空预器的常见类型及其优缺点

空预器的常见类型及其优缺点目录刖百

1.回转式空预器2回转式空预器的优点2回转式空预器的缺点

32.

1.概述

32.常见问题

33.卡涩原因

4.管式空预器

61.概述

62.管式空预器的优点

63.管式空预器的缺点

64.管式空预器运行中会出现哪些问题

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1.烟气进口磨损

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2.积灰问题

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3.低温腐蚀

7.板式空预器

7.热管空预器

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1.概述

84.

2.优点

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3.缺点

95.结束语9刖百目前市面上使用较为广泛的是回转式空预器和管式空预器，除了这两大类空预器外，还有许多小众的空预器也在锅炉中有所应用下面简单介绍一下各种空预器及空预器优缺点式空预器回转式空预器在较大的锅炉发电机组上应用广泛，主要由转子和数万计的传热元件组成，通过转子带动空预器转动，使烟气和空气逆向交替流经空预器使空预器在烟气侧时蓄热，转动至空气侧时释放热量，从而完成完整的换热周期回转式空预器的优点回转式空预器的优点是换热系数高，广泛应用在电力行业大机组上；由于回转式空气预热器的优点，在350MW以上机组锅炉，一般不采用管式空气预热器，而采用回转式空气预热器许多200MW机组原采用管式空气预热器，现也改造为回转式空气预热器在可转动的圆筒形转子中装于空预器受热面，而转子同时也被分割若干个扇形仓格，并在每个仓内装满了金属薄板做成的传热器件，而圆形外壳顶部与底部上下被被平分成烟气流通区域、密封区空气流通区主要三个部分烟气流通区与烟道相互连接，而空气流通区与风道进行连接，而受热面的转子以l~3r/min转速旋转，此时就会让受热面转到烟气流通区，烟气也会从上到下流过受热面，受热面与烟气热量进行吸收，导致被加热，一旦到达空气流通区域时，受热面就会将吸收来的热量从下到上进行热量传输，而转子每转动一周就会完成一个热交换，而烟气容积比空气大，所以烟气通道占到总面积的40〜50%而空气通道仅占30〜40%剩下部分为密封区而空气预热器中动、静部件之间存在一些间隙，并将烟气作为负压状态，空气作为正压状态而转动部件也会将一些空气带到烟气中，一旦转速较低就会导致携带量较少，这样就会增加排烟损失和电能消耗增加，一旦漏风比较严重就会影响锅炉出力在空气预热器上很容易积灰，增加了腐蚀程度，比较严重就会导致空气流道堵死，这时候需要进行冲洗1回转式空气预热器由于其传热面密度高，因而结构紧凑，占地面积小，其体积约为同容量的管式空气预热器的1/10O2质量轻，因管式空气预热器的管子厚为

1.5mm而回转式空气预热器的蓄热板其厚度

0.5〜

1.25mm而且蓄热板布置很紧凑，故回转式空气预热器金属耗量约为同容量管式空气预热器的1/3o⑶回转式空气预热器布置灵活方便，使锅炉容易得到合理的布置方案4在同样的外界条件下，回转式空气预热器因其受热面金属温度较高，因而低温腐蚀的危险较管式空气预热器轻回转式空预器的缺点

1.概述回转式空预器的缺点则是空预器漏风问题很难规避，且安装制造相对复杂回转式空气预热器的缺点1漏风量大，一般管式空气预热器的漏风量不超过5%而回转式空气预热器在状态好时为8%〜10%密封不良时达20%〜30%2同时，其结构复杂，制造工艺要求高，运行维护工作多，检修也复杂3热态自动控制也较为困难4较高的漏风量引起预热器入口风压降低、风机电流升高，预热器后的过量空气系数升高、尾部排烟气温降低、锅炉热效率降低、燃煤损耗增加，锅炉达不到额定负荷

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2.常见问题

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1.漏风大空气预热器中有温度、距离追踪装置，但是在探头会经常发生故障，并最终导致密封不正常，一旦超过漏风率设计值就会产生该故障，实际中漏风率比设计高出10%左右，从而造成锅炉效率下降，风机电能消耗也会增加，漏风大是空气预热器常见问题

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2.阻力大空气预热器阻力比较大的原因是积灰造成，而带灰烟气流经控制器造成积灰问题，主要有两种原因⑴气流扰动烟气携带灰粒并沉积到受热面上，形成积灰层2烟气中含有的水蒸气在低温情况下进行凝结，很容易积灰松散积灰很容易达到动态平衡，一旦产生积灰会被烟气中的大灰粒冲刷下来，一旦当外界发生变化也会达到新的平衡，新的变化例如环境变化、温度变化、积灰变化粘聚积灰也会导致低温腐蚀，当燃煤中硫成分较高，就会导致腐蚀程度加重，一旦腐蚀比较中就会加重积灰这种灰尘很难用吹灰器进行清除，需要进行停炉处理为了防止这种事情发生需要进行提高空预器壁温，也可以增加热循环装置进行温度提高

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3.驱动电机的电流摆动大导致空气预热器电流摆动较大主要原因在于以下几点1空气预热器密封投入不正常2传动机原因，间隙过小⑶转子倾斜⑷密封间隙过小或脱落现场表明出导致空气预热器电流摆动较大主要本体动、静摩擦引起，为了解决该问题需要人员将自动密封系统退出，同时将扇形板提起

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3.卡涩原因

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1.主要原因空预器摩擦卡涩主要原因有以下几方面1径向密封片与扇形板摩擦径向密封片和扇形板摩擦是很常见的，在启炉、锅炉变工况运行、停炉过程中，由于温度变化，空预器转子的各部件膨胀不同，极易出现径向密封片与扇形板摩擦现象，造成电流轻微波动或上涨、空预器发出异音，一般不会造成空预器正常运行，但当空预器径向密封片与扇形板摩擦严重时，空预器转子旋转受阻，空预器转子卡涩跳闸2轴向密封片与弧形板的摩擦轴向密封片和弧形板摩擦也较为常见，由于在机组启、停工况、升降负荷过程中，若升降负荷速率太高的话，容易引起空预器转子与弧形板的膨胀不均，从而造成摩擦，严重时空预器转子发生卡涩，最终使空预器跳闸，影响机组出力3动静间隙调整装置故障导致扇形片与壳体摩擦动静间隙调整装置可自动跟踪空预器转子变形情况，并通过机械装置对扇形板高度进行调节避免扇形板与空预器转子发生摩擦，由于安装在空预器的动静间隙调整装置产品质量差、加之安装、运行维护等原因使投运故障率升高，从而造成扇形板与壳体频繁出现卡涩现象，严重影响空预器的可靠运行⑷转子其它密封件与壳体摩擦空预器的主要密封件是扇形板和密封片，还有一些辅助的密封件，如冷段T型密封钢中心筒密封组件、旁路密封组件等，在空预器长期运行后或空预器转子和这些密封件因受热不均而膨胀不匀时，这些密封组件也会出现不同类型的故障，从而造成空预器发生卡涩或其他故障⑸异物卷入空预器转子断面与扇形板发生摩擦为了降低回转式空预器的漏风损失，提高锅炉热效率，空预器的密封间隙一般调整至最低，若空预器在运行过程中，即使有很小异物掉入空预器断面，也会使空预器转子发生卡涩

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2.预防锅炉正常运行时，空预器也随之热态运行，锅炉尾部烟道的热烟气自上而下流动冲刷空预器换热片，烟气温度逐渐降低；而锅炉风烟系统中的冷空气自下而上流动，空气温度逐渐上升，这就使空预器转子的上端金属温度高于下端金属温度，转子的上端的径向膨胀量大于下端的径向膨胀量，加之转子自身重量的影响，结果是转子产生“蘑菇型变形”这种变形与锅炉负荷有关，负荷越高，则尾部烟道烟温越高，空预器转子变形越严重变形之后，空预器热端动静间隙增大，漏风加大，锅炉效率降低；严重时会导致空预器冷端转子与扇形板之间发生摩擦卡涩停转从而引发锅炉停炉事故现从运行方面，总结几点防止空预器发生卡涩摩擦事故的措施⑴不断提高运行人员责任心，运行中监盘操作人员加强对空预器转速、电流、锅炉尾部烟道烟气温度的监视，发现有烟温有上涨趋势且伴随的空预器电流上涨，应及时查明原因进行控制调整，防止空预器发生卡摩擦涩就地巡检人员加强对空预器的巡检频次，认真检查空预器运转情况，倾听空预器动静之间有无异音，若有异常，及时查明原因并进行处理2锅炉正常运行中应尽量避免锅炉快速升、降负荷，在升、降负荷期间，要严密监视空预器的运行状态，发现空预器电流有上涨趋势，应及时减低锅炉升负荷速率，必要时稳定负荷，待空预器电流稳定或开始下降后，方可再次升负荷⑶锅炉在启停过程中，要严格限制锅炉的升、降负荷速率，加强对空预器各运行参数的监视，发现参数异常或有变大的趋势，提前控制调整4加强对空预器的巡检维护检查，确保空预器轴承润滑油系统、冷却水系统工作正常，保证空预器运行各参数在规定的范围内

2.管式空预器概述现代电站锅炉中，较常见的空预器就是管式空预器管式空预器构造简单，制造、安装和维护方便，价格便宜，工作也可靠管式空预器主要有卧式管式空预器和立式管式空预器两种就拿立式管式空预器来说，一般立式管式空预器管内流通的是烟气，管外流通空气，空气横掠空预器管束由于烟气传热系数较大，为了减小空预器传热热阻，需要增大总的传热系数，因此需要提高空气侧的传热系数横掠管束设计相比纵向管束设计而言，具有更高的传热系数因此立式管式空预器的空气横向掠过管束时，能够增大传热系数除了增大传热系数外，烟气纵向冲刷空预器管束受热面，实际对空预器管束造成的磨损较小，不容易造成空预器积灰堵塞管式空预器也是使用比较广泛的一种空预器类型，而且在传统的钢管空预器基础上不断进行技术革新，研发出了不同材质和应用场景下的管式空预器

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2.管式空预器的优点管式空气预热器的传热方式是热量连续地通过管壁从烟气传给空气，属间接传热方式管式空预器的优点是投资成本较低，安装维护方便，传热性能优良；

3.管式空预器的缺点管式空预器的缺点则是不可避免地发生空预器低温腐蚀问题，以及空预器积灰堵塞问题针对腐蚀和积灰堵塞问题，管式空预器在管束材质上不断创新，出现了搪瓷管空预器、玻璃管空预器等管式空预器运行中会出现哪些问题

1.烟气进口磨损烟气磨损是比较常见的一种运行问题，由烟气在进入预热器换热管后形成烟气涡流，涡流中携带有固体粉尘在流动过程中多次与换热管壁摩擦，时间一久管壁磨损后可能会磨穿形成漏风，降低换热效率

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2.积灰问题管式空预器经常应用在脱硫脱硝项目中，脱硫脱硝容易造成氨逃，氨在尾部烟道中与烟气中的三氧化硫形成硫酸氢镂，这样当排烟温度降低至145~205℃硫酸氢镂呈液态，具有较高的粘黏性，硫酸氢铉会粘结空气中的飞灰附着空气预热器表面，形成大量的积灰堵塞，影响设备正常运转

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3.低温腐蚀当物料然售后产生的三氧化硫与烟气中的蒸汽结合起来生成硫酸蒸汽，当烟气的露点升高，空预器管壁低于露点时，硫酸蒸汽会凝结在空预器管壁上凝结在空预器管壁上形成酸液腐蚀管壁，加剧低温度硫酸氢镂积灰堵塞和低温腐蚀以上这三种问题都是运行过程中比较常见的，发现问题后正常处理即可.板式空预器板式空预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），能够有效解决漏风问题在板式空预器中，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，使用寿命更长相较于板式空预器来说，管式空预器与烟气的接触面积更大，密闭性更好，热量传输的效率也更加高板式空预器也是电力行业有所应用的一种空预器，板式空预器采用单程强制换热原理板式空预器的优点在于换热面积大，热效率高，可根据烟气温度和材料特点，实现高温预热和低温预热多级组合布置；板式空预器的缺点则是易发生积灰问题，而且积灰形成后不易清理，适合在洁净的环境工况下运行，应用场景有所限制.热管空预器概述热管式空气预热器采用重置放置形式，烟气和空气反向水平流动形成气一气换热，最大限度提高烟气换热效率热管式空气预热器由箱体、热管束、中间隔板组成箱体分为两侧一侧流体为烟气；一侧流体为空气热管空气预热器充分利用热管传热速度快、传热效率高的特点，有效克服了气体间换热时换热系数不高的问题热管两端的外壁传热面积利用翅片可作适度扩展，这样处理，不仅强化了管外传热，也有效地减少了换热器的体积和重量，节约了金属耗材，可以得到一个高性价比的换热器同时，通过调整热管加热侧和放热侧的热流密度，改变加热侧和放热侧的传热面积，可有效避免流体对换热管的酸露点腐蚀，提高设备使用寿命过热管空预器由管壳和内部液体介质（通常是水）组成，目前市面上主要有常温热管空预器和高温热管空预器两种

2.优点热管式空气预热器以超导热管为核心传热元件，高温烟气冲刷热管吸热端，使热管中工质蒸发成气体向冷却端流动，在冷却端冷凝放热，把空气加热热空气经管道为锅炉补风热管由管壳、吸液芯和端盖组成热管内部被抽成负压真空状态，然后填充相应的中间介质热管一端为蒸发端，另一端为冷凝端，当热管一端受热时，热管中的液体会蒸发，蒸汽在较小的压力差下流向另一端，同时释放热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发端，如此循环往复，完成热交换1）热管空预器的优点是换热效率极高，后续发展潜力大；2）当空预器的部分换热管损坏，设备仍然能够运行；3）采用高频焊翅片管技术，它是利用高频熔化将翅片与基管焊接在一起，形成冶金连接管片焊着率100%接触热阻接近零在翅片管表面烧结一层

0.05mm左右致密、光滑的合金保护层，使普通碳钢材料具有不锈钢时性能，其表面硬度高，能在高温、高流速和腐蚀性介质的冲刷下工作，耐低温酸露点腐蚀，较同类产品寿命可提高3〜5倍，表面光滑可减缓积灰；4）本设备流体阻力小，彻底的逆流换热，因而换热效率高；5）两流体走在管外，因而可以将热管充分翅片化，增大传热面积；6）热管与管板之间采取技术措施，使热管的热胀冷缩变形不受约束，避免了应力破坏7）热管单管作业，单支或部分热管时效不影响设备的正常运行8）换热两流体均走管外，可以翅片化9）设备流体阻力小，换热效率高，结构紧凑

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3.缺点1）热管空预器的缺点是烟气温度存在一定限制，通常不高于400℃不适用于高温段，容易因内部介质相变而出现爆管和不凝汽问题，存在一定安全隐患，易出现热管空预器失效问题2）不凝汽的影响由于热管管壳和管芯都是金属质，会和内部工质发生化学反应，从而产生不凝气体，这些不凝气体逐渐聚集在冷端后，会影响热管的散热面积，从而影响热管空预器换热以应用较为广泛的碳钢管为例，碳钢本身和水是不相容的，如果以碳钢为材质制作热管，产生的不凝汽主要是氢气，实际生产种存在安全风险如果使用铜等贵重金属，会导致热管空预器生产成本上升，不利于推广

5.结束语以上几种空气预热器都是锅炉常用空预器，有效利用了锅炉烟气余热，降低了锅炉热损失在实际生产中，像之前的蒸汽空预器也有一定应用，不过它利用的不是锅炉烟气进行换热。