烟气余热利用空气预热器的综述烟气余热利用空气预热器的综述目目 录录摘 要.1关键词.11 传统空气预热器.11.1 列管式空气预热器 .11.2 回转式(蓄热式)空气预热器 .21.3 热管式空气预热器 .42 板式空气预热器.42.1 板式空气预热器介绍 .42.2 板式换热器的分类及其结构 .53 热管式预热器与板式预热器的对比 .83.1 工作原理.83.2 工艺布置形式.93.3 板式预热器优缺点 .94 板式预热器实例介绍.94.1 基于相似理论的新型板式空气预热器设计.94.2 某炼油厂制氮装置里板式空气预热器的优化设计.114.3 双面翘片板式空气预热器在导热油炉上的应用.134.4 LPEC 板式空气预热器的介绍 .155 相关专利介绍.16参考文献.221烟气余热利用空气预热器的综述烟气余热利用空气预热器的综述摘摘 要：要：空气预热器（air pre-heater）就是锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的受热面。用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。传统形式的空气预热器普遍存在积灰结焦、热管失效、腐蚀及漏风等问题，难以满足装置大型化需要。采用以波纹板片作为传热元件的新型板式空气预热器，克服了上述问题，同时大幅度降低了装置的运行费用和检修费用。关键词：关键词：空气预热器；板片；热管；应用空气预热器是通过对锅炉、加热炉以及废气催化焚烧炉的高温烟气与燃烧所用冷空气换热进行废热回收的重要装备。空气预热器一方面可以提高锅炉、加热炉以及废气催化焚烧炉燃烧所用空气的温度，达到锅炉、加热炉以及废气催化焚烧炉完全燃烧的要求，降低装置能耗，节约能源。另一方面可将高温烟气冷却，降低烟尘含量，减少有害气体(如二氧化硫、氮氧化物等)的排放以达到环保要求。1 传统空气预热器传统空气预热器传统的空气预热器形式主要有列管式、回转式(蓄热式)及热管式空气预热器 3 种。1.11.1 列管式空气预热器列管式空气预热器列管式空气预热器在各种工业锅炉上曾得到广泛的应用，但由于传热效率低、质量大及造价昂贵，在石化装置中应用较少。目前，普通光管式空气预热器已逐步被热管式空气预热器所替代，仅有少数用螺旋槽管、搪瓷钢管及翅片管等具有强化传热或特殊抗腐蚀性能的传热元件制成的空气预热器仍在应用。管式空预器的结构：由管箱、连通风罩、导流板、墙板及密封装置等组成。管箱由普通钢管和上、下管板组成，管子的两端分别焊接在上、下管板上。管式预热器布置在锅炉尾部烟道，结构简单、体积庞大，金属管壁温度较低、漏风量少。工作时，烟气自上而下在管内纵向流过，空气在管外横向冲刷，烟气的热量通过管壁连续传给空气。为了能使空气多次交叉流动，实现逆流传热，在管箱内可加装中间管板。2按进风方式可分为单面进风和双面进风；按空气流程可分为单通道和多通道。通道数越多，越接近逆流传热，越能得到良好的传热效果，但会造成流动阻力增大。为了得到较大的传热温差，又不使空气流速过大，常采用多道多面进风的结构。缺点：体积大，金属消耗量大，大型锅炉尾部受热面不好布置。运行中金属壁温较低，空气进口处易发生低温腐蚀。1.21.2 回转式回转式( (蓄热式蓄热式) )空气预热器空气预热器回转式(蓄热式)空气预热器，分为受热面回转式和风罩回转式。近年投运的大容量机组多采用受热面回转式空气预热器，并且作为电厂大型机组配套的主流产品，目前仍是电力行业大容量机组采用的主要形式。回转式空气预热器的波纹板蓄热元件被紧密地放置在3扇形隔仓内，交替与烟气和空气进行换热。尽管针对回转式空气预热器的改进一直都在进行，但回转式空气预热器耗电、漏风、积灰结焦及低温腐蚀等问题仍然比较严重。在大化肥装置中，由于回转式空气预热器中存在的漏风问题无法解决，且低温腐蚀问题较为突出，因此新设计的大化肥装置中已基本不再选用。受热面回转式空气预热器：外壳一般由多边形筒体、上下端板和上下扇形板等组成。上下端板上都留有烟风道的开孔，并与烟道、风道相连接。回转式预热器的转子与静止的外壳之间总是存在一定的间隙，由于预热器内的空气区呈正压，而烟气区为负压，就导致一部分空气通过交界处的间隙而漏到烟气中去，这种经动静之间间隙的漏风称为间隙漏风。当回转式预热器工作时，随着转子不断旋转，不可避免的要将存在转子容积中的空气携带到烟气中去，同时也有一些烟气随转子的转动而被带入空气区，这种被旋转的转子容积所携带的漏风，称为携带漏风。转子的转速越快，携带的漏风量相应也越大。尾部受热面积灰：积灰是烟气中的飞灰沉积在受热面上的现象。包括松散性积灰和低温黏结性积灰。松散性积灰：烟气携带飞灰流经受热面时，部分灰粒沉积在受热面上形成。呈干松状，易于清除。低温黏结灰。烟气中的硫酸蒸汽在低温受热面上凝结，将灰粒积聚而形成。不易清除。积灰的影响因素：1、烟速的影响：烟速小于 2.53m/s，迎风面易积灰，大于 810 m/s 则不会积灰。设计额定烟速不低于 6m/s。2、飞灰颗粒度的影响：微小颗粒容易沉积，4大颗粒不易沉积。3、管束结构的影响：管束顺列布置时，从第二排开始，管子迎风面及背面处于旋涡区，会严重积灰。错列布置时，迎风面及背风面均受到冲刷，不易积灰。4、受热面金属温度的影响：温度太低，水蒸气和硫酸蒸汽易凝结，形成低温黏结性积灰。减轻低温腐蚀的措施：提高空预器冷段壁温：采用暖风器；采用热风再循环。减少烟气中三氧化硫的生成量：燃烧脱硫；低氧燃烧；燃料中添加石灰石粉末。空预器的冷端采用耐腐蚀材料。1.31.3 热管式空气预热器热管式空气预热器热管式空气预热器是目前国内应用最多的一种空气预热器，其工作原理是通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量。由于存在热媒损失、放气等因素，热管在长期使用后会因真空度下降而失效。若使用温度过高(380时)，就必须采用价格较昂贵的工质和高温材料热管，导致设备造价过高，尤其是在高温操作时易出现爆管，严重制约了设备的使用寿命。一般情况下，热管式空气预热器在使用 3-5a 后大批量的单根热管需要重新抽真空或更换。由于热管失效很难判定，一般情况下需要对所有的热管进行重新抽真空或更换，造成很大的维修成本，并需要较长的检修周期，间接地造成更大的经济损失。用于空气预热器的热管外为翅片结构，积灰问题比较严重且难以解决，导致了装置的使用寿命进一步降低，而在停工时，若空气温度低于-20,钢水热管容易冻裂。此外，热管式空气预热器体积庞大、金属耗量大的问题随着装置大型化日显突出，已经严重制约了装置的改造。2 板式空气预热器板式空气预热器2.12.1 板式空气预热器介绍板式空气预热器介绍板式空气预热器采用波纹板片作为传热元件，一定数量的波纹板片叠合成板束，烟气-空气通过板片直接换热，冷热流体完全隔离(不同于回转式空气预热器的冷热交替传热)，彻底解决了漏风问题。在板式空气预热器中，传热板片之间采用密封垫片或焊接方式连接，不存在失效问题。5同时由于采用了板式换热元件，且材质多为不锈钢或更高级材料，使结构更加紧凑，传热效率更高，使用寿命更长。与传统形式的空气预热器相比，板式空气预热装置具有以下优点:(1)使用温度高：采用不锈钢材质时，使用温度可达 700。(2)结构紧凑，易实现大型化：结构紧凑度高，占地面积仅为热管式的 1/2 左右，可满足大型化装置的要求。(3)传热效率高、压降低、无死区：传热效率比热管式的提高近 1 倍，而压降则大大降低。金属耗量低，在同等热负荷的前提下，金属耗量仅为热管式的 1/3 左右。(4)不易积灰，可在线清洗(或吹扫)：由于板式空气预热器的板片表面接近于镜面，因此不易积灰，即便积灰也可以采用清洗或者超声波吹灰方式方便除灰。(5)使用寿命长，维修方便：由于板式空气预热器不存在真空度下降、爆管等失效问题，即使出现两侧介质窜漏对整个装置影响也较小。加之换热元件多为不锈钢，使用寿命大为延长，而维修工作量则降至最低。2.22.2 板式换热器的分类及其结构板式换热器的分类及其结构可拆卸板式换热器可拆卸板式换热器可拆卸板式换热器是将薄的金属板片(一般 0.4-0.8 mm)冲压成为凸凹状，周边张贴合成橡胶类的密封垫片，每一枚传热板片为一个传热单元，必要的传热板组合成传热部，高温流体或低温流体流过各传热板形成流路时进行热交换。通过上、下两根拉杆将传热部分固定在固定板(框架板)与可动板(活动板、挤压板)之间，并用长的螺栓紧固。板片、(上端设有滚动机构的)活动压紧板和中间隔板均悬挂在上、下导杆之间，板片6的数量、顺序和方向按设计要求组装;板片的周边和角孔处有密封槽，供放置(黏贴或嵌入)密封垫片用；固定压紧板与支柱通过上、下导杆连接成一体，称为“枢架” ；拧紧夹紧螺母和螺柱时，活动压紧板与板片一起被推向固定压紧板，直至规定的夹紧尺寸为止。如果需要，可卸去夹紧螺母和螺栓，推开活动压紧板，取下板片和密封垫片，进行清洗或更换。焊