樣可以有效地降低漏風(fēng)率。
經(jīng)反復(fù)研究、比較,決定采用豪頓華工程有限公司的 VN 設(shè)計技術(shù)對容克式空預(yù)器密封系統(tǒng)進(jìn)行改造,以控制空預(yù)器的漏風(fēng)。
2) 利用空預(yù)器換熱元件已到使用壽命應(yīng)全部更換的機(jī)會,委托豪頓華工程有限公司采用其容克式空預(yù)器的 VN 設(shè)計技術(shù),以鍋爐在燃用廣旺煤并摻燒4 000 Nm/h天然氣的 M CR 工況為改造設(shè)計基礎(chǔ)進(jìn)行改造設(shè)計。
①改造前后設(shè)計參數(shù)對比(見表1);
②改造前后換熱元件變化的對比(見表2);
③取消漏風(fēng)控制系統(tǒng)(LCS),固定所有的扇形密封板、軸向密封板,并加裝二次徑向隔板,使徑向和軸向密封片加倍;
④根據(jù)轉(zhuǎn)子隔倉變化選用豪頓華工程有限公司換熱元件板型重新設(shè)計換熱元件外形尺寸;
⑤因扇形板和熱端中心筒密封盤的重量轉(zhuǎn)移到上連接板上,因此取消四根懸吊螺桿,將熱端中心筒密封盤固定在上連接板上,并把中心筒密封盤軸封焊死。
3) 校核推力軸承承載能力??諝忸A(yù)熱器底部推力軸承為 45 BV 型可傾瓦式滑動軸承,其承載能力為 263 083 kg,即 263 t。改造前空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子重量為190 t,改造后轉(zhuǎn)子重量 為 200 t,比推力軸承設(shè)計的最大支撐重量低得多,因此不會影響軸承使用。
3、漏風(fēng)治理經(jīng)濟(jì)性分析
由于改造前后鍋爐使用的燃料等條件不可能完全相同,以下僅以機(jī)組在空預(yù)器改造前后滿 負(fù)荷工況下作粗略對比分析。
1) 空預(yù)器改造前后滿負(fù)荷工況下主要性能參數(shù)比較(見表3)
2) 空預(yù)器換熱元件已到使用壽命,庫房內(nèi)換熱元件備件已用完,此時進(jìn)行空氣預(yù)熱器改造即改造了密封裝置,又更換了換熱元件,可謂一舉兩得。
3) 漏風(fēng)率降低,可保護(hù)鍋爐燃燒氧量充足,減少鍋爐不完全燃燒熱損失和排煙熱損失,排煙溫度降低了19 ℃,鍋爐效率大致提高1%,每年可節(jié)約標(biāo)煤7 200 t。同時,熱風(fēng)溫度 提高了30 ℃,有力地保證了廣旺貧煤的著火和穩(wěn)定燃燒。
4) 漏風(fēng)率降低,減少了空氣和煙氣流量,降低送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)電耗 300kW·h,每年大約可 節(jié)省廠用電 180萬kW·h,同時也避免了因風(fēng)機(jī)出力不足而影響整臺機(jī)組的出力。
5) 漏風(fēng)率降低,減少了空預(yù)器出口煙氣流量,降低了煙氣流速,從而使靜電除塵器的效率增加,同時所有在空預(yù)器下游的設(shè)備磨損降低,其維修、維護(hù)量大大減少。
6) 對空預(yù)器本身,漏風(fēng)率減小,空氣側(cè)漏向煙氣側(cè)的流量下降,流速降低,各易磨損件的壽命也延長,維修、維護(hù)工作量減少。
7) 取消漏風(fēng)控制系統(tǒng)(LCS),徑向滑片密封條、軸向正滑片密封條、各密封擋板的位置校正 等維修工作可完全取消,簡化了檢修工作,同時減少了空預(yù)器的檢修工作量。
空氣預(yù)熱器排煙溫度高的主要原因:
由于電站鍋爐的空氣預(yù)熱器普遍排煙溫度較高,而較高的排煙溫度造成鍋爐效率下降,所以制粉系統(tǒng)干燥出力不足,長期運行,很不經(jīng)濟(jì)。這是預(yù)熱器行業(yè)普遍共性的問題,通過對電廠調(diào)研,可以看到預(yù)熱器排煙溫度高的主要原因是 :
1) 設(shè)計缺陷嚴(yán)重,如對鍋爐實際設(shè)計參數(shù)的分析,對預(yù)熱器選型計算的疏忽,錯誤的選用傳熱元件板型和預(yù)熱器型號等造成了預(yù)熱器存在先天不足。這是預(yù)熱器換熱能力不足的主要原因。
2) 制造質(zhì)量太差,預(yù)熱器內(nèi)部傳熱元件有嚴(yán)格的尺寸要求,幾何學(xué)上微小的差異也會造成預(yù)熱器換熱能力的天壤不同,因此,在制造時由于傳熱元件板厚的變化、元件之間內(nèi)部組合尺寸的差異,均會大副影響預(yù)熱器的換熱能力。這也是預(yù)熱器換熱能力不足的主要原因。
3) 制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)過大,制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)過大,造成進(jìn)入預(yù)熱器的有組織風(fēng)量減少,造成預(yù)熱器排煙溫度高。
4) 爐底漏風(fēng)的增加,原理同制粉系統(tǒng),都是經(jīng)過預(yù)熱器的有組織風(fēng)風(fēng)量減少。
5) 其他原因。
解決辦法:針對具體原因進(jìn)行分析后,進(jìn)行性價比較高的改造,如果預(yù)熱器先天不足,則需重新更換。所以對于預(yù)熱器的設(shè)計問題的重視,才是其性能的有力保障。
一、故障原因
⑴ 經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn)接觸器內(nèi)部同一槽內(nèi)主接點(B相)與輔助接點(A相)在送電時引起短路,觸頭燒毀,分析在減速機(jī)油泵熱偶動作時,接觸器內(nèi)部已因過熱而燒損,送電時引起短路。
⑵ 空預(yù)器減速機(jī)油泵接線為螺絲壓緊線頭的方式,受外力作用容易脫開,造成電機(jī)缺相運行。
⑶ 運行人員在送電時僅搖測電機(jī)絕緣,而未搖測接觸器的絕緣(接觸器上還有空氣開關(guān))。
⑷ 原設(shè)計上存在問題,空預(yù)器為2路電源,正常運行時分別帶1臺空預(yù)器及其輔助設(shè)備運行,2路電源互為暗備用,且為互聯(lián)動,這樣在一路電源發(fā)生永久性故障的情況下,另外一路電源自投于故障點上,致使2路電源均失電,造成空預(yù)器均停,直接威脅機(jī)組正常運行。
二、采取措施
⑴ 同一槽內(nèi)主接點與輔助接點接為同一組。
⑵ 對空預(yù)器電機(jī)電纜在離接線盒10 cm處進(jìn)行固定,其它電機(jī)有類似情況也同樣加固。
⑶ 對有接觸器和空氣開關(guān)的接線,在故障掉閘后檢測絕緣時,同時檢測接觸器上下口絕緣,都合格后方可送電。
⑷ 運行方式上原2路電源各帶1個空預(yù)器,2路電源為暗備用,應(yīng)改為明備用或取消自動互聯(lián)(在1臺空預(yù)器故障情況下,查明情況后手動送電)。
⑸ 對掉閘設(shè)備,檢修人員進(jìn)行處理時應(yīng)同時檢查開關(guān)或接觸器切斷故障后有無燒損等情況。
通過對空預(yù)器回路的改造以及運行檢修方面采取措施后,空預(yù)器未發(fā)生類似情況,從而有效地防止了因此導(dǎo)致的停機(jī)。
著火原因分析
大量未燃盡的可燃物沉積在傳熱元件上是空預(yù)器著火的必要條件,也是關(guān)鍵所在。空預(yù)器的傳熱元件由薄板組成,排列很密,單位體積受熱面很高,在其下部金屬溫度低,低負(fù)荷運行時最低,很容易積灰。在鍋爐最初調(diào)試階段,在點火(油點火)以及長期低負(fù)荷運行的情況下(投油),因燃燒不完全,從爐膛帶來的凝結(jié)油霧和未燃盡的可燃物堆積在空預(yù)器中層下部及冷端傳熱元件上,這是著火的根源。
造成大量油霧和未燃盡可燃物堆積在空預(yù)器上的主要原因有:
⑴機(jī)組設(shè)備故障多,運行調(diào)試人員經(jīng)驗不足,造成調(diào)試周期過長,燒油過多,而且燃燒不好;
⑵油壓或霧化汽壓不適當(dāng),汽孔、油孔堵塞,霧化不佳;
⑶配風(fēng)不當(dāng);
⑷點火器漏油;
⑸長期低負(fù)荷運行,鍋爐啟停次數(shù)多;
⑹空預(yù)器吹灰器未能有效投入。在鍋爐啟動和低負(fù)荷運行時,由于冷端金屬溫度低,使空預(yù)器易積灰,這時應(yīng)加強吹灰。然而由于某些原因啟動初期吹灰介質(zhì)的汽壓和汽溫不足,過熱度低,吹灰效果不理想。
著火的預(yù)防措施
盡量減少在空預(yù)器上沉積未燃盡可燃物
其關(guān)鍵是使燃料完全燃燒。用油點火及低負(fù)荷投油時,油溫、油壓、汽壓應(yīng)合適,使油霧化良好,配風(fēng)正確;油槍不堵塞,不漏油;燃燒穩(wěn)定、充分,以盡量減少未燃盡的可燃物。
加強對空預(yù)器的監(jiān)視
機(jī)組啟動前應(yīng)對空預(yù)器全面檢查,若發(fā)現(xiàn)或判斷空預(yù)器有較多未燃盡的可燃物堆積時,決不能投入熱態(tài)運行,一定要進(jìn)行水清洗,然后烘干。應(yīng)保證吹灰器能正常投入,吹灰介質(zhì)參數(shù)合格。
運行過程中,特別是啟動、熱備用后再啟動以及空預(yù)器突然停轉(zhuǎn)和停爐后,應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視空預(yù)器的端點溫度(空預(yù)器煙風(fēng)進(jìn)、出口溫度)。若其中的一點或多點溫度不正常升高,則應(yīng)立即分析研究,以便即時發(fā)現(xiàn)著火。例如,運行時排煙溫度超過正常值30℃左右就預(yù)示可能著火,若繼續(xù)升高就認(rèn)為已著火,若溫度繼續(xù)升高肯定著火。當(dāng)停爐后,空預(yù)器已停止轉(zhuǎn)動,入口煙溫不變或變化很小時,而出口煙溫起初緩慢增加,后急劇上升,也表示空預(yù)器著火。運行人員應(yīng)監(jiān)視爐膛火焰,定期觀察煙囪。空預(yù)器轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)后,應(yīng)觀察傳動電機(jī)電流。
經(jīng)驗表明,著火最有可能發(fā)生在停爐后的幾小時之內(nèi),而此時大部分運行人員已撤離現(xiàn)場,留守人員往往不注意空預(yù)器的端點溫度,當(dāng)突然發(fā)現(xiàn)著火時,一般已燒了1h以上,使損失增加。因此,熟悉預(yù)熱器性能和操作規(guī)程是監(jiān)視空預(yù)器的前提。
裝設(shè)著火探測系統(tǒng)
紅外線著火探測系統(tǒng):在空預(yù)器空氣側(cè)入口或出口安裝數(shù)個紅外線探頭,探頭做直線運動,在預(yù)熱器轉(zhuǎn)動時,對所有傳熱元件進(jìn)行1次掃描約需10min。若空預(yù)器局部著火,發(fā)出的紅外線超出正常水平,系統(tǒng)就發(fā)出報警信號。該系統(tǒng)的優(yōu)點是靈敏度高,能早期探測出著火情況。這時立即投入大量水滅火,一般很快就能將火撲滅。
有效吹灰
大量的積灰除容易產(chǎn)生著火外,還會降低傳熱效率、增加空預(yù)器的阻力。因空預(yù)器冷端最容易積灰,所以通常在空預(yù)器出口煙氣側(cè)裝有吹灰器。為防止著火必須有效吹灰,正常運行時一般8h吹1次;啟動期間每4h吹1次;停爐前也應(yīng)吹灰;點火期間、長期低負(fù)荷運行或堵灰嚴(yán)重時應(yīng)增加吹灰次數(shù)。
啟動初期,若吹灰蒸汽參數(shù)達(dá)不到要求,可用壓縮空氣吹掃。
正確水清洗
空預(yù)器吹灰器的作用是有限的,例如空預(yù)器中間層下部傳熱元件易堵灰,吹灰器一般不能清除。因此進(jìn)行正確的水清洗也很重要。另外,某些可燃物結(jié)垢也只能用水沖洗來清除。一般水清洗周期為1~2次/年。水清洗后一定要烘干空預(yù)器,否則空預(yù)器將很快發(fā)生腐蝕、堵灰。
增設(shè)消防水系統(tǒng)
在空預(yù)器的煙氣側(cè)、一次風(fēng)和二次風(fēng)側(cè)均裝有環(huán)行消防水管道,管道上安裝數(shù)十個噴咀。
空預(yù)熱器著火處理
空預(yù)器的著火常起源于中間層下部和冷端傳熱元件。從局部極小面積著火到大面積燃燒需要較長時間,通常需1~2h,有時更長。為了減少損失,就盡快判斷是否著火。通常從空預(yù)器端點溫度著手,有時通過空預(yù)器空氣出口入的觀察孔觀測是否著火,如發(fā)現(xiàn)著火應(yīng)立即關(guān)閉觀察孔,著火嚴(yán)重時有煙氣泄漏或明顯輻射,煙囪冒黑煙。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)空預(yù)器已著火,應(yīng)立即手動MFT,停止引風(fēng)機(jī)運行,隔離空預(yù)器,關(guān)閉空預(yù)器進(jìn)、出口擋板??疹A(yù)器保持轉(zhuǎn)動,消防水和多噴咀清洗水管路立即投入滅火,同時打開煙風(fēng)道上的排水口。經(jīng)驗表明,用泡沫、化學(xué)物或蒸汽來悶熄火焰效果均不好,此時保證消防水量很關(guān)鍵。空預(yù)器著火后絕不能打開入孔,防止空氣進(jìn)入助燃。萬不得已時,如消防水和清洗水管道故障而沒有水投入,可以打開入孔,用電廠消防水滅火。注意滅火一定要徹底,并認(rèn)真檢查決不留后患。
1、 改善并強化燃燒
經(jīng)過余熱器后的空氣進(jìn)入爐內(nèi),加速了燃料的干燥、著火和燃燒過程,保證了鍋爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒,提高了燃燒效率。
2、 強化傳熱
由于爐內(nèi)燃燒得到了改善和強化,加上進(jìn)入爐內(nèi)的熱風(fēng)溫度提高,爐內(nèi)平均溫度水平也有提高,從而可強化爐內(nèi)輻射傳熱。
3、減小爐內(nèi)損失,降低排煙溫度,提高鍋爐熱效率
由于爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定,輻射熱交換的強化,可以降低化學(xué)不完全燃燒損失;另一方面空氣預(yù)熱器利用煙氣余熱,進(jìn)一步降低了排煙損失,因此提高了鍋爐熱效率。根據(jù)經(jīng)驗,當(dāng)空氣在預(yù)熱器中升高1.5℃,排煙溫度可以降低1℃.在鍋爐煙道中安裝空氣預(yù)熱器后,如果能把空氣余熱150-160℃,就可以降低排煙溫度110-120℃,可將鍋爐熱效率提高7%-7.5%。可以節(jié)約燃料11%-12%。
4、熱空氣可以作燃料干燥劑
對于層燃爐,有熱空氣可以使用水分和灰分較高的燃料,對于電站鍋爐,熱空氣是制粉系統(tǒng)的重要干燥劑和煤粉輸送介質(zhì)。
空氣預(yù)熱器是用來傳導(dǎo)鍋爐系統(tǒng)中排出煙氣熱能的一種裝置??諝忸A(yù)熱器的應(yīng)用能提高鍋爐系統(tǒng)的熱交換性能,因此在鍋爐系統(tǒng)中使用的較為廣泛??諝忸A(yù)熱器在運行中會出現(xiàn)一些故障和問題,以下是其中常見的幾種 。
1、空氣預(yù)熱器的振動問題
空氣預(yù)熱器在運行中容易出現(xiàn)振動的問題,這個問題的根源主要在于空預(yù)器的設(shè)計。空氣預(yù)熱器在設(shè)計時就要考慮其運行中的振動問題,避免空預(yù)器發(fā)生振動,需要合理的選擇空氣流動的速度,或沿著空氣流動的方向加裝防振隔板。
2、空氣預(yù)熱器的堵灰問題
空氣預(yù)熱器另外一個常見問題是堵灰??疹A(yù)器在工作時會接觸到鍋爐排出的煙氣及其中所攜帶的顆粒型灰塵,長時間灰塵堆積即會形成堵灰。同時,空氣預(yù)熱器在基礎(chǔ)鍋爐排出煙氣中所攜帶的二氧化硫氣體時可能發(fā)生腐蝕,腐蝕后的物質(zhì)也會形成空氣預(yù)熱器的堵灰。
空氣預(yù)熱器防止堵灰的方法,是在空氣進(jìn)氣口加裝暖風(fēng)器或采用熱風(fēng)再循環(huán),并采用低氧燃燒和加入添加劑的方法,降低煙氣中二氧化硫氣體的生成。另外,空氣預(yù)熱器的定期吹灰,也對保持空氣預(yù)熱器的清潔有很大的作用。
3、空氣預(yù)熱器的其他問題
空氣預(yù)熱器的其他常見問題還有噪聲和漏風(fēng)??諝忸A(yù)熱器處理振動問題時加裝的防振隔板,對降低和消除空氣預(yù)熱器的噪音問題也有很大作用,而關(guān)于空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)問題,則需要從設(shè)計、運行等多個方面提高空氣預(yù)熱器的密封性。
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鍋爐空氣預(yù)熱器分析 空氣預(yù)熱器有三個大類, 分別是板式空氣預(yù)熱器、 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器和管式空氣預(yù)熱器。 空氣預(yù)熱器是用于鍋爐系統(tǒng)熱交換性能提升的一種設(shè)備。 空氣預(yù)熱器的主要作用是將鍋 爐排出的煙氣中的熱量收集起來,并傳導(dǎo)給進(jìn)入鍋爐前的空氣。 1、管式空氣預(yù)熱器 管式空氣預(yù)熱器的主要傳熱部件是薄壁鋼管。 管式空氣預(yù)熱器多呈立方形, 鋼管彼此之 間垂直交錯排列, 兩端焊接在上下管板上。 管式空氣預(yù)熱器在管箱內(nèi)裝有中間管板, 煙氣順 著鋼管上下通過預(yù)熱器,空氣則橫向通過預(yù)熱器,完成熱量傳導(dǎo)。 管式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點是密封性好、傳熱效率高、易于制造和加工,因此多應(yīng)用在電站 鍋爐和工業(yè)鍋爐中。 管式空氣預(yù)熱器的缺點是體積大、 鋼管內(nèi)容易堵灰、 不易于清理和煙氣 進(jìn)口處容易磨損。 2、板式空氣預(yù)熱器 板式空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)松散而不緊湊,制造需要耗費大量的鋼材,因此制造成本較高。 板式空氣預(yù)熱器的盒子由焊接
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空氣預(yù)熱器安裝 空氣預(yù)熱器主要由履帶式起重機(jī)進(jìn)行吊裝。 施工主要步驟:見施工流程圖 空氣預(yù)熱器安裝施工流程 對空氣預(yù)熱器定子冷端、 熱端在鍋爐組合場進(jìn)行預(yù)組合, 在爐后 支撐結(jié)構(gòu)安裝驗收完后,對空氣預(yù)熱器主要部件:定子冷端、支承軸 承、轉(zhuǎn)子散熱倉、大軸、定子熱端及護(hù)板進(jìn)行預(yù)組合存放。 施工措施 支撐軸承安裝 定子熱端組合 預(yù)熱器基礎(chǔ)劃線 檢查、驗收、簽證 轉(zhuǎn)子大軸安裝 熱端找正、就位 技術(shù)交底、設(shè)備清點 組合平臺搭設(shè)、找正 定子冷端組合 定子冷端吊裝 中間護(hù)板組合安裝 定子熱端吊裝 轉(zhuǎn)子散熱包安裝 轉(zhuǎn)動圍帶安裝 其他附件安裝 試運行 轉(zhuǎn)子找正、定位 驅(qū)動裝置安裝 密封裝置、安裝、調(diào)整 保溫 潤滑油及冷卻系統(tǒng)安裝 驗收、簽證 測定支承梁的標(biāo)高和中心線, 并定位膨脹裝置, 校正各膨脹裝置 至同一標(biāo)高。 搭設(shè)組合平臺(組合冷端中心標(biāo)回、一次風(fēng)桁架、外殼、支承軸 承)。 在鍋爐組合場使用龍門吊組合
①若管子磨損較輕,可維持短時間運行。如有旁通煙道應(yīng)立即啟用,然后關(guān)閉主煙道擋板,待備用爐投入運行后再停爐檢修。
②如管子損壞嚴(yán)重,甚至上部管段有許多孔洞,使?fàn)t膛溫度過低,難以繼續(xù)運行,應(yīng)緊急停爐,將空氣預(yù)熱器更新。
③當(dāng)鍋爐在隔離有故障空氣預(yù)熱器的情況下運行時,排煙溫度不應(yīng)超過引風(fēng)機(jī)銘牌的規(guī)定(一般為≤250℃),否則應(yīng)降低負(fù)荷運行。
預(yù)熱器管道排列較為緊密,給修理操作帶來一定的難度。加上工作條件差,要求高,特別要求能耐溫、耐濕。根據(jù)這些問題,我們決定采用套接辦法。具體工藝步驟如下:
1、截去腐蝕管(長度為1350mm ),準(zhǔn)備好補接管和粘接筒套。
2、用砂布除去剩余管道、筒套、補接管道上的銹斑,并將粘接面打毛。
3、用汽油除去預(yù)熱器管道、筒套、補接管道粘接面上的油污,隨后用丙酮清洗干凈,晾干備用。
4、一次性的將磷酸銅和氫氧化鋁溶液以4:1的比例制成膠粘劑,均勻地涂刷在粘接面上,立即粘合。
5、每一根預(yù)熱器管粘好后,立即用噴燈快速加熱固化,待所有的預(yù)熱器管枯接好后,再用噴燈巡回烘烤2~3小時,即可使用。
①煙氣中混入大量空氣,熱風(fēng)溫度和鍋爐負(fù)荷明顯降低。
②燃燒工況突變,送風(fēng)量不足,甚至不能維持正常燃燒。
③引風(fēng)機(jī)負(fù)荷加大,排煙溫度下降。
①由于煙氣溫度低于露點,使管壁產(chǎn)生酸性腐蝕。
②長期受飛灰磨損,管壁逐漸減薄。
③煙道內(nèi)可燃?xì)怏w或積炭在空氣預(yù)熱器處二次燃燒,或者管子積灰嚴(yán)重,管束受熱不均勻,造成局部過熱燒壞。
④材質(zhì)不良,如耐腐蝕和耐磨性能差。
空氣預(yù)熱器運行中的磨損多為管口處管壁下方,并且第一層的冷風(fēng)進(jìn)口端磨損泄漏較多。當(dāng)一根管子漏風(fēng)時會將其周邊對應(yīng)的管子吹漏,這種互吹磨損程度非常厲害,可以在較短時間內(nèi)產(chǎn)生非常大的破壞力,分析磨損原因,管子下方磨損泄漏,不是由于煙氣的正面沖刷磨損的,而是煙氣渦流旋轉(zhuǎn)沖刷磨損的,煙氣在靠近管板處容易形成渦流,在管子冷風(fēng)端存在低溫腐蝕現(xiàn)象,渦流容易在發(fā)生腐蝕的地方將管子磨漏。
內(nèi) 容 提 要
本書論述和介紹了各類空氣預(yù)熱器――對流式空氣預(yù)熱器、輻射式
空氣預(yù)熱器、熱管空氣預(yù)熱器、蓄熱式空氣預(yù)熱器和陶瓷空氣預(yù)熱器
的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、熱工性能以及它們的設(shè)計原則、方法和計
算。書中還提供了許多有關(guān)的設(shè)計資料、計算圖表和計算機(jī)程序,并
列舉有詳細(xì)的計算實例。