空氣預熱器是鍋爐等熱力設備中的關鍵部件,其工作原理基于熱量傳遞的基本規律,通過回收煙氣余熱來預熱空氣,以下從不同類型空氣預熱器的工作原理展開介紹:
管式空氣預熱器
結構基礎
管式空氣預熱器由許多薄壁鋼管組成管束,這些鋼管整齊排列并固定在上、下及中間管板上,形成管箱。管箱通常安裝在鍋爐尾部的煙道中,煙氣在管內縱向流動,空氣在管外橫向流動沖刷管子。
熱量傳遞過程
煙氣放熱:鍋爐尾部排出的高溫煙氣進入管式空氣預熱器的管內,煙氣溫度較高,而管壁溫度相對較低。根據熱傳導原理,熱量會從高溫的煙氣傳遞到溫度較低的管壁上。
空氣吸熱:與此同時,溫度較低的空氣在管外橫向流動,沖刷著被加熱的管壁。由于空氣溫度低于管壁溫度,熱量會通過管壁傳遞到空氣中,使空氣溫度升高。
循環過程:煙氣不斷將熱量傳遞給管壁,再由管壁傳遞給空氣,自身溫度逐漸降低,最后排出預熱器;而空氣則不斷吸收熱量,溫度逐漸升高,隨后進入鍋爐參與燃燒過程。
板式空氣預熱器
結構特點
板式空氣預熱器由多個薄鋼板焊接成長方形板束組成,這種結構使得煙氣和空氣能夠在板束間形成特定的流動通道。
熱量傳遞機制
煙氣流程:煙氣自上而下流經板束的外側通道,煙氣中的熱量通過薄鋼板傳遞到板束的另一側。
空氣流程:空氣則橫向穿越板束進入內部通道,在流動過程中吸收鋼板傳遞過來的熱量,實現溫度的升高。在板式空氣預熱器的底部,空氣會折返向上,與煙氣進行第二次逆向熱交換,進一步提高熱交換效率。
回轉式空氣預熱器
整體構造
回轉式空氣預熱器主要由外殼、轉子、傳動裝置和密封裝置等部分組成。外殼由多邊形筒體、上下端板和扇形板組成,端板上設有煙風道開孔,以便與煙道和風道相連;轉子是回轉式空氣預熱器的核心部件,內部裝有大量的傳熱元件,如波紋板等。
運行原理
煙氣加熱階段:當轉子旋轉到煙氣側時,高溫煙氣從煙道進入空氣預熱器的煙氣側,流經轉子中的傳熱元件。煙氣將熱量傳遞給傳熱元件,使傳熱元件的溫度升高,而煙氣自身的溫度降低。
空氣預熱階段:隨著轉子的繼續旋轉,被加熱的傳熱元件移動到空氣側。此時,溫度較低的空氣從風道進入空氣預熱器的空氣側,流經傳熱元件。傳熱元件將之前吸收的熱量傳遞給空氣,使空氣溫度升高,而傳熱元件的溫度降低。
循環轉動:轉子不斷旋轉,煙氣和空氣輪流地流過傳熱元件,實現連續的熱量交換。通過這種方式,回轉式空氣預熱器能夠將煙氣中的熱量傳遞給空氣。