某小型燃煤机组管式空气预热器 设计

赵建成

浙江大唐乌沙山发电有限责任公司 浙江 315722

摘要

空气预热器是利用锅炉等装置的排烟热量来预热的换热器。其作用是降低锅炉等设备的排烟温度,提高热效率;，使燃料易于着火。一般简称为空预器。多用于燃煤电站锅炉。可分为管箱式、回转式两种，其中回转式又分为风罩回转式和受热面回转式两种。电站锅炉较常采用受热面回转式预热器。在锅炉中的应用一般为两分仓、三分仓、四分仓式，其中四分仓较常用于循环流化床锅炉中。

管箱预热器工作原理:较为简单，烟气从管箱外部流经，空气从管箱内部通过，通过温差不同传热。与省煤器、过热器等原理相同。

回转式预热器的工作原理是:预热器转子部件由数万计的传热元件组成，当空预器缓慢旋转，烟气和空气逆向交替流经空气预热器。蓄热元件在烟气侧吸热，在空气侧放热，从而达到降低锅炉排烟温度，提高热风温度的预热作用。

本次研究的课题为某小型燃煤机组管式空气预热器设计，本人按照流程，设计步骤如下。

关键词 空气预热器，换热器，锅炉，排烟温度

Key words: air preheater, heat exchanger, boiler, exhaust gas temperature

换热器种类介绍

1. 
   

2. 换热器的概念
   换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位.在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更加广泛。换热设备因其用途不同，类型繁多，性能不一，但均可归结为管壳式结构和板式结构两大类。

3. 换热器种类

根据作用原理可分为间壁式换热器、蓄热式换热器和混合式换热器。

根据使用目的可分为冷却器、加热器、冷凝器和汽化器。

根据结构材料可分为金属材料换热器和非金属材料换热器。

根据传热面的形状和结构可分为管式换热器和板式换热器。

根据用途可以分为集体供热式热交换器和家用热交换器。

混合式：热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。 　按照用途的不同，可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型：

1. 
   

2. 冷却塔(或称冷水塔) 　在这种设备中，用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水冷却塔降温之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。 　

3. 气体洗涤塔(或称洗涤塔) 　在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的，例如用液体吸收气体混合物中的某些组分，除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体，而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却，而且还可对其进行加热处理。但是，它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点：所以，在一般建筑中，喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是，在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用! 　

4. 喷射式热交换器 　在这种设备中，使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热，并一同进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。 　

5. 混合式冷凝器 　这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝。

间壁式：这种换热器是在容器外壁安装夹套制成，结构简单；但其加热面受容器壁面限制，传热系数也不高。为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器。当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管。夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。

空气预热器在锅炉中作用

多用于燃煤电站锅炉。可分为管箱式、回转式两种，其中回转式又分为风罩回转式和受热面回转式两种。电站锅炉较常采用受热面回转式预热器。在锅炉中的应用一般为两分仓、三分仓、四分仓式，其中四分仓较常用于循环流化床锅炉中。

管箱预热器工作原理:较为简单，烟气从管箱外部流经，空气从管箱内部通过，通过温差不同传热。与省煤器、过热器等原理相同。

回转式预热器的工作原理是:预热器转子部件由数万计的传热元件组成，当空预器缓慢旋转，烟气和空气逆向交替流经空气预热器。蓄热元件在烟气侧吸热，在空气侧放热，从而达到降低锅炉排烟温度，提高热风温度的预热作用。

烟气流量

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2. 锅炉燃料选用阜新烟煤：元素成分如下（%）

理论空气量：

_{生成理论烟气量：}

（过量空气系数α取1.2 ）

实际烟气量：

燃煤锅炉机组发电效率为33.2%

由烟气进出口得出， 295.562*1.34=369.05（t/h）

采用LMTD 方法计算热流量和未知的流体温度

1. 
   

2. 设计的基本参数：工质基本参数空气流量815t/h；空气进口温度20℃；空气进口温度280℃；烟气出口温度550℃

3. 根据冷热流体的热平衡方程：

空气：

_水：

_(300~400)

质量流量

_即

空气： 查得

体积流量： 截面长度：14.00 m 截面宽度：12.00 m

假设

验证水速：

水侧水流系数

Δt烟已求380.5℃

查得烟气横掠顺排管束公式：

忽略修正系数

则有：

烟测对流传热系数：

流体流动阻力校核

：局部阻力系数查考=0.7

参考文献

1. 
   

2. 欧阳连燚；王大为 低温省煤器在小型循环流化床上的应用 ［J］. 能源与环境，2019 12 30

3. 《热工基础》第二版 张晓东 王修彦 ［J］，2013，27（2）:251-253.

4. 《传热学》［J］.，2010，30:7-12.

赵建成，男，汉，山西省朔州市平鲁区，1994.01.19，大专，工作单位：浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，电站设备检查检修维护，315722

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