Hava ön ısıtıcısı - Air preheater

Hava ön ısıtıcısının (APH) konumunu vurgulayan tipik kömürlü termik santral buhar jeneratörünün şematik diyagramı.

Bir hava ön ısıtıcısı Isıtmak için tasarlanmış herhangi bir cihazdır hava başka bir işlemden önce (örneğin, yanma bir kazanda Prosesin ısıl verimini artırmak birincil amacı ile. Tek başlarına veya bir iyileştirici ısıtma sistemi veya bir buhar bobini değiştirmek için.

Özellikle, bu makale büyük çapta kullanılan yanma havası ön ısıtıcılarını açıklamaktadır. kazanlar içinde bulunan termik santraller üreten elektrik gücü örn. fosil yakıtlar, biyokütle veya atık.[1][2][3][4][5] Örneğin, Ljungström hava ön ısıtıcısı dünya çapında atfedilmiştir yakıt tasarrufu 4.960.000.000 olarak tahmin ediliyor ton nın-nin sıvı yağ 44. olarak işaretlenen "Ljungström Hava Ön Isıtıcı kadar yakıt tasarrufu konusunda birkaç icat başarılı olmuştur" Uluslararası Tarihi Makine Mühendisliği Dönüm Noktası tarafından Amerikan Mekanik Mühendisleri Topluluğu.[6]

Hava ön ısıtıcısının amacı kazandan ısıyı geri kazanmaktır. Baca gazı baca gazında kaybedilen faydalı ısıyı azaltarak kazanın ısıl verimini arttırır. Sonuç olarak, baca gazları aynı zamanda baca gazı bacası (veya baca ) daha düşük bir sıcaklıkta, taşıma sisteminin ve baca gazı bacasının basitleştirilmiş tasarımına izin verir. Ayrıca, bacadan çıkan gazların sıcaklığının kontrolüne de izin verir (örneğin, emisyon düzenlemelerini karşılamak için). Ekonomizör ile baca arasına monte edilir.

Türler

Buhar jeneratörlerinde kullanılmak üzere iki tip hava ön ısıtıcısı vardır. termik santraller: Biri kazan baca gazı kanalına yerleştirilmiş boru şeklinde, diğeri ise yenileyici hava ön ısıtıcısı.[1][2][7] Bunlar, gazın dönme ekseni boyunca yatay veya dikey olarak akacağı şekilde düzenlenebilir.

Bir başka hava ön ısıtıcısı türü de rejeneratör demir veya cam imalatında kullanılır.

Boru tipi

İnşaat özellikleri

Borulu ön ısıtıcılar düz tüp kazanın çıkış kanalından geçen ve her iki ucunda kanalın dışında açılan demetler. Kanal sisteminin içinde, sıcak fırın gazları ön ısıtıcı borularının etrafından geçerek ısıyı egzoz gazından ön ısıtıcı içindeki havaya aktarır. Ortam havası, ön ısıtıcı borularının bir ucundaki kanal yoluyla bir fan tarafından zorlanır ve diğer ucunda, boruların içinden gelen ısıtılmış hava, yanma için kazan fırınına taşıyan başka bir kanal grubuna çıkar.

Problemler

Soğuk ve sıcak hava için boru şeklindeki ön ısıtıcı kanalları, dönen bir ön ısıtıcı tasarımına göre daha fazla alan ve yapısal destekler gerektirir. Ayrıca, toz yüklü aşındırıcı baca gazları nedeniyle, kanalın dışındaki borular, gaz akımına bakan tarafta daha hızlı aşınır. Seramik ve sertleştirilmiş çelik kullanımı gibi bu sorunu ortadan kaldırmak için birçok ilerleme kaydedilmiştir.

Birçok yeni dolaşan akışkan yatak (CFB) ve köpüren akışkan yatak (BFB) buhar jeneratörleri şu anda döner tipin hareketli parçalarıyla ilgili olarak bir avantaj sunan borulu hava ısıtıcıları içermektedir.

Çiğ noktası korozyonu

Çiğ noktası korozyon çeşitli nedenlerle oluşur.[8][9] Kullanılan yakıt türü, kükürt içeriği ve nem içeriği katkıda bulunan faktörlerdir. Bununla birlikte, çiğ noktası korozyonundaki en önemli faktör tüplerin metal sıcaklığıdır. Borulardaki metal sıcaklığı, genellikle 190 ° F (88 ° C) ile 230 ° F (110 ° C) arasında, ancak bazen 260 ° F (127 ° C) kadar yüksek sıcaklıklarda, asit doygunluk sıcaklığının altına düşerse bu durumda çiğ noktası korozyon hasarı riski önemli hale gelir.

Rejeneratif hava ön ısıtıcıları

İki tür vardır yenileyici hava ön ısıtıcılar: döner plakalı rejeneratif hava ön ısıtıcıları (RAPH) ve sabit plakalı rejeneratif hava ön ısıtıcıları (Rothemuhle).[1][2][3][10]

Döner plakalı rejeneratif hava ön ısıtıcısı

Tipik Döner plakalı Rejeneratif Hava Ön Isıtıcı (Bi-sektör tipi)[11]
Prensip işlevi Fredrik Ljungström 's Ljungström rejeneratif hava ön ısıtıcısı.

Döner plaka tasarımı (RAPH)[2] ikiye bölünmüş bir kasa içine yerleştirilmiş merkezi bir döner plaka elemanından oluşur (açıortay tür), üç (üç sektör tip) veya dört (dört sektör tip) eleman etrafında contalar içeren sektörler. Contalar, elemanın tüm sektörler boyunca dönmesine izin verir, ancak sektörler arasındaki gaz sızıntısını minimumda tutarken ayrı gaz havası sağlar ve Baca gazı her sektörden geçen yollar.

Üç sektörlü tipler, modern enerji üretim tesislerinde en yaygın olanıdır.[12] Üç sektörlü tasarımda, en büyük sektör (genellikle muhafazanın enine kesitinin yaklaşık yarısını kapsayan), kazan sıcak gaz çıkışına bağlanır. Sıcak egzoz gazı, merkezi elemanın üzerinden akar, ısısının bir kısmını elemana aktarır ve daha sonra daha fazla işlem için dışarı atılır. toz toplayıcılar ve diğer teçhizattan çıkarılmadan önce baca gazı bacası. İkinci, daha küçük sektör, ortam havasıyla beslenir. hayran sektöre döndükçe ısıtılmış elemanın üzerinden geçen ve yanma için kazan fırınına taşınmadan önce ısıtılır. Üçüncü sektör en küçüğüdür ve bölgeye yönlendirilen havayı ısıtır. öğütücüler kömür-hava karışımını kömür kazan brülörlerine taşımak için kullanılır. Bu nedenle, RAPH'de ısıtılan toplam hava şunları sağlar: pülverize kömür tozundaki nemi çıkarmak için ısıtma havası, pülverize kömürü kazan brülörlerine taşımak için taşıyıcı hava ve yanma için birincil hava.

rotor kendisi aracıdır ısı transferi bu sistemde ve genellikle bir tür çelikten oluşur ve / veya seramik yapı. Oldukça yavaş dönüyor (1-2 RPM ) önce sıcak egzoz gazlarından elemana, daha sonra dönerken elemandan diğer sektörlerdeki daha soğuk havaya optimum ısı transferini sağlamak.

İnşaat özellikleri

Bu tasarımda, tüm hava ön ısıtıcı kasası, kazan destek yapısı üzerinde gerekli şekilde desteklenmiştir. genleşme derzleri kanalda.

Dikey rotor, alt uçtaki baskı yatakları üzerinde desteklenir ve yağ banyosu içindeki bobinlerde dolaşan suyla soğutulan bir yağ banyosu yağlamasına sahiptir. Bu düzenleme, dikey rotorun bu ucu kanalın sıcak ucunda olduğu için şaftın alt ucunu soğutmak içindir. Rotorun üst ucu, şaftı dikey konumda tutmak için basit bir makaralı yatağa sahiptir.

Rotor, sepetleri yerinde tutmak için radyal destekler ve kafeslerle dikey şaft üzerine inşa edilmiştir. Dönüş sırasında sektörler arasında veya kanal ile kasa arasında gaz veya hava sızıntısını önlemek için radyal ve çevresel sızdırmazlık plakaları da sağlanmıştır.

Sepetlerdeki birikintilerin hat üzerinde temizlenmesi için buhar jetleri, dışarı üflenen toz ve külün hava ön ısıtıcısının alt kül hunisinde toplanacağı şekilde sağlanır. Bu toz haznesi, toz toplayıcıların ana toz hazneleri ile birlikte boşaltmak için bağlanmıştır.

Rotor, hava tahrikli bir motor ve dişli ile döndürülür ve kazanı çalıştırmadan önce başlatılması ve ayrıca kazan durdurulduktan sonra bir süre rotasyonda tutulması, düzensiz genişleme ve büzülmeyi önlemek için eğrilmeye veya çatlamaya neden olur. rotor. İstasyon havası genellikle tamamen kurudur (enstrümantasyon için kuru hava gereklidir), bu nedenle rotoru tahrik etmek için kullanılan havaya, hava motorunu yağlamak için yağ enjekte edilir.

Tüm çalışma koşullarında ön ısıtıcının dahili çalışmasını görüntülemek için güvenlik korumalı inceleme pencereleri sağlanmıştır.

Sepetler, rotor üzerinde sağlanan sektör yuvalarındadır ve yenilenebilirdir. Sepetlerin ömrü, kazan çıkış gazlarının külün aşındırıcılığına ve korozifliğine bağlıdır.

Problemler

Kazan baca gazı, silika gibi yanmaya katkıda bulunmayan, sepetlerin aşındırıcı aşınmasına neden olan birçok toz parçacığı (yüksek kül içeriği nedeniyle) içerir ve ayrıca yakıtın bileşimine bağlı olarak aşındırıcı gazlar içerebilir. Örneğin, Hintli kömürler genellikle yüksek seviyelerde kül ve silika baca gazında. Bu nedenle sepetlerin aşınması genellikle diğer, daha temiz yanan yakıtlardan daha fazladır.

Bu RAPH'de, toz yüklü, korozif kazan gazlarının hava ön ısıtıcı sepetlerinin elemanları arasından geçmesi gerekir. Elemanlar, gazın geçmesi için aralarında yeterli halka boşluk sağlayan bir çelik sepet içine bastırılan zikzak oluklu plakalardan oluşur. Bu plakalar, ısının emilmesi için daha fazla yüzey alanı sağlamak ve aynı zamanda sepetlere istiflemek için sertlik kazandırmak için olukludur. Bu nedenle, sık sık değiştirme yapılması gerekir ve yeni sepetler her zaman hazır tutulur. İlk günlerinde, Cor-on elemanlar için çelik kullanılıyordu. Günümüzde teknolojik gelişmeler nedeniyle birçok üretici kendi patentlerini kullanabilmektedir.Bazı üreticiler sepetlerin ömrünü uzatmak için elemanların kullanımı için farklı malzemeler tedarik etmektedir.

Bazı durumlarda, hava ön ısıtıcı elemanlarında yanmamış tortular oluşarak kazanın normal çalışması sırasında alev almasına neden olarak hava ön ısıtıcısı içinde patlamalara neden olabilir. Bazen hafif patlamalar tespit edilebilir. Kontrol odası yanma havasının giriş ve çıkış sıcaklıklarındaki değişikliklerle.

Tipik sabit plakalı rejeneratif hava ön ısıtıcısının şeması

Sabit plakalı rejeneratif hava ön ısıtıcısı

Bu tip rejeneratif hava ön ısıtıcısındaki ısıtma plakası elemanları da bir kasa içine yerleştirilmiştir, ancak ısıtma plakası elemanları döner değil sabittir. Bunun yerine ön ısıtıcıdaki hava kanalları, alternatif olarak ısıtma plakası elemanlarının bölümlerini yukarı akan soğuk havaya maruz bırakacak şekilde döndürülür.[1][2][3]

Yandaki çizimde gösterildiği gibi, sabit plakaların üst kısmında dönen çıkış hava kanallarına benzer şekilde sabit plakaların alt kısmında dönen giriş hava kanalları bulunmaktadır.[13]

Sabit plakalı rejeneratif hava ön ısıtıcıları, 25 yılı aşkın süredir Balke-Dürr GmbH tarafından üretilen Rothemuhle ön ısıtıcılar olarak da bilinir. Ratingen, Almanya.

Rejeneratör

Ana makale: Rejeneratif ısı eşanjörü

Bir rejeneratör bir tuğladan oluşur: aralarındaki bir tuğlanın genişliğine eşit boşluklarla döşenmiş tuğlalar, böylece hava dama işlerinden nispeten daha kolay geçebilir. Buradaki fikir, sıcak egzoz gazlarının dama işleminden geçerken ısıyı tuğlalara bırakmasıdır. Hava akışı daha sonra tersine çevrilir, böylece sıcak tuğlalar gelen yanma havasını ve yakıtı ısıtır. Bir cam eritme fırını için, bir rejeneratör, fırının her iki yanında yer alır ve genellikle bir bütün oluşturur. Bir yüksek fırın rejeneratörler (genellikle Cowper sobalar) fırına ayrı oturun. Bir fırının en az iki sobaya ihtiyacı vardır, ancak üç tane olabilir. Ocaklardan biri 'gazlı' olup, fırın üstünden sıcak gazlar alıp içerideki dama işini ısıtırken, diğeri 'patlamada', üfleyicilerden soğuk hava almakta, ısıtmakta ve yüksek fırına iletmektedir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b c d Sadık Kakaç; Hongtan Liu (2002). Isı Değiştiriciler: Seçim, Değerlendirme ve Termal Tasarım (2. baskı). CRC Basın. ISBN  0-8493-0902-6.
  2. ^ a b c d e Babcock & Wilcox Co. (2005). Steam: Üretimi ve Kullanımı (41. baskı). ISBN  0-9634570-0-4.
  3. ^ a b c Sadık Kakaç (Editör) (Nisan 1991). Kazanlar. Evaporatörler ve Kondansatörler. Wiley Interscience. ISBN  0-471-62170-6.CS1 bakimi: ek metin: yazarlar listesi (bağlantı) (Bkz. Bölüm 8, Z.H. Lin)
  4. ^ İngiliz Elektrik Uluslararası (1991). Modern Elektrik Santrali Uygulaması: modern güç sistemi uygulamalarını birleştirir (3rd Edition (12 cilt seti) ed.). Bergama. ISBN  0-08-040510-X.
  5. ^ Thomas C. Elliott; Kao Chen; Robert Swanekamp (1997). Standart Santral Mühendisliği El Kitabı (2. baskı). McGraw-Hill Profesyonel. ISBN  0-07-019435-1.
  6. ^ "Ljungström Hava Ön Isıtıcısı 1920". asme.org. Amerikan Mekanik Mühendisleri Topluluğu. 21 Haziran 1995. Arşivlenen orijinal 20 Ekim 2016. Alındı 5 Nisan, 2019.
  7. ^ "Trisector Ljungström Hava Ön Isıtıcı". Arşivlenen orijinal 2007-09-28 tarihinde. Alındı 2007-05-24.
  8. ^ Çiğ noktası korozyonu örnekleri
  9. ^ Çiğ noktası korozyonuna ilişkin daha fazla örnek
  10. ^ Lawrence Drbak; Patrica Boston; Kalya Westra; R. Bruce Erickson, editörler. (1996). Santral Mühendisliği (Black and Veatch). Chapman & Hall. ISBN  0-412-06401-4.
  11. ^ Ders SI: 428A Çevrimiçi yayın ABD Çevre Koruma Ajansı APTI olarak bilinen Hava Kirliliği Eğitim Enstitüsü (Sayfa 23 / 28'e gidin)
  12. ^ Hava ön ısıtıcılar: Döner rejeneratif ısı eşanjörleri[kalıcı ölü bağlantı ]
  13. ^ "Kanal temizleme kılavuzu". Salı, 11 Haziran 2019

Dış bağlantılar