Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Әуеді басқа процесс алдында қыздыруға арналған құрылғы
Device designed to heat air before another process
Әуе алдын ала қыздырғышы – басқа процесс алдында ауаны қыздыруға арналған кез келген құрылғы (мысалы, қазандықтағы жану). Олар жеке-жеке немесе жылуды қайтару жүйесін немесе бу орамдарын ауыстыру үшін қолданылуы мүмкін. Осы мақалада, әсіресе, мысалы, табиғи отын, биомасса немесе қалдықтардан электр энергиясын өндіретін жылу электр станцияларында қолданылатын ірі қазандықтардағы жану ауасын алдын ала қыздыру құрылғылары сипатталады. Мысалы, Ljungström әуе қыздырғышының бүкіл әлемде 4,960 миллион тонна мұнайды үнемдегені есептелсе, "Америкалық механикалық инженерлер қоғамы" оны 44-ші Халықаралық тарихи механикалық инженерлік ескерткіш деп таныған. Әуе алдын ала қыздырғышының мақсаты – қазандықтың түтін газынан жылуды қайтару, бұл қазандықтың жылу тиімділігін арттырады, себебі түтін газындағы пайдалы жылу шығынын азайтады. Соның салдарынан, түтін газдары да түтін шығару құбырына (немесе мұржаға) төмен температурада жеткізіледі, бұл тасымалдау жүйесі мен түтін шығару құбырын қарапайымдап жобалауға мүмкіндік береді. Бұдан басқа, ол мұржадан шығатын газдардың температурасын бақылауға мүмкіндік береді (мысалы, эмиссиялық нормаларды сақтау үшін). Ол экономизер мен мұржаның арасына орнатылады.
An air preheater is any device designed to heat air before another process (for example, combustion in a boiler With the primary objective of increasing the thermal efficiency of the process. They may be used alone or to replace a recuperative heat system or to replace a steam coil. In particular, this article describes the combustion air preheaters used in large boilers found in thermal power stations producing electric power from e. g. fossil fuels, biomass or waste. For instance, as the Ljungström air preheater has been attributed worldwide fuel savings estimated to 4,960,000,000 tons of oil, "few inventions have been as successful in saving fuel as the Ljungström Air Preheater", marked as the 44th International Historic Mechanical Engineering Landmark by the American Society of Mechanical Engineers. The purpose of the air preheater is to recover the heat from the boiler flue gas which increases the thermal efficiency of the boiler by reducing the useful heat lost in the flue gas. As a consequence, the flue gases are also conveyed to the flue gas stack (or chimney) at a lower temperature, allowing simplified design of the conveyance system and the flue gas stack. It also allows control over the temperature of gases leaving the stack (to meet emissions regulations, for example). It is installed between the economizer and chimney.
Түрлері
Жылу электр станцияларындағы бу генераторларында қолданылатын екі типті ауа қыздырғыш бар: бірі қазандықтың түтін газ арналарына орнатылған құбырлы типті, ал екіншісі – регенеративті ауа қыздырғыш. Бұл қыздырғыштар газ ағынының айналу осіне көлденең немесе тік бағытта жүзеге асуы үшін орналастырылуы мүмкін. Тағы бір ауа қыздырғыш түрі – темір немесе шыны өндірісінде қолданылатын регенератор.
There are two types of air preheaters for use in steam generators in thermal power stations: One is a tubular type built into the boiler flue gas ducting, and the other is a regenerative air preheater. These may be arranged so the gas flows horizontally or vertically across the axis of rotation. Another type of air preheater is the regenerator used in iron or glass manufacture.
Құрылыс ерекшеліктері
Құбырлы алдын ала жылытқыштар қазандықтың шығару арналары арқылы өтетін және арналардың сыртында екі басында ашылатын түзу құбырлар жиынтығынан тұрады. Арналардың ішінде ыстық пеш газдары алдын ала жылытқыш құбырларының айналасынан өтіп, газдан ауаға жылуды беру арқылы ауаны жылытады. Сыртқы ауа желдеткіш арқылы алдын ала жылытқыш құбырлардың бір жағынан арнаға сорылып, екінші жағынан құбырлардың ішінде жылытылған ауа басқа арнаға шығып, ол ауа жану үшін қазандық пешке жіберіледі.
Tubular preheaters consist of straight tube bundles which pass through the outlet ducting of the boiler and open at each end outside of the ducting. Inside the ducting, the hot furnace gases pass around the preheater tubes, transferring heat from the exhaust gas to the air inside the preheater. Ambient air is forced by a fan through ducting at one end of the preheater tubes and at other end the heated air from inside of the tubes emerges into another set of ducting, which carries it to the boiler furnace for combustion.
Қиындықтар
Ыстық және суық ауаға арналған құбырлы алдын ала қыздыру жүйелері айналмалы алдын ала қыздыру конструкциясына қарағанда көбірек кеңістік пен құрылымдық тіреулерді қажет етеді. Бұған қоса, шаңды, абразивті түтін газдарының әсерінен құбырлардың сыртқы жағы газ ағынына қарайтын бөлігінде жылдам тозып тесіледі. Бұл мәселені шешу үшін керамика және қаттылатқан болатты пайдалану сияқты көптеген жетістіктерге қол жеткізілді. Көптеген жаңа айналмалы сұйық қабатты (CFB) және көпіршікті сұйық қабатты (BFB) бу генераторлары қазіргі таңда айналмалы типтің жылжымалы бөліктеріне қарағанда артықшылықтары бар құбырлы ауа жылытқыштарын қолданып жатыр.
The tubular preheater ductings for cold and hot air require more space and structural supports than a rotating preheater design. Further, due to dust laden abrasive flue gases, the tubes outside the ducting wear out faster on the side facing the gas current. Many advances have been made to eliminate this problem such as the use of ceramic and hardened steel. Many new circulating fluidized bed (CFB) and bubbling fluidized bed (BFB) steam generators are currently incorporating tubular air heaters offering an advantage with regards to the moving parts of a rotary type.
Шолға нүктесі коррозиясы
Шөл нүктесінің коррозиясы түрлі себептерден туындайды. Қолданылатын отынның түрі, күкірт және ылғал құрамы оған ықпал етеді. Дегенмен, шөл нүктесінің коррозиясына ең басты фактор – құбырлардың металл температурасы. Егер құбырлар ішіндегі металл температурасы қышқылдың қанығу температурасынан төмендеп, әдетте 190°F (88°C) пен 230°F (110°C) аралығында, кейде тіпті 260°F (127°C) дейін жетсе, шөл нүктесі коррозиясынан зақымдану қаупі күрт артады.
Dew point corrosion occurs for a variety of reasons. The type of fuel used, its sulfur content and moisture content are contributing factors. However, by far the most significant factor in dew point corrosion is the metal temperature of the tubes. If the metal temperature within the tubes drops below the acid saturation temperature, usually at between 190 °F (88 °C) and 230 °F (110 °C), but sometimes at temperatures as high as 260 °F (127 °C), then the risk of dew point corrosion damage becomes considerable.
Регенеративті ауа жылытқыштары
Регенеративті ауа жылытқыштардың екі түрі бар: айналмалы тақталы регенеративті ауа жылытқыштар (RAPH) және тоқтаулы тақталы регенеративті ауа жылытқыштар (Rothemuhle).
There are two types of regenerative air preheaters: the rotating plate regenerative air preheaters (RAPH) and the stationary plate regenerative air preheaters (Rothemuhle).
Айналатын тақталы регенеративті ауа жылытқышы
Айналатын пластина конструкциясы (RAPH) Үш секторлы конструкцияда ең үлкен сектор (әдетте қаптаманың көлденең қимасының жартысын құрайды) қазандықтың ыстық газ шығысына қосылады. Ыстық түтін газы орталық элемент арқылы өтеді, оның жылуының бір бөлігін элементке беріп, содан кейін шаң жинағыштар мен басқа да жабдықтарда қосымша өңдеу үшін шығарылады, ал соңында түтін арнасынан шығарылады. Екінші, кіші сектор желдеткіш арқылы атмосфералық ауамен жабдықталады, ол айналып келгенде қыздырылған элементтің үстінен өтеді, қыздырылады және жану үшін қазандық пешке жіберіледі. Үшінші сектор ең кішкентайы болып табылады және ол ұнтақтағыштарға жіберілетін және көмір-ауа қоспасын көмір қазандығының жағылғыштарына тасымалдауға қолданылатын ауаны қыздырады. Осылайша, RAPH-та қыздырылған ауа мыналарды қамтамасыз етеді: ұнтақталған көмірдің ылғалдылығын жоюға арналған жылыту ауасы, ұнтақталған көмірді қазандық жағылғыштарына тасымалдауға арналған тасымалдаушы ауа және жануға арналған біріншілік ауа. Ротордың өзі осы жүйеде жылу тасымалдаушы орта болып табылады және әдетте болаттан және/немесе керамикалық құрылымнан жасалған. Ол жылуды ыстық түтін газдарынан элементке, содан кейін элементтен басқа секторлардағы салқын ауаға оптималды түрде беру үшін өте баяу айналады (шамамен 1-2 айналым/мин).
The rotating plate design (RAPH) In the tri sector design, the largest sector (usually spanning about half the cross section of the casing) is connected to the boiler hot gas outlet. The hot exhaust gas flows over the central element, transferring some of its heat to the element, and is then ducted away for further treatment in dust collectors and other equipment before being expelled from the flue gas stack. The second, smaller sector, is fed with ambient air by a fan, which passes over the heated element as it rotates into the sector, and is heated before being carried to the boiler furnace for combustion. The third sector is the smallest one and it heats air which is routed into the pulverizers and used to carry the coal air mixture to coal boiler burners. Thus, the total air heated in the RAPH provides: heating air to remove the moisture from the pulverised coal dust, carrier air for transporting the pulverised coal to the boiler burners and the primary air for combustion. The rotor itself is the medium of heat transfer in this system, and is usually composed of some form of steel and/or ceramic structure. It rotates quite slowly (around 1 2 RPM) to allow optimum heat transfer first from the hot exhaust gases to the element, then as it rotates, from the element to the cooler air in the other sectors.
Құрылыс ерекшеліктері
Бұл конструкцияда ауа жылытқышының толық корпусы қазандықтың тіреу құрылымына қажетті кеңею буындарымен бекітіледі. Тік ротор төменгі жағындағы итеру подшипниктеріне тіреледі және май ваннасында майлау жүйесімен жабдықталған, оны май ваннасы ішіндегі спиральдар арқылы айналатын сумен салқындатады. Бұл конструкция шахтаның төменгі бөлігін салқындату үшін жасалған, себебі тік ротордың осы бөлігі құбырдың ыстық жағында орналасқан. Ротордың жоғарғы жағында білікті тік күйде ұстап тұратын қарапайым роликті подшипник орнатылған. Ротор тік білікке радиалды тіректермен және себеттерді бекітуге арналған ұялармен жиналады. Газдардың немесе ауаның секторлар арасында немесе құбыр мен корпус арасында ағып кетуін болдырмау үшін радиалды және шеңберлік тығыздағыш пластиналар да қарастырылған. Себеттердегі шөгінділерді үзіліссіз тазалау үшін бу сорғыштары қолданылады, соның нәтижесінде ұшырылған шаң мен күл ауа жылытқышының төменгі күл жинағышына жиналады. Бұл шаң жинағышы шаң жинағыштардың негізгі күл жинағыштарымен бірге босатуға қосылған. Ротор ауамен жұмыс істейтін мотор және беріліс қорабы арқылы айналады, және қазандықты іске қосу алдында іске қосылуы керек, сондай-ақ қазандықты тоқтағаннан кейін де біраз уақыт бойы айналуын қамтамасыз ету қажет, ротордың тепе-теңсіз кеңеюі мен жирылуына, деформациялануына немесе жарылуына жол бермеу үшін. Стационарлық ауа әдетте толығымен құрғақ (аспаптар үшін құрғақ ауа қажет), сондықтан роторды айналдыру үшін қолданылатын ауаға ауа моторын майлау үшін май қосылады. Барлық жұмыс жағдайларында жылытқыштың ішкі жұмысын бақылауға мүмкіндік беретін, қауіпсіздікпен қамтамасыз етілген тексеру терезелері қарастырылған. Себеттер ротордағы секторлық корпустарда орналасқан және жаңартылуға жарамды. Себеттердің қызмет ету мерзімі қазандықтың шығатын газдарының күлдің абразивтілігіне және коррозиялық қасиеттеріне байланысты.
In this design the whole air preheater casing is supported on the boiler supporting structure itself with necessary expansion joints in the ducting. The vertical rotor is supported on thrust bearings at the lower end and has an oil bath lubrication, cooled by water circulating in coils inside the oil bath. This arrangement is for cooling the lower end of the shaft, as this end of the vertical rotor is on the hot end of the ducting. The top end of the rotor has a simple roller bearing to hold the shaft in a vertical position. The rotor is built up on the vertical shaft with radial supports and cages for holding the baskets in position. Radial and circumferential seal plates are also provided to avoid leakages of gases or air between the sectors or between the duct and the casing while in rotation. For on line cleaning of the deposits from the baskets steam jets are provided such that the blown out dust and ash are collected at the bottom ash hopper of the air preheater. This dust hopper is connected for emptying along with the main dust hoppers of the dust collectors. The rotor is turned by an air driven motor and gearing, and is required to be started before starting the boiler and also to be kept in rotation for some time after the boiler is stopped, to avoid uneven expansion and contraction resulting in warping or cracking of the rotor. The station air is generally totally dry (dry air is required for the instrumentation), so the air used to drive the rotor is injected with oil to lubricate the air motor. Safety protected inspection windows are provided for viewing the preheater's internal operation under all operating conditions. The baskets are in the sector housings provided on the rotor and are renewable. The life of the baskets depend on the ash abrasiveness and corrosiveness of the boiler outlet gases.
Қиындықтар
Қазандықтың түтін газында (көбінесе күлдің жоғары мөлшеріне байланысты) жануға қатыспайтын көптеген шаң бөлшектері бар, мысалы, кремний диоксиді, ол себеттердің абразивті тозуына себеп болады, ал отынның құрамына байланысты коррозиялық газдар да болуы мүмкін. Мысалы, үнді көмірі түтін газында күл мен кремний диоксидінің деңгейі жоғары болады. Сондықтан, себеттердің тозуы басқа, таза жануға қабілетті отынға қарағанда көбірек. Осы RAPH-та шаңға толы, коррозиялық қазандық газдары ауа қыздырғыш себеттерінің элементтері арасынан өтуі керек. Элементтер зигзаг тәрізді толқынды пластиналардан тұрады, олар болат себетке басылады, газдың өтуі үшін жеткілікті сақина тәрізді кеңістік қалдырылады. Бұл пластиналар жылуды сіңіру үшін көбірек бет алаңды қамтамасыз ету үшін, сондай-ақ себеттерге жинау үшін қажетті беріктік беру үшін толқынды етіп жасалған. Сондықтан, оларды жиі ауыстыру қажет, ал жаңа себеттер әрдайым дайын тұрады. Бастапқыда элементтерде Кортен болаттары қолданылды. Бүгінде технологиялық жетістіктерге байланысты көптеген өндірушілер өздерінің патенттерін пайдаланады. Кейбір өндірушілер себеттердің қызмет ету мерзімін ұзарту үшін элементтерді жасауға арналған әртүрлі материалдарды ұсынады. Кейбір жағдайларда, ауа қыздырғыш элементтерінде жанылмаған қалдықтар жиналуы мүмкін, бұл қазандықтың қалыпты жұмыс істеу кезінде олардың тұтануына және ауа қыздырғышының ішінде жарылысқа әкелуі мүмкін. Кейде, жанатын ауаның кіретін және шығатын температурасының өзгеруіне байланысты, бақылау бөлмесінде жеңіл жарылыстарды анықтауға болады.
The boiler flue gas contains many dust particles (due to high ash content) not contributing towards combustion, such as silica, which cause abrasive wear of the baskets, and may also contain corrosive gases depending on the composition of the fuel. For example, Indian coals generally result in high levels of ash and silica in the flue gas. The wear of the baskets therefore is generally more than other, cleaner burning fuels. In this RAPH, the dust laden, corrosive boiler gases have to pass between the elements of air preheater baskets. The elements are made up of zig zag corrugated plates pressed into a steel basket giving sufficient annular space in between for the gas to pass through. These plates are corrugated to give more surface area for the heat to be absorbed and also to give it the rigidity for stacking them into the baskets. Hence frequent replacements are called for and new baskets are always kept ready. In the early days, Cor ten steel was being used for the elements. Today due to technological advance many manufacturers may use their own patents. Some manufacturers supply different materials for the use of the elements to lengthen the life of the baskets. In certain cases the unburnt deposits may occur on the air preheater elements causing it to catch fire during normal operations of the boiler, giving rise to explosions inside the air preheater. Sometimes mild explosions may be detected in the control room by variations in the inlet and outlet temperatures of the combustion air.
Стационарлық пластиналы регенеративті ауа жылытқышы
Бұл типтегі регенеративті ауа алдын қыздырғыштағы жылыту пластиналары элементтері де корпусқа орнатылған, бірақ жылыту пластиналары элементтері айналмайды, тұрақты болып орналасқан. Оның орнына, алдын қыздырғыштағы ауа арналары айналдырылып, жылыту пластиналары элементтерінің бөліктері кезекпен жоғарыдан келетін салқын ауаға ұсынылады. Тұрақты пластиналық регенеративті ауа алдын қыздырғыштары Rothemuhle алдын қыздырғыштары деп те аталады, оларды Германияның Ratingen қаласындағы Balke Dürr GmbH компаниясы 25 жылдан бері өндіріп келеді.
The heating plate elements in this type of regenerative air preheater are also installed in a casing, but the heating plate elements are stationary rather than rotating. Instead the air ducts in the preheater are rotated so as to alternatively expose sections of the heating plate elements to the upflowing cool air. Stationary plate regenerative air preheaters are also known as Rothemuhle preheaters, manufactured for over 25 years by Balke Dürr GmbH of Ratingen, Germany.
Регенератор
Регенератор кірпіштен жасалған шахтадан тұрады: кірпіштер бір-біріне қарама-қарсы, кірпіш еніне тең бос кеңістіктермен қаланады, соның арқасында ауа шахта арқылы салыстырмалы түрде оңай өте алады. Мақсаты – ыстық түтін газдары шахта арқылы өтіп, кірпіштерге жылу беру. Содан кейін ауа ағыны кері қайтарылады, нәтижесінде ыстық кірпіштер келіп тұратын жану ауасын және отынды қыздырады. Шыны балқыту пеші үшін регенератор пештің екі жағында орналасады және көбінесе оның бір бөлігін құрайды. Доменді пеште регенераторлар (әдетте Каупер пештері деп аталады) пештен бөлек орналасады. Пешке кемінде екі пеш қажет, бірақ үш пеш болуы да мүмкін. Бір пеш "газбен жұмыс істейді", пештің үстінен ыстық газдарды қабылдап, ішкі шахтаны қыздырады, ал екінші пеш "үсік ауамен жұмыс істейді", үрлегіштерден суық ауа алып, оны қыздырып, доменді пешке жібереді.
A regenerator consists of a brick checkerwork: bricks laid with spaces equivalent to a brick's width between them, so that air can flow relatively easily through the checkerwork. The idea is that as hot exhaust gases flow through the checkerwork, they give up heat to the bricks. The airflow is then reversed, so that the hot bricks heat up the incoming combustion air and fuel. For a glass melting furnace, a regenerator sits on either side of the furnace, often forming an integral whole. For a blast furnace, the regenerators (commonly called Cowper stoves) sit separate to the furnace. A furnace needs no less than two stoves, but may have three. One of the stoves is 'on gas', receiving hot gases from the furnace top and heating the checkerwork inside, whilst the other is 'on blast', receiving cold air from the blowers, heating it and passing it to the blast furnace.