空气预热器的设计计算和数值分析

对完成设计的工艺目标,将室温空气加热到一定温度时,空气预热器需要的电加热功率进行计算,并对相关设备结构进行设计。利用Workbench有限元分析软件建立空气预热器流场的数值分析模型,分析设备内流场情况,从理论上了解具体的混合和传热状态,考察工艺计算和设计的正确性。此外,还研究了相关工艺参数和结构设计对设备性能的影响,认为提高空气处理量,会快速降低出口温度,并显著提高设备阻力,但空气受热更加均匀;增加加热功率,出口温度和设备阻力逐渐升高,但空气受热均匀程度有所降低。此外,设备内布置折流板,能够有效促进流场湍流程度,提升设备出口温度,增加混合传热效果,但会带来较大的设备阻力。

适应新型电力系统的调峰火电机组空气预热器安全评估策略

[目的]“双碳”目标下新型电力系统建设要求存量火电转向调峰运行,因此火电机组灵活运行下的安全性成为提升电力系统整体稳定性不可或缺的一环。其中,空气预热器是影响火电机组宽负荷运行能力的关键辅机设备,针对其由烟温波动与过量喷氨诱发的堵塞与腐蚀问题,开发回转式空气预热器积灰堵塞实时评估及安全状态监测模型至关重要。[方法]依托中国中部地区某600 MW和350 MW机组宽负荷运行监测大数据,建立了一种基于阻力系数的不同时间尺度逼近的空预器堵塞评估模型;进一步,以空预器出口烟气温度及冷端工作温度为监测指标,统计其在机组多个负荷段的参数超限比例。[结果]结果表明,机组处于39%调峰负荷下监测温度约有20%的超限概率;独立计算两指标下的堵塞风险相较以联合分布计算会一定程度低估其折损率。此外,通过两台机组数据的验证,堵塞评估模型可实现量化机组在空预器吹灰周期内(短期)和中长期的堵塞状态演化趋势。[结论]所提评估策略可应用于SCR脱硝系统、磨煤机等其他火电机组设备及系统,可量化机组调峰运行安全风险,指导火电机组高效、稳定地配合新型电力系统调度。

回转式空气预热器积灰模型构建与积灰工况传热性能研究

为了量化研究积灰状态下回转式空气预热器(空预器)对运行条件的敏感性,构建基于局部热非平衡模型的三方程回转式空预器热力计算模型,探究了积灰分布与运行条件对空预器传热性能和硫酸氢铵(ABS)沉积的综合影响,对比分析了积灰热阻与热容对空预器的影响规律。计算结果表明:积灰热阻对传热性能的削弱效果远大于积灰热容对传热的强化效果;冷段积灰比例的增加使得ABS沉积区比例增大;当蓄热元件表面积灰厚度增加时,提高转速、增大流量或提升机组负荷对改善传热性能及减小ABS沉积区比例的效果尤为显著;改变流体温度对空预器性能的影响较小;当机组负荷由50%增加至100%时,ABS沉积区比例在清洁状态下的减小量为5%,在冷段积灰厚度为2 mm时提高至7%。研究结果可为针对性地调整空预器运行参数,从而优化传热效果及减轻积灰腐蚀提供参考。

基于数字孪生的空气预热器预测性维护模式研究

【目的】为解决大型火电机组空气预热器传统预防性维护手段的弊端,提出了一种基于数字孪生预测性维护的一般模式,并基于数字孪生技术,构建空气预热器数字孪生系统。【方法】所提系统包括回转式空气预热器物理实体、实时数据采集与分析模块、数字孪生模型构建模块、热力参数状态监测、转子热场视频与热变形可视化及积灰预测模块;实时采集温度参数状态和视频数据,通过温度场、视频图像、漏风计算等模块,实现热力参数的计算并进行积灰的预测。同时,以3D组态画面实时显示数据,利用软件算法不断优化热力参数计算及积灰预测的准确度,实现吹灰策略自动优化。【结果】所提方案实现了空气预热器热力计算过程的状态监测与动态控制,解决现有电站中回转式空气预热器积灰因素影响火电机组安全可靠运行的问题。【结论】通过实际机组的工程测试,所提方案有效提高了火电机组空气预热器运行维护的效率,验证了所提方法的可行性,为后期智慧电厂系统的开发提供技术支撑。

回转式空气预热器风量分切防堵灰技术的应用

随着“碳达峰”和“碳中和”目标的提出,国家大力发展水电、风电、光伏等新型清洁能源,随之而来的就是火电机组的频繁深度调峰的运行工况,SCR脱硝系统氨逃逸的上升,进而导致回转式空气预热器的堵灰问题越来越突出,压差升高、排烟温度上升、换热效率下降、风机运行功耗上升等一系列问题,造成较大的经济损失和安全隐患。为保证锅炉在频繁深度调峰的工况下仍能的正常稳定、安全的运行,空气预热器防堵塞问题迫在眉睫。风量分切防堵灰技术作为一种针对性解决回转式空气预热器堵灰的全新技术,对空预器内部进行改造,使部分的热空气通过风道循环至冷端,对冷端的蓄热元件进行加热,能够有效的防止稀硫酸的结露、去除硫酸氢铵的效果,结合实际项目上的应用,通过对运行数据的分析,改造后,空气预热器的阻力显著降低,减少了三大风机的电耗。因此,该技术不仅解决了当前回转式空气预热器的堵灰问题,提高了机组运行的稳定性、安全性,同时提高了锅炉的效率,节能降耗的效果显著。

加热炉陶瓷蓄热式空气预热器首次工业应用总结

介绍了中国石化海南炼油化工有限公司1号航煤加氢装置余热回收系统升级改造情况。改造方案:通过对加热炉热效率及热负荷进行重新核算,计划将原热管式空气预热器优化为新型陶瓷蓄热式空气预热器。具体改造内容:拆除设置在炉顶上的热管式空气预热器,在反应进料加热炉侧面地面新增4组陶瓷蓄热式空气预热器模块;原引风机作为冷烟气引风机利旧;新增一台鼓风机和烟风道。结果表明:装置实施改造后,加热炉排烟温度可降至70℃以下,加热炉热效率可提高至95%以上,排烟温度实现灵活调节,加热炉燃料气消耗量减少约10%。在装置长周期运行过程中,系统防腐性能良好,系统稳定可靠。

某空气预热器钢板内部缺陷分析

某空气预热器Q235B牌号的钢板发现内部裂纹缺陷。对该钢板开展超声波探伤、化学成分分析、力学性能、宏观检查及金相分析。试验结果及分析表明:该钢板的力学性能和化学成分符合GB/T700-2006标准中Q235B的要求,金相组织和晶粒度符合材质特征,但内部存在宽度约为20mm的条带状缺陷,该缺陷为严重超标的A类夹杂物。

工业燃煤锅炉回转式空气预热器防堵提效技术研究

工业锅炉所采用的空气预热器大致可以分为管式和回转式两种,其中回转式空气预热器主要通过再生方式传递热量,烟气与空气交替流过受热面,当烟气流过时,热量从烟气传递给受热面,受热面温度升高,并积蓄热量,当空气再流过时,受热面将积蓄的热量放给空气。回转式空气预热器具有质量轻、布置灵活、传热面密度高等优势。如果空气预热器堵塞,则引风机的声音会变大,风温会逐渐下降,排烟口温度会逐渐升高,很容易造成锅炉熄火。随着技术的不断完善与创新使得工业燃煤锅炉回转式空气预热器的防堵和提效变得更加全面和多样化。综合分析了燃煤锅炉的基本原理以及结构,探讨了回转式空气预热器在燃煤锅炉种的应用作用,同时分析了空气预热器存在的阻塞问题以及其对锅炉运行的不良影响,结合现有的防堵提效技术进行介绍,并对未来做出展望,为工业燃煤锅炉的清洁高效运行和环境保护贡献更大的力量。

SOFC阴极空气预热器耦合传热特性及参数影响分析

针对固体氧化物燃料电池(SOFC)高温区碳化硅基阴极空气预热器这一新型换热设备,开展极高温工况下的烟气-空气的辐射-导热-对流耦合传热特性及参数影响分析,基于ANSYS Fluent采用DO模型分析高温气体辐射换热及气体吸收系数对换热器性能的影响,并与S2S模型及不考虑辐射换热模型的计算结果进行对比;同时研究了壁面发射率及烟气进口温度对耦合传热的影响规律。结果表明,烟气进口温度800~1100℃条件下,辐射换热的影响较大,但烟气吸收系数及气体辐射的影响可以忽略;壁面发射率、烟气入口温度对耦合传热的影响非常明显,壁面发射率和烟气入口温度越高,空气出口温度越高。研究结果可为碳化硅基阴极空气预热器的设计提供理论依据。

蜂窝陶瓷蓄热式空气预热器应用总结

在大检修期间,某公司对脱沥青油加热炉烟气余热回收系统进行了改造,拆除了炉顶的热管空气预热器,在地面新增高温段空气预热器和低温段空气预热器。低温段采用蜂窝陶瓷蓄热式空气预热器,利用4组可调节八通换向阀(八通阀)实现高温烟气和低温空气的换热。分析了投用不同组数八通阀对脱沥青油加热炉排烟温度和热效率的影响,结果表明:投用4组八通阀时,加热炉排烟温度在50~55℃波动,此时排烟温度最低,加热炉热效率最高,为96.74%;分别投用4组、3组、2组八通阀时,加热炉排烟温度均低于80℃,均实现了火焰加热炉排烟温度低于90℃且换热元件无腐蚀的目标。

基于模糊熵聚类的空气预热器性能监测

在基本模糊熵聚类方法(EFC)的基础上加入一个用于统计特征的权重因子,提出一种改进的加权熵聚类方法(W-EFC),并将其应用于电站空气预热器的堵灰监测过程。从测试数据集的聚类结果可以看出,W-EFC具有较好的离群点识别效果,并在一定程度上降低了噪声对数据的影响。继而,以空气预热器历史运行数据为研究对象,完成W-EFC聚类,聚类结果可以获得较长运行时间内不同的工况和不同的性能水平,可为实时运行监测指导提供新思路。

板管式空气预热器在柴油加氢加热炉中的应用

论述某项目中采用的板管式金属-玻璃空气预热器技术原理、设计计算和运行分析,从理论和实践两方面论证该新型空气预热器工艺结构特点和设备性能表现。

波纹尺寸对板式空气预热器阻力性能的影响

正反包波纹板是常见的板式空气预热器传热板片型式。通过数值模拟的方法,采用与正反包波纹板特性相似的标准圆柱绕流周期性模型,研究了圆柱排布间距l与圆柱流道直径d的比值l/d对模型阻力性能的影响。研究结果表明,当l/d逐渐增大时,其对阻力性能的影响逐渐减弱。当l/d≥5.2时,压力损失对l/d数值的敏感度明显降低。以标准圆柱绕流周期性模型研究结果为参考,优化设计出了阻力性能满足工况要求的板间距3 mm、波纹间距75 mm的正反包波纹板。

空气预热器低速清堵及清洗工艺研究

本文针对热电联产系统中空气预热器的堵塞问题,深入分析了堵塞机理,并探讨了传统清洗技术的局限性。研究提出了优化燃烧条件、更新清洗设备以及重新设计内部结构等策略,以提高清洗效率和预热器的传热性能。通过实施烟气再循环的燃烧优化策略,实验验证表明可显著降低积炭量和提高传热效率。同时,采用新型离心泵动力系统和单列直通式管束结构,有效提升了清洗质量和换热效率。这些改进措施为空气预热器的高效稳定运行提供了实际解决方案,具有重要的工程应用价值。

合成氨装置空气预热器炉管失效分析

采用渗透探伤(Penetrant Testing)、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对空气预热器炉管的损伤进行了研究。结果表明炉管微观组织劣化程度较小,奥氏体组织处于轻度老化阶段,炉管的常温力学性能均能满足设计要求。PT探伤发现炉管内外表面均存在裂纹,内表面裂纹较多,微裂纹沿晶界开裂,裂纹由内表面萌生,向外表面扩展。SEM和能谱分析显示炉管内外表面形成了氧化层,外表面的氧化物为Cr_(2)O_(3)、SiO_(2),存在硫化物;内表面主要为氧化铁和NiO,也存在硫化物。预热器炉管的失效主要是由于S元素的存在加剧了炉管的腐蚀,造成了炉管的应力腐蚀开裂,导致炉管泄漏。

5#锅炉空气预热器管道磨损腐蚀问题分析

随着火电机组脱硝系统的普及和超低排放改造的推进,部分电厂的空气预热器频繁出现磨损腐蚀等问题,严重影响了锅炉机组的升负荷和安全稳定运行,同时增加了电厂的运行维护成本,对电厂用户造成了困扰。以5#锅炉空气预热器为例,深入调研和分析空气预热器磨损腐蚀问题,探究其腐蚀原因,并针对性地制定解决措施,为预防和解决空气预热器腐蚀问题提供参考。

火电厂回转式空气预热器优化改造分析

回转式空气预热器是大中型电站锅炉中广泛采用的尾部换热设备,当前国内300 MW及以上燃煤机组锅炉普遍适用,但由于风侧、烟侧及炉外空气压力不同,空气预热器必然存在漏风隐患,影响机组运行的经济效益。为了提高锅炉热效率,很多电厂采取了各种改造或调整措施,虽然空气预热器漏风依旧不可避免,但是在一定程度上降低了漏风率。针对超临界锅炉普遍使用的三分仓回转式空气预热器,为了降低其漏风率,减少锅炉排烟热损失,提高机组经济效益,通过技术分析找到漏风的原因,并提出针对性的方案措施,提高设备应用的可靠性,有效降低火电厂的能耗水平。

热管空气预热器应用于燃煤电厂可行性研究

三分仓回转式空气预热器是普遍应用于当前大型燃煤电厂的蓄热式热交换设备,随着脱硝装置氨逃逸问题越来越突出,硫酸氢铵(ABS)引起的空预器堵灰问题愈发严重。本文对采用前置式重力热管空气预热器解决上述问题的可行性进行了分析,表明该方式能有效缓解当前回转式空气预热器堵塞、腐蚀等突出问题,为当前燃煤电厂安全运行提供有益借鉴。

火力发电厂锅炉回转式空气预热器堵灰问题安全技术分析及解决

本文就回转式空气预热器堵灰问题进行深入研究,力图解决空气预热器堵灰难题。综合治理措施包括空预器在线/离线高压水冲洗、加装热风再循环、优化空预器吹灰器步退行进时间、改造空预器吹灰汽源、优化运行调整及合理选配煤种等。

回转式空气预热器防堵提效改造技术应用

回转式空气预热器作为燃煤发电厂的重要换热设备,其换热效率及安全运行严重影响机组运行的效率和安全性。随着“双碳”目标的提出,对燃煤机组灵活性调峰有了更高的要求,空气预热器作为锅炉机组的重要辅机,由于机组的负荷能力、环境、煤质等一系列因素使空气预热器堵塞越来越严重,漏风率也随之增加,成为火力发电行业的一大难题。空气预热器风量分切防堵灰技术和柔性接触式密封技术的应用,提升了空气预热器的综合能效,解决了空气预热器堵塞、漏风率等问题,提高了设备的可靠性和安全性。