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第三章 锅炉3D模型设计
c. 再热器采用三级布置，与二级布置比较，每级的焓增量降低，使每级再热气出口蒸汽温度偏差减少。
3.4 空气预热器 3.4.1 空气预热器的作用
空气预热器的利用烟气余热加热燃烧所需要的空气的热交换设备，它利用了烟气余热，使排烟温度降低，提高了锅炉热效率。同时，强化了着火和燃烧过程[22]。
3.4.2空气预热器的换热方式
空气预热器按其换热方式可分为传热式和蓄热式（再生式）两大类，其中传热式是指空气和烟气各有自己的通路，热量连续地通过传热面由烟气传给空气；而蓄热式是烟气和空气交替通过受热面，当烟气通过此受热面时，受热面金属被加热而将热量蓄积起来，当空气通过时金属将热量释放并加热空气。这样反复交替传热又称为再生式空气预热器。
3.4.3 空气预热器的分类
1) 管式空气预热器
管事空气预热器常用于中小型锅炉，它是由直径40~51mm,壁厚为1.25~1.5mm的有缝薄钢直管与错列开孔的上下管板焊接而成，形成立体管箱。对燃煤锅炉，为了减轻积灰，采用立式布置，烟气在管道内纵向流动，空气在管道外横向流动。对于燃油锅炉，为了提高管道温度，减轻腐蚀，采用卧室布置，空气在管道内纵向流动，烟气在管道外横向流动。两种布置都是交叉换热方式[23]。
为了降低造价和防止管内堵灰，管式空气预热器大多采用外径为40-51mm的有缝薄壁钢管，壁厚为1.25-1.5mm。由于烟气在管内是纵向流动，因此飞灰对管子的磨损较小。若烟气速度较高，不但可以提高烟气侧放热系数，还具有
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东北电力大学本科毕业论文 较好的吹灰能力。一般烟气流速取10-14m/s。为使空气预热器的结构紧凑，管子以错列方式排列，这样可以提高管外横向流动空气与管壁的放热系数。由于空气在管簇中流动时没有过多的压缩和膨胀，因而流动阻力较小，且可减少振动。管式空气预热器的总传热系数既取决于烟气侧的放热系数，也取决于空气侧的放热系数。为了最经济地使用受热面，希望烟气侧与空气侧的放热系数相等。由于空气是横向流动，在相同流速下，比烟气纵向流动放热系数大，所以空气流速可以比烟气流速低些，一般以烟气流速的0.4-0.55倍为宜。如图3-9所示
图3-9 空气预热器二维线框图
管式空气预热器的管板尺寸应该与烟道截面匹配，管子数目，直径及节距的选择必须保证适当的烟气速度，管子的长度取决于所需传热面积的数值。为此，为了保持空气流速与烟气流速的合理比值，必须正确地选择空气通道的数目及进风方式[24]。 2) 回转式空气预热器
回转式空气预热器是大型电站常采用的设备，其受热面为蓄热式。与管式
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第三章 锅炉3D模型设计
空气预热器相比，回转式空气预热器具有结构紧凑、节省钢材、耐腐蚀性好和受热面受到磨损和腐蚀时不增加空气预热器的漏风量的优点。在相同体积内，回转式空气预热器可布置的受热面面积是管式空气预热器的6~8倍。在相同烟温条件下，回转式空气预热器波形受热元件的厚度较大，壁温较高，并可采用耐腐蚀材料，因此腐蚀相对较清。其主要缺点是漏风量较大，对密封结构要求较高，如图3-10所示。
图3-10 空气预热器着色体图
受热面波形板装于圆形筒体内，圆形筒体被钢板分隔成若干个扇形仓格，每个扇形仓格内装满由金属薄板制成的波形板组件，波形板组件称为预热器蓄热板，如图8-11所式。蓄热板一般由厚度0.5~1.25mm薄钢板扎制成波形板和定位板，并要求板上斜波纹与气流方向成30度夹角，以使增强气流扰动而改善传热效果。定位板不仅可以蓄热，而且可固定波形板之间的距离，使气流有一定的流通截面。一般蓄热板分三层安装，最上部一层称为热端、中间一般称为中间热端，最下部称为冷端。冷端部件烟气温度较低，容易发生低温腐蚀和粘聚性积灰。上、中两部采用厚度0.6mm普通钢板制造的波形板，而下部则采用厚
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东北电力大学本科毕业论文 度为1.2mm的耐腐蚀钢板或其他腐蚀材料制造的蓄热板[25]。
转式空气预热器中烟气通道一般占受热面积的50%，空气管道占总面积的30%~40%，其余部分为密封区，用以防止漏风。
回转式空气预热器根据转动部件不同分为受热面积旋转和风罩旋转两种。国内电站锅炉多数采用受热面积旋转的空气预热器。正常运行时，其转速为1.17r/min,转速变化范围0.25~1.23r/min。
受热面回转式空气预热器由转子和静子两部分组成，转子由中心轴、上下部轴承、径向和横向隔板及内部装置的蓄热板组成。由密封区将烟气和空气分开，转子转动时烟气区蓄热板被加热，转至空气区蓄热板放热并加热空气。 径向隔板转子划分为若干个扇形空间，横行隔板将扇形空间划分若干个扇形仓格，蓄热板组装成扇形组件，安装在扇形仓隔内，由转子下端的支承杆支承。此种结构在更换受热面时十分方便[25]。
为减少漏风，受热面旋转的空气预热器的密封系统由径向密封、轴向密封、旁路密封和转子中心筒密封等系统。另外还设置了热态扇形板径向密封间隙控制系统，可自动跟踪并调节热端上部径向密封间隙，有效地减少了由于热态蘑菇变形引起的漏风量的增加，每台空气预热器在烟气侧装有伸缩式吹灰器和固定清洗装置。
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