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旁路空气预热器的设计探讨董厚忱(上海发电设备成套设计研究所,上海200240)摘要:介绍了一种经济性好、能替代暖风器防止空气预热器低温腐蚀的旁路空气预热器系统,以420t/h锅炉为例,给出了计算结果并进行分析。图1表5关键词:旁路空气预热器;低温腐蚀;锅炉设计中图分类号:TK222文献标识码:ADesignExploreAir2BypassAirPreheaterDONGHou2chen(ShanghaiPowerEquipmentResearchInstitute,Shanghai200240)Abstract:Thispaperpresentstheair2bypassairpreheatersystem,whichisaneconomicalmethodtoprotecttheairpreheateragainstlowtemperaturecorrosion,itcanbeinsteadofairheater.Anexampleforair2bypassairpreheaterof420t/hboilerisshown,theauthorgaveoutthecalculationresultsandanalyzed.Fig1andtables5Keywords:air2bypasspreheater;lowtemperaturecorrosion;boilerdesign采用蒸汽加热或乙二醇加热的暖风器,提高空气预热器的进风温度,可以提高换热元件的金属温度,是防止低温腐蚀的一个有效方法。但是它在投入运行时需耗用部分能量,并且如果期望其在环境温度较低及低负荷时,也能将金属温度提高到足够的数值的话,暖风器的容量就需要配置得相当大,更显得不经济。暖风器因故障解列时,就直接影响到锅炉的安全运行。笔者最近在一些资料的启发下,对旁路空气预热器系统的设计进行探讨,用旁路空气预热器代替暖风器,用烟气旁路适当提高启动和低负荷条件下的排烟温度,防止尾部受热面因结露而引起的低温腐蚀。前言长期以来,锅炉尾部受热面,特别是空气预热器的低温腐蚀,一直是设计、运行难以满意解决的课题。尽管有各种各样的措施,诸如玻璃管式空气预热器、热管预热器、螺旋槽管预热器、使用抗低温腐蚀材料、变管径变节距分段布置管式空气预热器等等,都说可以解决低温腐蚀问题,然而实施的结果有时往往不尽如人意。虽说回转式空气预热器抗低温腐蚀的能力优于管式空气预热器,但这仅是指回转式空气预热器的低温段换热元件在遭受低温腐蚀后,不会立即影响到锅炉的安全运行,而管式空气预热器当大量的换热管烂穿后,空气会大量向烟气侧泄漏,严重时会影响锅炉的运行,甚至需停炉修理。回转式空气预热器的低温段换热元件,即使采用CORTEN钢为材料,每隔数年也需更新,其费用也是相当昂贵的,并且非换热元件的支架、轴向密封片等也还存在低温腐蚀的问题。0旁路空气预热器系统旁路空气预热器系统如图1所示。经过旁路空气预热器加热的空气,只是锅炉燃料燃烧所需空气的一部分,加热后的空气与其余的冷空气混合,进入主空气预热器。旁路空气1收稿日期:1999210209作者简介:董厚忱(1934～),男,高级工程师,上海发电设备成套设计研究所(已退休),长期从事锅炉的试验研究和设计工作。·1·发电设备(2000No.2)旁路空气预热器的设计探讨预热器利用锅炉出口的烟气加热,构成锅炉本体的一部分,代替暖风器的功能,同时降低锅炉排烟温度。由于在旁路空气预热器中被加热的只是小部分空气,空气可被加热至较高的温度,从而提高了整个旁路预热器的平均温度水平。这是旁路预热器解决或缓解低温腐蚀问题的核心所在。(4)低负荷运行时,当排烟温度较额定设计工况值降低不多时,可通过改变(减少)空气旁路的旁路空气量来提高最低金属温度值,而当排烟温度较额定设计工况值降低幅度较大时,特别是在锅炉冷态启动阶段,则应通过增加旁路烟气流量的方法进行控制。(5)采用旁路空气预热器的系统设计锅炉,可以有效地降低锅炉频发运行负荷时的排烟温度,从而达到提高锅炉经济性的目的。通常锅炉设计时,其排烟温度除理论上由技术经济比较及分析确定优化值外,还要考虑到实际运行时低负荷阶段排烟温度降低、冬季周围环境温度降低、进风温度降低时,会引起尾部受热面堵灰和低温腐蚀问题。堵灰通常系含灰气流冲刷结露的受热元件表面所致。因为要适当兼顾到某些极端工况,往往实际排烟温度设计值要较技术经济分析得到的最佳值高得多。在旁路空气预热器的系统中,排烟温度是按锅炉使用期内频发的负荷工况、频发的冷空气温度范围和烟气露点温度共同确定的,极端工况则由改变旁路流量来予以调节,排烟温度可以选择得较上述通常的设计值为低。保守估计,如低10～15℃,则至少可以提高锅炉效率0.5%～1.0%,应是有吸引力的。(6)采用旁路空气预热器系统后,