空預(yù)器及其運(yùn)行

空預(yù)器及其運(yùn)行第一節(jié)空氣預(yù)熱器的型式空氣預(yù)熱器是利用煙氣余熱加熱燃燒所需要的空氣的熱交換設(shè)備。

1、作用：

1）↓θ排煙→η鍋↑→因隨蒸汽參數(shù)↑→回?zé)嵫h(huán)中用汽機(jī)抽汽加熱→t給水越來越↑→單用省煤器難將θ排煙↓到合適溫度→故用空預(yù)器進(jìn)一步↓θ排

2）改善燃料的著火條件和燃燒過→q3↓q4

↑3)熱空氣進(jìn)爐膛→↓空氣吸熱量→利于爐膛燃燒溫度↑→強(qiáng)化爐膛的輻射4)熱空氣作為煤粉爐制粉系統(tǒng)的干燥劑和輸送介質(zhì)

分類：空氣預(yù)熱器按其換熱方式，可分為傳熱式和蓄熱式(再生式)兩大類，

1、傳熱式是指空氣和煙氣各有自己的通路，熱量連續(xù)地通過傳熱面由煙氣傳給空氣，根據(jù)結(jié)構(gòu)稱為→管式

2、蓄熱式是煙氣和空氣交替通過受熱面，當(dāng)煙氣通過此受熱面時(shí)、受熱面金屬被加熱而將熱量蓄積起來，當(dāng)空氣通過時(shí)，金屬將熱量釋放并加熱空氣．這樣反復(fù)交替，故又稱為再生式空氣預(yù)熱器。根據(jù)結(jié)構(gòu)稱為→回轉(zhuǎn)式

二、管式

Ⅰ、按材料來分：→鋼管式

→鑄鐵式

→玻璃管式

Ⅱ、按布置方式分：

立式：立式鋼管式應(yīng)用多→其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，漏風(fēng)↓→體積↑→耗鋼材

→大型鍋爐及t空氣↑時(shí)→尾部受熱面布置困難→用于中小容量鍋爐

臥式：臥式鋼管式→空氣在管內(nèi)流→煙氣在管外橫向沖刷

→t壁＞t壁立+（10-30）℃→利于減輕煙氣側(cè)低溫腐蝕

→易堵灰→一般在燃多重油爐用→并配鋼珠吹灰

W煙=8-12m/sW空氣

=6-10m/s

一、管式空氣預(yù)熱器管式空氣預(yù)熱器常用于中型以下鍋爐、它是由直徑40—51mm、壁厚為1．25—1．5mm的有縫薄鋼直管與錯(cuò)列開孔的上、下管板焊接而成，形成立體管箱。對(duì)燃煤鍋爐，煙氣在管內(nèi)縱向流動(dòng)，空氣在管外空間橫向流道，形成交叉換熱，如圖10—l所示。

為使傳熱更接近于逆流傳熱，常采用如圖10-2所示的多次交叉型式，即在管箱中加中間管板，形成多次交叉通道。

1、當(dāng)管箱高度一定時(shí)，通道數(shù)增加，會(huì)使通道高度減小，使空氣流動(dòng)速度增大，流動(dòng)阻力也會(huì)有所增加。采用多通道雙面或多面進(jìn)風(fēng)，可使進(jìn)風(fēng)面增加、空氣阻力減小。采用合理的煙氣流速，不僅可以提高空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)的放熱系數(shù)，而且有較強(qiáng)的自吹灰能力。一般空氣預(yù)熱器中，煙氣流速取(10—14)m/s為宜?！癜催M(jìn)風(fēng)方式，管式空預(yù)器可分為：單面進(jìn)風(fēng)、雙面進(jìn)風(fēng)。多道單面進(jìn)風(fēng)多道雙面進(jìn)風(fēng)單道單面進(jìn)風(fēng)多道單面雙股平行進(jìn)風(fēng)多道多面進(jìn)風(fēng)

為經(jīng)濟(jì)使用受熱面，應(yīng)使煙氣側(cè)放熱系數(shù)等于空氣側(cè)放熱系數(shù)。當(dāng)流速相同時(shí)，橫向沖刷管于的空氣比縱向沖劇管子的煙氣放熱系數(shù)大，因而空氣流速應(yīng)比煙氣流速低一些，才可使其放熱系數(shù)相等，故空氣流速應(yīng)是煙氣流速的0.4—0.55倍為宜。管式空氣預(yù)熱器的下管板承受整個(gè)管箱的重量,管箱由支架支承在鍋爐鋼架上。

錯(cuò)列布置的管子節(jié)距如圖10-4所示，管于對(duì)角方向的最小間隙△＝S"2—d應(yīng)不小于10mm。

△過大，會(huì)使管箱體積增大；△過小，會(huì)增加流動(dòng)阻力.3.分類：管式空預(yù)器、回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。（1）管式空預(yù)器：●原理：煙氣的熱量通過管壁連續(xù)地傳給空氣?！窆ぷ鬟^程：煙氣自上而下在管內(nèi)縱向通過；空氣在管外橫向沖刷。●管式空預(yù)器的特點(diǎn)：優(yōu)：結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、檢修方便，工作可靠，漏風(fēng)小。缺：結(jié)構(gòu)尺寸大，金屬用量大。●管式空預(yù)器應(yīng)用：中、小容量鍋爐。

二、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是大型火電廠鍋爐常采用的設(shè)備．它是蓄熱式(再生式)空氣預(yù)熱器。優(yōu)點(diǎn):與管式空氣預(yù)熱器相比，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省鋼材、耐腐蝕性好和受熱面受到磨損和腐蝕時(shí)不增加空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)量等優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)?，在相同體積內(nèi)，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器可布置的受熱面面積是管式空氣預(yù)熱器面積的6—8倍，而且采用的是比管式管壁更薄的波形鋼板.在相同煙溫條件下，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器受熱面的壁溫比管式的高，而且可以采用耐腐蝕材料，因此，腐蝕相對(duì)較輕。

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器最大的缺點(diǎn)是:

漏風(fēng)量較大及對(duì)密封結(jié)構(gòu)要求較高。受熱面旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器如圖l0-5中所示?；剞D(zhuǎn)式空預(yù)器：屬于再生式空預(yù)器?！窆ぷ髟恚菏篃煔夂涂諝饨惶娴赝ㄟ^金屬受熱面來加熱空氣?！穹诸悾喊崔D(zhuǎn)動(dòng)部件可分為受熱面回轉(zhuǎn)式空預(yù)器（容克式）、風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空預(yù)器（謬?yán)帐剑駠鴥?nèi)600MW機(jī)組常用的三分倉受熱面回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。

受熱面波形板裝于圓形簡體內(nèi)．圓形筒體被鋼板分隔成若干個(gè)扇形倉格，每個(gè)扇形倉格內(nèi)裝滿由金屬薄板制成的波形板組件，波形板組件稱為預(yù)熱器蓄熱板．如圖10—6所示。蓄熱板一·般由厚度0．5—1．25mm薄鋼板軋制成波形板和定位板，并要求板上斜波紋與氣流方向成300夾角，以便增強(qiáng)氣流擾動(dòng)而改善傳熱效果。定位板不僅可以蓄熱，更為重要的是固定波形板，使之保持一定間距，使氣流有一定的流通截面。由于煙氣一般自上而下流動(dòng)、因而圓形筒體內(nèi)的蓄熱板也自上而下具有不同的溫度，一般蓄熱板分三層安裝.

最上部一層稱為熱端；中間一般也稱為中間熱端；最下部一層稱為冷端。冷端由于煙氣溫度較低．容易發(fā)生低溫腐蝕和粘聚性積灰；現(xiàn)代大容量鍋爐的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器上、中兩部分采用厚度0．6mm普通鋼板制造的波形板；而下部則采用厚度為1．2mm的耐腐蝕鋼板或其他耐磨蝕材料制造的蓄熱板。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器中煙氣通道一般占總受熱面積的50％；空氣通道占總面積的30％一40％；其余部分為密封區(qū)，用以防止漏風(fēng)。

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，在動(dòng)、靜之間總要留一定間隙。在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，不可避免的會(huì)將部分空氣帶入煙氣，這部分漏風(fēng)稱為攜帶漏風(fēng)，漏風(fēng)量一般不會(huì)超過1％.

由于空氣為正壓．煙氣為負(fù)壓，在壓差作用下，空氣會(huì)通過密封裝置的間隙漏入煙氣中，這部分漏風(fēng)稱為密封漏風(fēng)，漏風(fēng)量一般在8％一l0％之內(nèi)。密封漏風(fēng)是回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的主要漏風(fēng)，它的大小取決于密封裝置的嚴(yán)密程度，是回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器運(yùn)行中的主要問題之一。危害：漏風(fēng)不僅會(huì)使排煙熱損失增大、通風(fēng)電耗增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成爐膛內(nèi)助燃空氣量不足，從而影響鍋爐的出力

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)部件不同，分為受熱面旋轉(zhuǎn)式和風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)式兩種。

1．受熱面旋轉(zhuǎn)的空氣預(yù)熱器受熱面旋轉(zhuǎn)的空氣預(yù)熱器如圖10—5所示。這種空氣預(yù)熱器的受熱面筒體是轉(zhuǎn)動(dòng)的，稱為轉(zhuǎn)子，它由中心軸和上下部軸承、徑向和橫向隔板及內(nèi)部裝置的蓄熱板組成。由密封區(qū)將煙氣和空氣隔開。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，煙氣區(qū)蓄熱板被加熱，轉(zhuǎn)至空氣區(qū)放熱并加熱空氣。其轉(zhuǎn)速一般為2—4r／min。

徑向隔板將轉(zhuǎn)子劃分為若干個(gè)扇形空間，橫向隔板將扇形空間劃分為若干個(gè)扇形倉格，蓄熱板預(yù)先組裝成扇形組件。鍋爐安裝時(shí)，逐個(gè)將組件放入扇形倉格，由轉(zhuǎn)子下端的支承桿支承。此種結(jié)構(gòu)，給在腐蝕或磨損嚴(yán)重需要更換受熱面時(shí)，帶來極大的方便。每臺(tái)空氣預(yù)熱器配置一套電驅(qū)動(dòng)裝置．該裝置采用雙動(dòng)力源。除此之外，還配有采用保安電源的輔助驅(qū)動(dòng)裝置和手動(dòng)盤車裝置，以供廠用電中斷或清洗預(yù)熱器及檢修時(shí)使用。空氣預(yù)熱器外殼呈八角形，轉(zhuǎn)子上端為熱端連接板，下部為冷端連接板，如圖I0—7所示。

為減少漏風(fēng)量，受熱面旋轉(zhuǎn)的空氣預(yù)熱器的密封系統(tǒng)由徑向密封、軸向密封、旁路密封和轉(zhuǎn)子中心筒密封等系統(tǒng)。另外，還設(shè)置了熱態(tài)扇形板徑向密封間隙控制系統(tǒng)，可自動(dòng)跟蹤并調(diào)節(jié)熱端上部徑向密封間隙，有效地減少了由于熱態(tài)蘑菇變形引起的漏風(fēng)量的增加。每臺(tái)空氣預(yù)熱器在煙氣側(cè)裝有伸縮式吹灰器和固定清洗裝置，此裝置兼作消防用。

2．風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器由于受熱面回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子質(zhì)量大．使得文承軸承負(fù)載大。采用風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器可解決上述問題，其結(jié)構(gòu)如圖10-8所示。此種空氣預(yù)熱器的受熱面簡體是不旋轉(zhuǎn)的，稱為靜子。其結(jié)構(gòu)與受熱面旋轉(zhuǎn)的筒體相同。上下同步旋轉(zhuǎn)的風(fēng)罩內(nèi)為空氣。風(fēng)罩為“8”字形。它將靜子截面分為煙氣流動(dòng)區(qū)、空氣流通區(qū)及密封區(qū)三部分。

冷空氣通過冷風(fēng)道進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的下風(fēng)罩，自下而上流過受熱面靜子進(jìn)入同步旋轉(zhuǎn)的上風(fēng)罩，此時(shí)，空氣已被加熱。由于煙氣流動(dòng)區(qū)為兩個(gè)，靜子受熱面進(jìn)行兩次吸熱和放熱，其轉(zhuǎn)速應(yīng)比受熱面旋轉(zhuǎn)的空氣預(yù)熱器要慢一些。大容量機(jī)組常采用三分倉式空氣預(yù)熱器，而風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器多為雙流道風(fēng)罩轉(zhuǎn)動(dòng)式空氣預(yù)熱器，其結(jié)構(gòu)如圖10-9所示。②風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空預(yù)器（謬?yán)帐娇疹A(yù)器）：●原理：受熱面和煙罩靜止不動(dòng)，風(fēng)罩分上、下罩由電機(jī)帶動(dòng)同步旋轉(zhuǎn)，風(fēng)、煙交遞通過受熱面，經(jīng)蓄熱元件傳傳熱。（受熱面不動(dòng)，風(fēng)煙移動(dòng)）

此時(shí)上、下風(fēng)罩分內(nèi)外兩層同軸同步旋轉(zhuǎn)。內(nèi)層為一次風(fēng)罩，外層為二次風(fēng)罩，均為“8”字形。風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的密封裝置比受熱面旋轉(zhuǎn)的空氣預(yù)熱器更復(fù)雜，其煙氣流通部分也裝有吹灰裝置，如圖10—10所示。吹灰器使用的工質(zhì)一般取自Ⅰ、Ⅱ級(jí)再熱器之間．噴水減溫器之前的蒸汽、蒸汽壓力為4．3MPa，蒸汽溫度為468．8℃，蒸汽需經(jīng)減壓至0．8MPa方可用于吹灰。

吹灰器設(shè)計(jì)值為：汽耗量為2800kg/h，汽壓為0．7MPa，汽溫為400℃，吹灰時(shí)間一般為2x30min，除在運(yùn)行中吹灰外，還應(yīng)在無負(fù)荷情況下用水進(jìn)行清洗。第二節(jié)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)對(duì)策

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)主要包括攜帶漏風(fēng)和密封漏風(fēng)兩種。其中攜帶漏風(fēng)量較少、一般不會(huì)超過總風(fēng)量的1％；主要漏風(fēng)則是密封漏風(fēng)。這主要取決于密封裝置是否嚴(yán)密，以及煙氣側(cè)和空氣側(cè)的壓差。設(shè)計(jì)和安裝良好的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，其密封漏風(fēng)量一般為8％一10％；質(zhì)量較差時(shí)，最高可達(dá)20％一30％。

這將引起送入爐膛的風(fēng)量不足，嚴(yán)重時(shí)，將使鍋爐出力下降。同時(shí)，由于風(fēng)量不足，機(jī)械未完全燃燒熱損失和化學(xué)不完全燃燒熱損失增加，使鍋爐效率下降。由于供氧不足，還會(huì)形成還原性氣氛，使灰渣熔點(diǎn)下降，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)引起護(hù)膛結(jié)渣及高溫腐蝕。漏風(fēng)量增加，還會(huì)使送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的電耗增大，同時(shí)造成排煙熱損失增加，使鍋爐熱效率降低。為減少漏風(fēng)，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器均裝有密封裝置：本章將以300Mw機(jī)組常采用的三分倉式受熱面轉(zhuǎn)動(dòng)式空氣預(yù)熱器為例．介紹空氣預(yù)熱器的密封裝置。

三分倉空預(yù)器如圖10—11所示。三分倉圓周角分配如圖10-12所示。三分倉式受熱面轉(zhuǎn)動(dòng)空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)與二分倉式基本相同，只不過由三對(duì)扇形板形成的密封區(qū)將受熱面分為一次風(fēng)通道、二次風(fēng)通道、煙氣通道，每個(gè)密封區(qū)所占角度為15?！淮物L(fēng)通道所占角度35。，二次風(fēng)通道為115。，煙氣通道為165。。三分倉受熱面轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的密封系統(tǒng)由軸向密封、徑向密封、環(huán)向密封三部分組成。

措施：裝徑、環(huán)和軸向密封

Ⅰ、軸向密封：作用：防空氣通過轉(zhuǎn)子外圓筒和外殼間的空隙漏入煙道

Ⅱ、徑向密封：作用：防止和降低空氣穿過過渡區(qū)漏入煙氣通道

Ⅲ、周向密封：

→外周向作用：防空氣通過轉(zhuǎn)子外圓筒的上、下端面漏入外圓筒與外殼間的間隙再漏入煙道

→內(nèi)周向作用：防空氣通過軸的上、下端面漏入煙氣通道

⑴徑向密封系統(tǒng)是由熱端扇形板、熱端徑向密封片和冷端扇形板及徑向密封片組成，用于阻止熱、冷端面與扇形板之間因壓差而存在的漏風(fēng)。徑向密封片由螺栓固定在受熱面徑間隔板的冷熱端部，如圖10—13所示。它與扇形板共同組成徑向密封系統(tǒng)。安裝時(shí)，應(yīng)通過調(diào)整徑向密封片的高度，使之與扇形板保持合理的間隙即可。

⑵軸向密封裝置由軸向密封片和軸向密封板組成，如圖10—14所示。軸向密封片沿轉(zhuǎn)子的軸向高度布置并由螺栓固定于扇形倉格徑向隔板的軸向外緣，與轉(zhuǎn)子一同轉(zhuǎn)動(dòng)。軸向密封板由三塊弧形板和調(diào)整裝置組成，弧形板裝置在主殼體的與扇形密封板對(duì)應(yīng)的軸向方向上，通過外部的螺栓來調(diào)整軸向密封板與軸向密封片的間隙，可防止空氣從密封區(qū)轉(zhuǎn)于外側(cè)漏入煙氣中，軸向密封板布置如圖l0—15所示。

⑶環(huán)向密封裝置也稱為旁路密封，如圖10-14中所示。環(huán)向密封在轉(zhuǎn)子冷、熱端面的整個(gè)外側(cè)圓周上，由旁路密封片與“T”型鋼組成.“T”字鋼連接在轉(zhuǎn)子外圓周的角鋼上，旁路密封片由螺栓固定在轉(zhuǎn)子外圓的靜止部位。運(yùn)行時(shí)，“T”字鋼與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而旁路密封片是靜止的。環(huán)向密封是為阻止空氣沿轉(zhuǎn)子外表面和主殼體內(nèi)表面之間的動(dòng)、靜部件間隙通過的密封裝置。⑷回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)，煙氣自上而下流動(dòng)，煙氣溫度逐漸降低?？諝庾韵露狭鲃?dòng)，空氣溫度逐漸升高。此時(shí)轉(zhuǎn)子上端溫度較高而下端溫度較低，分別稱為冷端和熱端。由于轉(zhuǎn)子上下部溫差使上端膨脹量大于下端膨脹量，再加上轉(zhuǎn)子本身的重量，使轉(zhuǎn)子發(fā)生了所謂蘑菇狀變形，如圖l0—16所示。冷熱端的溫差越大，蘑菇狀變形越嚴(yán)重，轉(zhuǎn)子與扇形密封板之間的間隙增大，漏風(fēng)量將增加。

目前，大型鍋爐采用的三分倉受熱面旋轉(zhuǎn)的空氣預(yù)熱器均裝沒有密封自動(dòng)控制系統(tǒng)，能在不同工況運(yùn)行對(duì)，將密封間隙控制在最小值，使漏風(fēng)量達(dá)到最小。

密封自動(dòng)控制系統(tǒng)由可彎曲扇形板、傳感器機(jī)械傳動(dòng)和電氣控制等部分組成。可彎曲扇形板由扇形板和支承粱兩部分組成，如圖10—17和圖10—18所示。

可彎曲扇形板右側(cè)在外力作用下可產(chǎn)生的變形曲線與轉(zhuǎn)子受熱時(shí)蘑菇變形曲線非常接近，使徑向密封間隙控制在1mm之內(nèi)，最大間隙不超過3．5mm，如圖10—19所示。

可彎曲扇形板的外力由傳動(dòng)連接裝置中的千斤頂施加．如圖10-20所示。當(dāng)千斤頂向下施加外力時(shí)，通過傳動(dòng)連接裝置密封面就可以彎曲，形成與轉(zhuǎn)子下垂時(shí)的形狀近似一致的曲面。

大量的運(yùn)行實(shí)踐表明，造成回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的最主要因素，是由于受熱面蘑菇狀變形引起熱端扇形板與徑向密封片間隙過大，此處漏風(fēng)量占空氣預(yù)熱器漏風(fēng)量的30％一50％。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制扇形板與徑向密封片之間的間隙，使之在廠家允許的范圍之內(nèi)。間隙過大．漏風(fēng)量增加；間隙過小，摩擦阻力增加，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生卡澀現(xiàn)象。運(yùn)行中，主要采取控制可彎曲扇形板向下或向上的移動(dòng)量，使間隙在3．2mm之內(nèi)為好。

此外，在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器安裝或檢修時(shí)，應(yīng)保證熱端端面在回轉(zhuǎn)時(shí)上下擺動(dòng)量≤2mm；轉(zhuǎn)子邊緣“T型鋼的徑向跳動(dòng)量≤4mm；熱端徑向密封片高低不平度≤1mm，“T型鋼上凸塊高度應(yīng)達(dá)3mm；扇形板提升機(jī)構(gòu)桿件垂直度≤1mm。

造成回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的另一個(gè)重要原因是冷端徑向密封系統(tǒng)。由于冷端扇形板為不可彎曲和不可調(diào)的，發(fā)生蘑菇狀變形時(shí)，會(huì)引起扇形板和密封片之間間隙改變，從而使漏風(fēng)量改變。而且，空氣預(yù)熱器冷端為空氣進(jìn)口，空氣壓力比出口(熱端)高，在壓差作用下，漏風(fēng)量也容易變大。

另外．空氣預(yù)熱器的吹灰器對(duì)冷端密封片造成的吹損使密封片成鋸齒狀，也導(dǎo)致漏風(fēng)量增大。因此，在安裝和檢修時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制冷端扇形板與密封片的間隙。如某臺(tái)600Mw機(jī)組要求冷端間隙約54mm，當(dāng)空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子在熱態(tài)發(fā)生蘑菇狀變形時(shí)，這個(gè)間隙變小，漏風(fēng)量就減少了，也就是采用預(yù)先留出膨脹量的方法。同時(shí)，應(yīng)對(duì)吹損或磨損的密封片進(jìn)行更換，并定期檢查此間隙值。

對(duì)軸向密封，旁路密封和中心筒密封系統(tǒng)也應(yīng)定定檢查問隙值，及時(shí)更換磨損部件，以減少漏風(fēng)。據(jù)測(cè)算，一臺(tái)300Mw機(jī)組，漏風(fēng)率每減小1％，全年即可節(jié)能折合人民幣百余萬元，可見其經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。近年來，國外一些公司將空氣預(yù)熱器分為48個(gè)隔倉結(jié)構(gòu)，比我國24個(gè)隔倉結(jié)構(gòu)密封效果要好得多。因?yàn)槔錈岫藦较?、軸向密封片為24片時(shí)，運(yùn)行中，某一時(shí)到起密封作用的基本上只是一片；而改為48片后，可保證每一時(shí)刻都有2片密封片起密封作用，漏風(fēng)阻力增加，密封效果明顯改善。看來，采用多隔倉可明顯改善密封效果?；剞D(zhuǎn)式空預(yù)器的特點(diǎn)：優(yōu)：結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間較?。唤饘儆昧啃?，重量輕；受熱面溫度較管式高，不易低溫腐蝕。缺：漏風(fēng)嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。●適用：高參數(shù)大容量鍋爐。問題：1）漏風(fēng)→管式≯5%→回轉(zhuǎn)式→設(shè)計(jì)良好時(shí)約為8%-10%→密封不好可達(dá)30%或更↑

漏風(fēng)原因：是轉(zhuǎn)子、風(fēng)罩和靜子制造不良或受熱變形

→使漏風(fēng)間隙↑2）積灰→原因是蓄熱板與煙氣通道狹窄積灰危害：傳熱↓→流阻↑→嚴(yán)重時(shí)甚至將氣流通道堵死

措施：在預(yù)熱器受熱元件上、下兩端裝有吹灰裝置

→吹灰介質(zhì)通常采用過熱蒸汽或壓縮空氣→如積灰嚴(yán)重也可采用水沖洗圖9.32吹灰圖9.27預(yù)熱器的吹灰裝置1—靜子2—蒸汽管3—曲柄連桿裝置4—上部吹灰器5—密封裝置6—下部吹灰器第三節(jié)空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕及對(duì)策

煙氣當(dāng)中的水蒸汽和硫酸蒸汽進(jìn)入低溫受熱面時(shí)、與溫度較低的受熱面金屬接觸、并可能發(fā)生凝結(jié)而對(duì)金屬壁面造成腐蝕。對(duì)管壁溫度較低的管式空氣預(yù)熱器的低溫段和金屬溫度較低的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器冷端，均是容易發(fā)生低溫腐蝕的部位。對(duì)管式空氣預(yù)熱器低溫腐蝕，將使管壁穿孔，使大量空氣漏入煙氣中，造成送風(fēng)量不足、爐內(nèi)不完全燃燒熱損失增加、鍋爐熱效率降低。低溫腐蝕：指硫酸蒸汽凝結(jié)在受熱面上發(fā)生的腐蝕→也稱硫酸腐蝕→一般出現(xiàn)在空預(yù)器冷端危害：1）導(dǎo)致受熱面破壞泄漏→使大量空氣漏入煙氣中→影響鍋爐燃燒→引風(fēng)機(jī)負(fù)荷↑→電耗↑2）腐蝕同時(shí)→出現(xiàn)低溫粘結(jié)積灰→使θ排煙↑→

引風(fēng)阻力↑→鍋爐出力↓→甚至強(qiáng)迫停爐清灰3）腐蝕嚴(yán)重→導(dǎo)致受熱面更換→造成經(jīng)濟(jì)損失

一、影響低溫腐蝕的主要因素

l．SO3的形成燃料當(dāng)中的硫在燃燒時(shí)形成SO2，在高溫下，被分解的自由氧原于[0］與SO2作用生成SO3。因此，火焰溫度越高、過量空氣系數(shù)較大，生成的SO3也會(huì)越多。而SO3與水蒸汽作用會(huì)形成硫酸蒸汽。酸露點(diǎn)：煙氣中硫酸蒸汽的凝結(jié)溫度稱為酸露點(diǎn)或煙氣露點(diǎn)。當(dāng)金屬溫度低于或接近酸露點(diǎn)時(shí)，硫酸蒸汽就會(huì)凝結(jié)下來腐蝕金屬，并可能大量粘灰．形成堵灰。

煙氣當(dāng)中的硫酸蒸汽主要來自燃燒反應(yīng)形成的SO3，以及灰中硫酸鹽分解形成的SO3，但后者較少，是次要因素。煙氣中SO3的含量往往代表了對(duì)受熱面腐蝕的性能，并隨著燃料中硫含量的增加，煙氣中SO3含量也增加。

2．煙氣露點(diǎn)由于煙氣中水蒸汽含量一般為10％一15％，其分壓力約為0．01一0．012MPa，水蒸汽的露點(diǎn)溫度僅為45—54℃。因此，現(xiàn)代鍋爐正常排煙溫度的范圍內(nèi)一般不會(huì)發(fā)生水蒸汽的凝結(jié)。

酸露點(diǎn)(或煙氣露點(diǎn))比水露點(diǎn)高得多，而且煙氣中硫酸蒸汽含量越高，其酸露點(diǎn)也越高，可達(dá)140—160℃，甚至更高。煙氣對(duì)受熱面的腐蝕常用酸露點(diǎn)的高低來表示，酸露點(diǎn)越高，說明在較高煙溫下硫酸蒸汽即可凝結(jié)，腐蝕也就越嚴(yán)重。而酸露點(diǎn)與燃料中含硫量及單位時(shí)間內(nèi)送入鍋爐內(nèi)總的硫量有關(guān)，兩者對(duì)酸露點(diǎn)的影響綜合起來，可以用收到基折算硫分Sar，zs來表示。顯然，Sar，zs值越高，燃燒生成的SO2越多，而SO3也將隨之增高，并使煙氣露點(diǎn)溫度升高。不同燃料、不同燃燒方式下，煙氣露點(diǎn)與折算硫分關(guān)系的工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果如圖10—23所示。由圖可知，燃用固體燃料時(shí)，煙氣中飛灰粒子所含的鈣和其它堿金屬化合物可吸收部分硫酸蒸汽，從而降低了煙氣中硫酸蒸汽的濃度，使酸露點(diǎn)也有所降低。綜合考慮燃料特性及燃燒方式影響的煙氣露點(diǎn)溫度的經(jīng)驗(yàn)公式為

當(dāng)受熱面金屬溫度低于煙氣露點(diǎn)溫度時(shí)，硫酸蒸汽將在金屬表面凝結(jié)而引起腐蝕。運(yùn)行中，應(yīng)使金屬溫度比煙氣露點(diǎn)高l0-20℃，可以減輕腐蝕；但這將引起排煙溫度升高，并使鍋爐熱效率下降。

3．硫酸濃度和凝結(jié)較量煙氣中SO3所占的容積雖然很小，但只要少量的硫酸蒸汽存在，就會(huì)使煙氣露點(diǎn)明顯升高。這就使得硫酸蒸汽更容易凝結(jié)。

剛開始凝結(jié)時(shí)，凝結(jié)液中硫酸濃度很大。隨著一部分硫酸蒸汽凝結(jié)下來，煙氣中硫酸蒸汽濃度會(huì)有所下降，煙氣露點(diǎn)也隨之降低。隨后，凝結(jié)的硫酸濃度也跟著下降。因此，受熱面上凝結(jié)的硫酸濃度是隨溫度降低而逐漸降低的。硫酸濃度對(duì)受熱面的腐蝕速度的影響如圖l0-24所示。即開始凝結(jié)時(shí)產(chǎn)生的濃硫酸對(duì)鋼材的腐蝕作用較輕，當(dāng)濃度下降至56％時(shí)，腐蝕速度達(dá)最高。隨著硫酸濃度進(jìn)一步降低，腐蝕速度也逐漸降低。

實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐均表明，單位時(shí)間在管壁上凝結(jié)的硫酸量也是影響腐蝕速度的主要因素之一。一般當(dāng)凝結(jié)酸量增加時(shí)，腐蝕速度也隨之加快。凝結(jié)酸量和腐蝕速度均與受熱面金屬溫度有關(guān)．如圖10—25所示。由圖10—25中可知，受熱面金屬溫度不僅會(huì)影響硫酸的凝結(jié)量，而且隨著金屬溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速度將加快，腐蝕速度也會(huì)增加。

4．受熱面金屬溫度的影響實(shí)際上，受熱面金屬實(shí)際的腐蝕速度與硫酸蒸汽的凝結(jié)濃度和數(shù)量有關(guān)．而這又與金屬壁面溫度有關(guān)。圖10—26為某臺(tái)煤粉鍋爐的尾部受熱面腐蝕速度與管壁溫度的關(guān)系。由圖可知，腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域分為兩個(gè)：一個(gè)是壁溫在水露點(diǎn)附近腐蝕速度較快的區(qū)域；一個(gè)是金屬壁溫約低于酸露點(diǎn)15℃附近的區(qū)域。在水露點(diǎn)和酸露點(diǎn)之間金屬壁溫不太高的區(qū)域，有一個(gè)腐蝕較輕的安全區(qū)，此區(qū)域內(nèi)腐蝕速度較低。1、圖中A點(diǎn)為受熱面金屬壁溫達(dá)煙氣露點(diǎn)時(shí)，硫酸蒸汽開始凝結(jié)，但由于酸量較少，且硫酸濃度較高，雖然壁溫較高，而腐蝕速度較低；

2、B點(diǎn)為壁溫降低而硫酸凝結(jié)量多且濃度也降低、腐蝕速度逐漸達(dá)最大的強(qiáng)烈腐蝕濃度區(qū)；

3、隨著壁溫降至C點(diǎn)，凝結(jié)硫酸量減少，且濃度也降至弱腐蝕濃度區(qū)，此區(qū)腐蝕速度達(dá)到最低。

4、當(dāng)壁溫降至水露點(diǎn)對(duì)，除硫酸蒸汽外，水膜與煙氣中SO2作用，會(huì)生成亞硫酸溶液H2SO3，而且煙氣中鹽酸HCl也會(huì)溶于水中，它們均會(huì)對(duì)金屬造成腐蝕作用。因此，雖然金屬壁溫較低，但腐蝕速度又加快。

二、減輕和防止低溫腐蝕的措施

1．提高空氣預(yù)熱器金屬壁面溫度由式(10—2)可知，提高空氣預(yù)熱器壁溫可減少硫酸蒸汽凝結(jié)量并減緩低溫腐蝕。而壁溫提高，則需要提高排姻溫度和入口空氣溫度，這將使排煙熱損失提高，并使鍋爐熱效率降低。實(shí)際上，提高空氣預(yù)熱器壁溫最常用的方法是提高入口空氣溫度．常采用如下2種方法。

(1)熱風(fēng)再循環(huán)。將空氣預(yù)熱器出口的部分熱風(fēng)通過管道再送回空氣預(yù)熱器入口，使空氣預(yù)熱器入口空氣溫度升高，并提高金屬壁面溫度，如圖l0-27(a)、(b)所示。圖l0—27所示為管式空氣預(yù)熱器的系統(tǒng)、但對(duì)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器也同樣適用。此方法可使冷空氣溫度達(dá)到50一65℃，使鍋爐效率下降的不太多。對(duì)燃用高硫煤的鍋爐，當(dāng)煙氣露點(diǎn)溫度較高時(shí)，此方法可能不會(huì)滿足空氣溫度需要提高的程度，否則鍋爐效率將會(huì)下降較多。

(2)加暖風(fēng)器。在空氣預(yù)熱器和送風(fēng)機(jī)之間加裝暖風(fēng)器作為前置式空氣預(yù)熱器，如圖10—27中(c)所示。暖風(fēng)器是利用汽輪機(jī)抽汽加熱空氣的管式加熱器，通過調(diào)節(jié)蒸汽流量來改變空氣出口溫度，而暖風(fēng)器出口處蒸汽應(yīng)全部凝結(jié)成水。這種方法也會(huì)使排煙溫度提高，鍋爐熱效率下降。但由于它利用了汽輪機(jī)的抽汽，減少了汽輪機(jī)的冷源損失，提高了熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性，也即提高了循環(huán)熱效率，使全廠經(jīng)濟(jì)性下降不多。無論是采用熱風(fēng)再循環(huán)，還是采用暖風(fēng)器，均會(huì)使風(fēng)機(jī)電耗增加。2．采用熱管式空氣預(yù)熱器熱管式空氣預(yù)熱器是近年來在一些火電廠采用的新設(shè)備，目前主要采用重力式鋼水熱管。熱管外殼是能承受一定壓力的細(xì)長圓鋼管，管內(nèi)保持約l0-14Ps的真空度，管內(nèi)充有一定量的水作為傳熱介質(zhì)。當(dāng)煙氣對(duì)熱管加熱對(duì)，管中水受熱蒸發(fā)并在放熱段放熱．蒸汽凝結(jié)成水又流回加熱段再次吸熱蒸發(fā)，反復(fù)循環(huán)。如圖10—28和圖l0—29所示，熱管可以垂直布置或傾斜布置。

圖l0—28是熱管作為管式空氣預(yù)熱器的前置式預(yù)熱器，也可以用熱管將管式空氣預(yù)熱器最下面一個(gè)置換段受熱面全部用熱管式空氣預(yù)熱器代替，這樣，煙氣側(cè)和空氣側(cè)漏風(fēng)量幾乎為零。這是因?yàn)?，熱管是緊密固定在煙氣通道和空氣通道之間的隔板上．空氣側(cè)不易發(fā)生腐蝕，煙氣側(cè)有個(gè)別熱管腐蝕損壞也不會(huì)造成漏風(fēng)。熱管空氣預(yù)熱器一般故障較少，運(yùn)行時(shí)間長。但造價(jià)較貴。圖10—29的方式即可用于管式空氣預(yù)熱器作為置換段，也可以代替回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。

3，采用耐腐蝕材料為減輕空氣預(yù)熱器冷端受熱面的低溫腐蝕，在燃用高硫分燃料的鍋爐中，

A、管式空氣預(yù)熱器的低溫級(jí)置換段可用耐腐蝕的玻璃管或其它耐腐蝕材料制作的管子。

B、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的冷端受熱面可采用耐腐蝕的搪瓷、陶瓷或玻璃等材料制造。采用引進(jìn)技術(shù)制造的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的冷端受熱面．大多采用耐腐蝕的低合金鋼材CORTEN鋼制造，并將底部框架制成可以拆除式，以便于更換和檢修冷端受熱面。

4，采用低氧燃燒在保證完全燃燒或不降低鍋爐燃燒效率的條件下，適當(dāng)降低燃燒所用的空氣量，即低過量空氣系數(shù)的燃燒。這可使煙氣中過剩氧減少，從而生成的SO3容積減少，使煙氣露點(diǎn)降低，減輕低溫腐蝕。國外在燃油鍋爐中已經(jīng)將過量空氣系數(shù)降至1．05或更低。燃煤鍋爐采用此方法則需采用配風(fēng)更加合理的燃燒器和較先進(jìn)的自動(dòng)控制裝置，否則，可能引起不完全燃燒熱損失增加。

減少鍋爐各處的漏風(fēng)也是減少煙氣中剩余氧的重要措施，也會(huì)不同程度地減輕腐蝕。

5．采用降低露點(diǎn)或抑制腐蝕的添加劑目前，使用添加劑的方法在燃油鍋爐和沸騰爐中已經(jīng)取得了一定的效果。可用粉狀石灰石混入燃料中，直接收入爐膛內(nèi)燃燒，使煙氣中SO3與石灰石發(fā)生反應(yīng)，生成CaSO4和MgSO4，使煙氣中硫酸蒸汽分壓力下降并減輕腐蝕。但反應(yīng)生成的硫酸鹽為松散粉塵，會(huì)使受熱面污染加重，影響傳熱效率。而煙氣中粉塵增加使受熱面磨損加重，應(yīng)采取相應(yīng)的吹灰和防磨措施。

6．燃料脫硫煤中硫化物有相當(dāng)部分以黃鐵礦的形態(tài)存在，可在煤粉制備前利用重力分離方法將其分離出來，以減少煤中的含硫量。因?yàn)橛袡C(jī)硫難以去除，所以這種方法只能除去煤中一部分硫。燃料的其它脫琉技術(shù)尚在研究中。應(yīng)指出的是，采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器也是一個(gè)減輕腐蝕的措施。因?yàn)樗菬煔夂涂諝饨惶鏇_刷受熱面，當(dāng)煙氣通過時(shí)，有硫酸蒸汽在受熱而上凝結(jié)；而空氣通過時(shí)，不但沒有硫酸蒸汽的凝結(jié)，反而因空氣中水蒸汽分壓力低使凝結(jié)在受熱面上的硫酸蒸發(fā)，使凝結(jié)酸量減少，而且因?yàn)榭諝馐窃谖鼰岫贡跍叵陆?，酸液?duì)腐蝕速度也在降低，使腐蝕有所減輕。

第四節(jié)空氣預(yù)熱器的堵灰及對(duì)策

一、堵灰機(jī)理硫酸蒸汽在受熱面上的凝結(jié)，不僅會(huì)造成低溫腐蝕，而且還會(huì)造成受熱而積灰．嚴(yán)重時(shí)造成堵灰，使通風(fēng)電耗增加、漏風(fēng)量增加，導(dǎo)致鍋爐效率降低。運(yùn)行實(shí)踐表明，腐蝕和積灰是互相影響的，而且是相且促進(jìn)的。因?yàn)楫?dāng)煙氣或受熱面壁溫達(dá)露點(diǎn)時(shí)，受熱面上開始結(jié)露，煙氣中灰粒子便更容易粘在受熱面上形成積灰。這種積灰過程稱為粘聚性積灰。

而凝結(jié)的酸液與積灰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起灰硬化，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)堵塞通道，形成堵灰。用吹灰器已難以清除。此時(shí)，通風(fēng)阻力增加、受熱面吸熱串降低、排煙溫度升高，鍋爐效率下降，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成堵灰面積過大而需要停爐清除堵灰。

在粘結(jié)反應(yīng)中，少量的堿金屬硫酸鹽也起一定的作用，但不是主要作用。研究表明，當(dāng)灰沉積物中硫酸鹽平均含量為25％，受熱面上硫酸沉積率為1mg／s時(shí)，運(yùn)行1000h后，受熱面上灰沉積物厚度可達(dá)5—6mm。如果灰沉積物中含有過量酸，則沉積灰層相對(duì)潮濕松軟，可用水沖洗除掉。當(dāng)空氣預(yù)熱器由于積灰或其他原因使煙溫增高，則沉積層中過量酸會(huì)蒸發(fā)，使灰干燥，形成難以用吹灰方法清除的灰層，造成堵灰。

此外，在鍋爐啟動(dòng)和停爐過程中，空氣預(yù)熱器冷端壁面溫度較低．有時(shí)達(dá)到水露點(diǎn)，甚至更低，使金屬表面結(jié)露，積灰量增加。此時(shí)，由于煙氣量較少、煙氣流速較低，進(jìn)一步使積灰加重。若啟、停過程中投油穩(wěn)燃時(shí)，處于煤油混燒階段，燃燒不充分時(shí)產(chǎn)生的油垢將在受熱面上粘結(jié)，也會(huì)促進(jìn)積灰過程的加劇。

二、防止和減輕堵灰的措施

1．提高受熱面的溫度設(shè)法提高空氣預(yù)熱器受熱面的溫度是防止煙氣在受熱面上結(jié)露、避開低溫腐蝕和減緩空氣預(yù)熱器沾污的最有效手段之一。如上節(jié)所述的熱風(fēng)再循環(huán)、加暖風(fēng)器、燃料脫硫和采用前置式熱管空氣預(yù)熱器等方法，均可減輕積灰。國內(nèi)外的鍋爐制造廠根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了不同燃燒方式時(shí)，受熱面允許酌最低溫度和燃料含硫量的關(guān)系曲線，如圖10—30和10—3l所示。

只要受熱面在任何工況和季節(jié)條件下，均保持受熱面壁溫不低于圖中允許值，受熱面的低溫腐蝕和積灰將相對(duì)較輕。在鍋爐啟動(dòng)或停爐時(shí)，采用熱風(fēng)再循環(huán)或者投入暖風(fēng)器，也可以將兩種方式結(jié)合使用，根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，可以有效地減輕腐蝕和積灰。圖10-32為采用10％熱風(fēng)再循環(huán)時(shí)，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器沾污明顯減輕的情況。因此，只要將空氣預(yù)熱器進(jìn)口空氣溫度提高到80—l00℃，受熱面的沾污和腐蝕問題則可基本解決。2．空氣預(yù)熱器的吹灰空氣預(yù)熱器可以用蒸汽或壓縮空氣吹灰，吹灰器分為橫向往復(fù)式和伸縮式，圖l0—10為吹灰器的一種布置方式。正常運(yùn)行時(shí)，一般8h吹灰一次。吹灰介質(zhì)中的水分在吹灰時(shí)將會(huì)引起空氣器積灰加重，實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)比不吹灰時(shí)積灰更