Levegő-előmelegítő útmutató: típusok, hatékonyság és kiválasztási tippek

Mire működik a levegő-előmelegítő, és hol található a kazánrendszerben

Egy szén-, gáz- vagy biomassza tüzelésű kazánban a füstgáz nagyon magas hőmérsékleten hagyja el a kemencét, és fokozatosan ad fel hőt, ahogy áthalad a túlhevítő, az újramelegítő és az economizer csővezetékein. Mire eléri a gazdaságosító kimenetét, a gáz jellemzően még mindig a 250-350°C , amely az üzemanyag eredeti energiatartalmának jelentős részét viszi a kémény felé. A levegő-előmelegítő az utolsó hővisszanyerő berendezés ebben a gázútban, közvetlenül az indukált huzatú ventilátor és a kémény előtt, és feladata, hogy a maradék energiából a lehető legtöbbet felfogja, mielőtt a gáz kiürül. Ugyanannak az egységnek a másik oldalán a környező égési levegőt a kényszerhuzatú ventilátor szívja be – általában kb. 20-30°C — áthalad az előmelegítőn, és felveszi a füstgáz által leadott hőt.

Az e mögött meghúzódó energiamérleg egyszerű és jól bevált a kazánmérnöki gyakorlatban: nagyjából mindenre 20°C az égési levegő hőmérsékletének emelkedése, a kazán általános hatásfoka kb 1 százalékpont , mert kevesebb üzemanyagot kell elégetni ahhoz, hogy ugyanazt a gőzkibocsátást elérjük. A közvetlen üzemanyag-megtakarításon túl az előmelegített levegő is elősegíti a teljesebb égést, ami különösen fontos szénporkazánoknál, ahol a forró levegőt a szén szárítására és az égőbe történő szállítására egyaránt használják. A jobb égés kevesebb el nem égett szenet jelent a hamuban, és alacsonyabb szén-monoxid-képződést jelent, ami kedvező hatással van a károsanyag-kibocsátásra és a kazán tisztaságára.

Van egy tervezési kompromisszum, amelyet a mérnököknek gondosan kell kezelniük. Ahogy a füstgázt tovább hűtik a levegő-előmelegítőn belül, hőmérséklete megközelítheti a savas harmatpontot – azt a pontot, ahol a füstgázban lévő kén-trioxidból képződött kénsavgőz kondenzálódni kezd a fémfelületeken. Emiatt az alacsony hőmérsékletű korróziós kockázatnak leginkább kitett alkatrész a levegő-előmelegítő, nem pedig a gazdaságos, és ez a fő oka annak, hogy a hideg végű anyagválasztás (amelyről az útmutató későbbi részében lesz szó) olyan fontos része a hőmérséklet meghatározásának. levegő előmelegítő adott üzemanyaghoz.

Kulcs elvitel: A levegő-előmelegítő a füstgázhő utolsó gyakorlati növekményét is visszanyeri a kémény előtt, és minden 20°C-os levegő-előmelegítés a kazán hatásfokának körülbelül 1%-át teszi ki – de ugyanaz a hűtés, amely ezt a megtakarítást hozza létre, a korróziós kockázatot is a berendezés hideg végére koncentrálja.

Három fő lég-előmelegítő típus: csöves, regeneratív és hőcsöves

Ipari vásárlók kutató an levegő előmelegítő általában három tervezési családdal találkoznak, amelyek mindegyike más-más hőátadási mechanizmus köré épül.

Cső alakú (rekuperatív) levegő előmelegítő

A cső alakú levegő-előmelegítő egy statikus héjból és csőből álló hőcserélő, mozgó alkatrészek nélkül. A füstgáz jellemzően egy csöveken belül áramlik, míg az égési levegő keresztirányú áramlásban halad át a csőköteg külső oldalán, és maga a fémcső fala a két áramot elválasztó hőátadó felületként működik. Mivel a gáz és a levegő utak fizikailag el vannak zárva egymástól, kivéve a fémfalon keresztül, a keresztszennyeződés (szivárgás) a két áram között eredendően alacsony, általában a 1-3% . Ez vonzóvá teszi a csőszerű kialakítást, ahol minimálisra kell csökkenteni a levegő szivárgását a füstgázáramba, például a kazánok érzékeny lefelé irányuló kibocsátó berendezéseivel.

Regeneratív (forgó) levegő előmelegítő

A regeneratív levegő-előmelegítő, amelyet gyakran Ljungström-típusú egységnek neveznek, egy nagy, hullámos hőtároló lemezekkel megrakott rotort használ, amely lassan forog a füstgázon és a légcsatornákon egyaránt. Ahogy a forgórész egy része áthalad a forró gázáramon, elnyeli a hőt; Ugyanez a szakasz a légáramba forogva leadja a tárolt hőt a beáramló égési levegőnek. Ez a folyamatos tárolási és kioldási ciklus a regeneratív egységek méretéhez képest kompakt lábnyomot és erős hőátadási teljesítményt biztosít, de a szektorok közötti forgó tömítések elkerülhetetlenül lehetővé teszik, hogy némi levegő szivárogjon a füstgáz oldalra, jellemzően 5-12% , és a forgórész hőtorzulása idővel tovább növelheti ezt a rést, ha a tömítéseket nem tartják fenn.

Hőcső levegő előmelegítő

A hőcsöves levegő-előmelegítő a fenti két kialakítás jellemzőit egyesíti. Lezárt, bordázott hőcsövekből álló csoportot használ, amelyek mindegyike egy kis töltetnyi munkaközeget tartalmaz vákuum alatt, úgy elrendezve, hogy minden cső elpárologtató vége a füstgázvezetékben, a kondenzátor vége pedig a külön légcsatornában üljön. A meleg végén elnyelt hő elpárologtatja a munkaközeget, a gőz a hideg vég felé halad, és lecsapódik, miközben hőt ad át az égési levegőnek, a kondenzált folyadék pedig gravitáció vagy felszívás útján visszatér a forró végbe, hogy megismételje a ciklust. Mivel a gáz- és légcsatornák fizikailag külön maradnak, csak a tömített csőfalak kötik össze, a hőcső lég-előmelegítő a szivárgást a csőszerű szint közelében tartja, miközben a fázisváltó átviteli mechanizmusnak és a kiterjesztett bordafelületnek köszönhetően az egységnyi felületre eső hőátbocsátási együttható általában magasabb, mint az egyszerű csőszerű kialakítás. Gyakorlati előnye, hogy a hőcsőkötegek modulárisak: az egyes sorok gyakran ellenőrizhetők, tisztíthatók vagy kicserélhetők anélkül, hogy a teljes egységet szét kellene szerelni, ami hasznos a magas kéntartalmú üzemanyagoknál, ahol a leghidegebb sorok szennyeződnek vagy korrodálódnak a leggyorsabban.

Kulcs elvitel: A cső alakú és hőcsöves levegő-előmelegítők alacsony szivárgási előnyükkel rendelkeznek, mivel nincsenek forgó tömítések, míg a regeneratív egységek nagyobb szivárgást váltanak ki kisebb helyigényért és erős, kompakt hőátadási teljesítményért.

Hogyan teljesítenek a hőcsöves levegő-előmelegítők a hagyományos kivitelekkel szemben

A levegő-előmelegítőből távozó füstgáz kilépő hőmérséklete az egyik legtisztább mutatója annak, hogy mennyi hőt nyert vissza az egység, mivel a kéményben a gázban maradt minden fok olyan energia, amely nem alakult át hasznos előmelegített levegővé. A levegő-előmelegítő gyártóinak kínálatát összehasonlító vásárlók gyakran azzal kezdik a kérdést, hogy az egyes kivitelek gyakorlatilag milyen alacsonyra tudják csökkenteni a kilépő hőmérsékletet, mivel az alacsonyabb kilépési hőmérséklet általában nagyobb hővisszanyerési hatékonyságot jelent, feltéve, hogy a használt tüzelőanyag savas harmatpontját betartják. Az alacsonyabb kilépési hőmérséklet elérése azonban nem ingyenes, mivel általában nagyobb hőátadó felületet vagy hatékonyabb átviteli mechanizmust igényel, mindkettő befolyásolja a tőkelábnyomot és a karbantartás tervezését. Az alábbi táblázat szemlélteti a füstgázok tipikus kilépési hőmérsékletét a fent leírt három előmelegítő típushoz, az egységbe belépő 320 °C-os általános bemeneti alaphőmérséklettől kezdve. Ezek az adatok az általános ipari kazángyakorlatból vett reprezentatív tartományok, nem pedig egyetlen konkrét telepítés eredményei, és a tényleges teljesítmény a kazán terhelésétől, a tüzelőanyag típusától és az előmelegítő méretétől függ.

A mérőösszehasonlítás egy cső alakú levegő-előmelegítőt mutat, amely nagyjából lecsökkenti a füstgázt 165 °C , tükrözve mérsékelt hőátbocsátási tényezőjét és a fémfalra való támaszkodást, mint a gáz és a levegő közötti egyetlen átviteli útvonalat. A regeneratív levegő előmelegítő kb 110 °C mert forgó hőtároló mátrixa nagyon nagy effektív felülettel rendelkezik egy kompakt térfogaton belül, így a három kivitel közül a legerősebb nyers hővisszanyerést biztosítja. A hőcső lég-előmelegítő a kettő között kb 130 °C , kihasználva a fázisváltó hőcsövek nagyobb területre eső hőátbocsátási tényezőjét és a meghosszabbított bordafelületeket, miközben a szivárgás továbbra is a csőszerű szint közelében marad, mivel a gáz- és légcsatornák tömítettek maradnak egymástól. Egy magasabb kéntartalmú szenet égető üzemben ez a középső pozíció előnyt jelenthet: a hőcső-konstrukció lényegesen több hőt nyer vissza, mint egy sima csöves egység anélkül, hogy örökölné azt a nagyobb légszivárgást, amelyet a regeneratív egység forgó tömítései okoznak. Ezzel szemben, ahol az üzemanyag kéntartalma nagyon alacsony, és a szivárgástűrés kevésbé kritikus, a regeneratív levegő-előmelegítő alacsonyabb kilépési hőmérséklete a három lehetőség közül a legerősebb nyers hatékonysági adatot eredményezheti. Azt is érdemes megjegyezni, hogy az adott üzemanyag kéntartalmához képest túl alacsony kilépési hőmérséklet növeli a savas harmatponti korrózió kockázatát a hideg végén, így a gyakorlati minimális kilépési hőmérséklet éppúgy az üzemanyag-kémia függvénye, mint a berendezés kialakítása. A kazánmérnökök általában a széntüzelésű egységeket körülbelül 120 °C felett tartják, és lehetővé teszik, hogy a tisztább gáztüzelésű egységek 90–100 °C-hoz közelebb működjenek. Egy tapasztalt lég-előmelegítő szállító a hidegvég anyagát és a kilépési célhőmérsékletet együtt méretezi, ahelyett, hogy elkülönítve optimalizálná a hővisszanyerést. Mivel a hőcső-levegő-előmelegítő bordázott moduljai soronként cserélhetők, a növények néha kifejezetten a leghidegebb sorokba helyeznek be valamivel korrózióállóbb anyagot, ami lehetővé teszi, hogy a teljes egység közelebb kerüljön a regeneratív kialakítás visszanyerési teljesítményéhez a teljes egység korróziós büntetése nélkül. Összességében ez az összehasonlítás az egyik leghasznosabb kiindulópont annak szűkítéséhez, hogy melyik lég-előmelegítő típus felel meg a legjobban egy adott üzemanyag- és munkaciklusnak.

Hol Levegő előmelegítők Az iparban használják

A levegő-előmelegítők nem korlátozódnak egyetlen szektorra sem; bárhol megjelennek, ahol az égési folyamat elég meleg füstgázt termel ahhoz, hogy megérje visszanyerni. A villamosenergia-termelés továbbra is a legnagyobb alkalmazási terület, mert a közüzemi és kötött teljesítményű kazánok folyamatosan nagy terhelés mellett működnek, ami maximalizálja a hatékonyság minden százalékpontjának éves értékét. A fennmaradó kereslet nagy részét a saját kemencével rendelkező nehézipar – kohászat, vegyi feldolgozás és építőanyag-gyártás – adják, amelyek mindegyike saját füstgáz-jellemzőkkel és korróziós szempontokkal rendelkezik. Ennek a tipikus eloszlásnak a megértése segít megmagyarázni, hogy a lég-előmelegítő gyártók miért kínálnak olyan széles konfigurációs skálát, mint egyetlen szabványos terméket. Az alábbi táblázat a beépített levegő-előmelegítő kapacitásának reprezentatív elosztását mutatja be végfelhasználói szektorok szerint, az általános ipari alkalmazási minták alapján, nem pedig egyetlen védett adatkészlet alapján.

Az áramtermelés nagyjából 32% A levegő előmelegítő rendszerének tipikus kiépítését nagy szén- és gáztüzelésű kazánok hajtják, ahol a folyamatosan működő egység egy százalékpontos hatékonyságnövekedése is jelentős éves üzemanyag-megtakarítást jelent. A kohászat és az acél képvisel kb 26% , amely kiterjed a nagyolvasztó kemencékre, az újramelegítő kemencékre és az izzító vezetékekre, ahol a füstgáz hulladékhő visszanyerése javítja az üzemanyag-fogyasztást és segít stabilizálni a kemence hőmérséklet-szabályozását. A vegyi és petrolkémiai feldolgozás közel áll 19% a teljes összegből; A Global Market Insights szerint a vegyi hulladékhővisszanyerő berendezések szegmensét önmagában több mint 11 milliárd amerikai dollár 2025-ben, ami tükrözi a folyamatfűtők és kazánok méretét ebben az ágazatban, amelyek füstgáz-visszanyerő berendezésekre támaszkodnak. Az építőanyag-gyártás, beleértve a cementkemencéket és az üvegolvasztó kemencéket is, hozzájárul 14% , ahol a hulladékhő hasznosítása szorosan kapcsolódik mind az energiaköltség-szabályozáshoz, mind a kibocsátáscsökkentési célokhoz. A maradék nagyjából 9% átfogja a cellulóz- és papírgyártást, az élelmiszer-feldolgozást, a textilkikészítést és más olyan feldolgozó iparágakat, amelyek kisebb kazánokat üzemeltetnek, de még mindig előnyösek a méretüknek megfelelő ipari levegő-előmelegítő előnyei. A Grand View Research szerint a hulladékhővisszanyerő rendszerek szélesebb piaca – amelynek egyik fő berendezési kategóriája a levegő-előmelegítők – várhatóan kb. 55 milliárd amerikai dollár 2023-ban több mint 100 milliárd amerikai dollár 2030-ra, ezt a pályát nagyrészt ugyanazok az ipari ágazatok vezérlik, amelyek ezen a diagramon láthatók, és szigorítják energiahatékonysági és kibocsátási céljaikat. Egy lég-előmelegítő beszállítója számára a keresletnek ez az ágazatok közötti megoszlása ​​azt is jelenti, hogy a berendezéseket gyakran nagyon különböző égéstermék-kémiák köré kell tervezni, a viszonylag tiszta földgázkipufogótól a széntüzelésű kazánokból származó nagy részecske- és kéntartalmú áramokig. Pontosan ez az eltérés az oka annak, hogy a megfelelő típus- és anyagkombináció kiválasztása – amelyet ebben az útmutatóban később tárgyalunk – legalább annyira számít, mint a főcím hatékonysági száma.

Hőmérleg: Mennyi füstgáz hőt hasznosít ténylegesen a levegő-előmelegítő

A levegő-előmelegítő valódi hozzájárulásának megértéséhez érdemes a kazán teljes hőmérlegét szemlélni, nem pedig az előmelegítőt elszigetelten. Minden kazán elveszíti a tüzelőanyag-energia egy részét a kéményben, függetlenül attól, hogy milyen jól van megtervezve, és az üzemmérnök számára a gyakorlati kérdés az, hogy ebből a veszteségből mennyit lehet gazdaságosan megtéríteni, és melyik berendezéssel. Az economizer jellemzően a kazán tápvíz előmelegítésével hasznosítja a füstgázhő jelentős részét, a levegő-előmelegítő pedig ezen felül az égési levegő előmelegítésével. Mivel ez a két berendezés sorba kapcsolva, ugyanazon a füstgázút mentén működik, a levegő-előmelegítő által még felfogható mennyiség részben attól függ, hogy az előtte haladó gazdaságosító mennyit távolított el. Az alábbi táblázat szemlélteti ezt a kapcsolatot egy képviselő esetében 130 tonna óránként ipari kazán, összehasonlítva a teljes visszanyert hőt anélkül, hogy levegő-előmelegítőt telepítettek volna, és három olyan lég-előmelegítő konfigurációt, amelyek ugyanazon gazdaságosító után kerültek hozzáadásra.

Levegő-előmelegítő nélkül ez a reprezentatív kazán kb 14 gigajoule üzemóránként csak az economizeren keresztül, és az összes megmaradt füstgáz hő kihasználatlanul távozik a kéményen keresztül. Cső alakú levegő-előmelegítő hozzáadásával a teljes visszanyert hő nagyjából kb 23 gigajoule óránként , hozzájárulva kb 9 gigajoule óránként a gazdaságos részesedésen felül. Ebben az összehasonlításban a regeneratív levegő-előmelegítő nyeri vissza a legtöbbet, így a teljes visszanyert hő kb 27 gigajoule óránként , amely összhangban van az előző mérőösszehasonlításban bemutatott alacsonyabb füstgáz kilépési hőmérsékletével. A hőcső lég-előmelegítő szorosan mögötte, kb 26 gigajoule óránként , ami megerősíti, hogy a visszanyerési teljesítménye megközelíti a regeneratív kialakítást, miközben – amint azt korábban tárgyaltuk – elkerüli a forgó tömítési rendszerrel járó nagyobb légszivárgást. Relatív értelemben ez azt jelenti, hogy a három lég-előmelegítő típus bármelyikének felszerelése nagyjából megkétszerezi a füstgáz visszanyert teljes hőmennyiségét, összehasonlítva azzal, hogy egyedül az economizerre hagyatkozna, ezért a levegő-előmelegítőket tekintik az egyik költséghatékonyabb hatékonyságnövelőnek egy meglévő kazánhoz. Érdemes megjegyezni, hogy a táblázatban szereplő konkrét számok eltolódnak a különböző teljesítményű, tüzelőanyag-típusú vagy meglévő gazdaságosító méretű kazánok esetében, ezért inkább a konfigurációk közötti relatív mintázat szemléltetéseként kell értelmezni, nem pedig az egyes üzemekre vonatkozó garanciaként. A kazán teljesítménye erősen befolyásolja ennek a visszanyert hőnek az abszolút értékét: egy nagyobb kazán, amely évente ugyanannyi órát üzemel, arányosan nagyobb tüzelőanyag-megtakarítást ér el ugyanazzal a százalékpontos hatékonyságnövekedéssel. Az utólagos felszerelést értékelő üzemek számára ez a hőmérleg-nézet általában informatívabb, mint az egyszeri fő hatékonysági százalék, mert egyértelművé teszi, hogy a rendelkezésre álló égéstermék-energiából mennyit vettek fel már a lég-előmelegítő felszerelése előtt, és így reálisan mennyi további nyereség érhető el. Egy tapasztalt kazán-levegő-előmelegítő gyártó általában a meglévő takarékossági teljesítményadatokat kéri, mielőtt konkrét lég-előmelegítő-méretet javasolna, éppen a két készülék közötti sorkapcsolat miatt.

Korrózió, szennyeződés és anyagválasztás a levegő előmelegítő csövekhez

Ugyanaz a hűtési folyamat, amely a levegő-előmelegítőt értékessé teszi, a legjelentősebb működési kihívást is jelenti. Ahogy a füstgáz áthalad az egységen, és hőt veszít, hőmérséklete a savas harmatpont alá süllyedhet – ez az a hőmérséklet, amelyen a kénsavgőz, amely akkor képződik, amikor a füstgázban lévő kén-trioxid vízgőzzel reagál, folyékony filmként kondenzálódni kezd a hideg fémfelületeken. Ez a kondenzált sav megtámadja a nem védett szénacélt, és a keletkező korróziós termékek a pernyével és kormmal kombinálva ragadós lerakódást képeznek, amely tovább korlátozza a gázáramlást és csökkenti a hőátadást, ez a kombinált korróziós és szennyeződési probléma, amely szinte teljes egészében az előmelegítő leghidegebb soraiban koncentrálódik, a legközelebb ahhoz, ahol a beáramló környezeti levegő először érintkezik az egységgel.

Mivel ez a kockázat egy előre látható helyen összpontosul, a lég-előmelegítő gyártók elsősorban a hideg végén történő anyagválasztással kezelik, nem pedig a teljes egység újratervezésével. Az általános megközelítések közé tartoznak a zománcozott szénacél csövek, amelyek üvegszerű saválló gátat biztosítanak viszonylag szerény anyagköltséggel; időjárásálló acél (gyakran olyan kereskedelmi neveken hivatkoznak rájuk, mint például a Corten-típusú ötvözetek), amely enyhe savhatás mellett stabil védőoxidréteget képez; ausztenites rozsdamentes acélminőségek, például 304 vagy 316L közepestől magas kéntartalmú üzemanyagokhoz, erősebb korrózióállóságot biztosítva magasabb anyag- és gyártási költség mellett; és a legszigorúbb, nagy kéntartalmú vagy magas klórtartalmú terhelés esetén nikkelalapú ötvözetek vagy nikkel-forrasztott kötések a leginkább kitett cső-fej csatlakozásoknál, mivel a keményforrasztott kötések kevésbé hajlamosak a helyi támadásokra, amelyek a hagyományos hegesztéseknél ismétlődő hőciklus mellett kialakulhatnak.

Mivel a hőcső-levegő-előmelegítő kötegek modulárisak, az üzemek gyakran csak a leghidegebb egy vagy két csősornál írnak elő korrózióállóbb anyagot, nem pedig az egész egységben, ami szabályozza az anyagköltséget, ugyanakkor védi a legnagyobb kockázatnak kitett területet. Ezt a soronkénti anyagosztályozást nehezebb elérni a csőszerű kialakításban, ahol az egész köteg általában egyetlen anyagból áll, és nem praktikus a regeneratív rotorban, ahol a hőtároló lemezek mindkét hőmérsékleti zónán keresztül forognak, és ezért az egész kosárban egységes védelemre van szükség. A füstgáz kilépő hőmérsékletének a fajlagos tüzelőanyag-kéntartalomra számított savas harmatponthoz viszonyított rendszeres ellenőrzése továbbra is az egyetlen leghatékonyabb módja annak, hogy megelőzzük az ilyen típusú korrózió kialakulását, függetlenül attól, hogy melyik lég-előmelegítőt szerelték fel.

Kulcs elvitel: A hidegvégű korróziót a kénsav kondenzációja okozza, és az anyagválasztás – nem önmagában az előmelegítő típusa – az elsődleges eszköz a gazdaságos kezeléshez.

A karbantartási gyakorlat és az üzemanyagtípus összehangolása

A levegő-előmelegítő karbantartási követelményeit elsősorban a tüzelőanyag típusa határozza meg, nem pedig a kazán mérete, mivel a fent leírt szennyeződési és korróziós mechanizmusok nem a gőzkibocsátással, hanem a hamu- és kéntartalommal skálázódnak. A tisztán égő tüzelőanyagok, mint a földgáz, nagyon kevés részecskemaradványt és viszonylag alacsony kén-trioxid képződést hagynak maguk után, így a hőátadó felületek hosszú ideig tiszták maradnak az ellenőrzések között. A szilárd tüzelőanyagok, például a szén és a biomassza ezzel szemben jelentős pernye, és magasabb kéntartalmú szén esetén agresszívebb savkondenzációt termelnek a hideg végén, ami mindkettő lerövidíti a tisztítások közötti gyakorlati intervallumot. Ennek a karbantartási intervallumnak mindkét irányban való elhibázása valós költségekkel jár: a túlzott tisztítás munkaveszteséget okoz, és növeli a nem tervezett állásidőt, míg az alultisztítás lehetővé teszi a szennyeződés kialakulását, ami növeli a nyomásesést az egységben, növeli a ventilátor energiafogyasztását, és fokozatosan csökkenti a levegő-előmelegítő hatékonyságnövekedését, hogy rögzítse. Az alábbi hőtérkép tipikus ajánlott tisztítási intervallumokat tartalmaz öt általános üzemanyagtípusra és a három fő lég-előmelegítő-konstrukcióra vonatkozóan.

Földgáz esetében jellemzően mindhárom lég-előmelegítő típus üzemelhet 18-24 hónap a teljes tisztítások között, mivel az üzemanyag minimális hamut és alacsony kén-trioxidot termel. A könnyű fűtőolaj ezt nagyjából lerövidíti 9-12 hónap ugyanazon a három kialakításon keresztül, ami a földgázhoz képest magasabb kéntartalmát tükrözi. Alacsony kéntartalmú szén, az alábbiak szerint definiálva kb 1% kén súly szerint tovább csökkenti az intervallumokat kb 4-6 hónap , nagyrészt a pernyeterhelés miatt, nem pedig önmagában a korrózió miatt. Nagy kéntartalmú szén felett nagyjából 1% kén a leggyakrabban történő odafigyelést igényli, az időközök csak a tömörítéssel 2-3 hónap mivel a szennyeződés és a savas harmatponti korrózió együtt gyorsul. A biomassza tüzelőanyagok hasonló tartományba esnek, mint a magas kéntartalmú szén 2-4 hónap , amelyet elsősorban a lúgokban gazdag hamu hajt, amely hajlamos meglágyulni és a forró felületekhez tapadni, nem pedig a kéntartalom miatt. Ebben az összehasonlításban minden tüzelőanyag-típusnál a regeneratív levegő előmelegítőnek következetesen szüksége van a három kivitel közül a legrövidebb intervallumra, ami tükrözi a nagyobb effektív felületét, amely több részecskét gyűjt össze, valamint a forgó tömítések fokozott érzékenységét a lerakódások felhalmozódására. A hőcsöves levegő-előmelegítő általában megegyezik a cső alakú kialakítás intervallumával, vagy kissé meghaladja azt, és kifejezetten biomasszánál szerény előnyt mutat a csővel szemben, amelyet az ipari tapasztalatok az egyes bordás sorok tisztításának vagy cseréjének tulajdoníthatók a teljes köteg szétszerelése nélkül. Bármilyen jelentős hamutartalmú tüzelőanyag esetén a legtöbb kazánlevegő-előmelegítő gyártója azt javasolja, hogy az egységet koromfúvó rendszerrel párosítsák, gőzt vagy sűrített levegőt használva, ami meghosszabbítja a kézi ellenőrzések közötti intervallumot, függetlenül attól, hogy a három kivitel közül melyiket szerelték fel. A tüzelőanyag-forrást, például földgázról szénkeverékre váltó üzemeknek egyidejűleg felül kell vizsgálniuk a levegő-előmelegítő karbantartási ütemtervét, mivel a megfelelő intervallum jelentősen eltolódhat, még akkor is, ha a fizikai berendezés nem változott.

Levegő-előmelegítő kiválasztása és mérete a kazánhoz

A megfelelő levegő-előmelegítő meghatározása a füstgáz- és levegőviszonyok tiszta képével kezdődik, amelyet az egység ténylegesen látni fog üzem közben, nem csak a kazán adattábláján szereplő teljesítményét. A lég-előmelegítő szállítója általában a következő alapadatokat kéri a terv javaslata előtt:

1. Füstgáz áramlási sebessége és bemeneti hőmérséklete azon a helyen, ahol a levegő-előmelegítőt beépítik, általában közvetlenül az economizer után
2. Tüzelőanyag típusa és kéntartalma, mivel ez határozza meg a minimális biztonságos füstgázkilépési hőmérsékletet és a hidegvég anyagát
3. Az égési levegő előmelegítésének célhőmérséklete, amelyet általában az égő vagy a malom követelményei határoznak meg, nem pedig szabadon választanak
4. Rendelkezésre álló alapterület és csatorna-elvezetés, különösen egy meglévő, korlátozott helyű kazán utólagos felszereléséhez
5. Elfogadható légszivárgási tolerancia, amely kizárhatja a regeneratív kialakítást, ahol az alsó berendezés érzékeny a gáz hígítására
6. Tervezett karbantartási hozzáférés és kimaradási gyakoriság, mivel a regeneratív egységek gyakrabban igényelnek tömítést, mint a cső- vagy hőcsövek

Ha ezek a paraméterek ismertek, a típusválasztás általában egy egyszerű logikát követ. Ahol korlátozott az alapterület és alacsony a tüzelőanyag kéntartalma, a regeneratív levegő előmelegítő kompakt helye és erős hővisszanyerése hatékony választássá teszi. Ahol a légszivárgás minimalizálása a prioritás, vagy ahol a kazán magasabb kéntartalmú tüzelőanyagot éget el, és az üzem csak a leghidegebb sorokban akar korrózióálló anyagot osztályozni, nem pedig az egész blokkot, gyakran a hőcsöves lég-előmelegítő a megfelelőbb. Ahol az egyszerűség, a hosszú szervizintervallumok és a lehető legalacsonyabb mozgóalkatrész-kockázat számít, a cső alakú levegő-előmelegítő továbbra is megbízható megoldás, különösen a kisebb és közepes méretű ipari kazánoknál. Az alábbi táblázat összefoglal néhány olyan általános konfigurációs változatot, amelyet az egyedi lég-előmelegítő gyártója jellemzően kínálhat a három fő típus mindegyikén belül.

Bi-szektoros regeneratív
Két zónára osztott rotor (gáz és levegő); a legtöbb ipari kazán standard konfigurációja. Három szektoros regeneratív
Hozzáad egy harmadik szektort az elsődleges (szénszárítási) levegőhöz, amely általános a porszén-kazánoknál. Bordáscsöves csőszerű
A meghosszabbított bordafelület megnöveli a hőátadási területet ugyanazon a csőalapon belül. Zománcozott cső alakú
A zománcbevonat savállóságot biztosít a közepesen kéntartalmú szén- és olajtüzeléshez. Egy- és kétjáratú hőcső
A további átadás növeli az érintkezési időt a nagyobb helyreállítás érdekében korlátozott lábnyomon.

Kulcs elvitel: A típusválasztásnak közvetlenül az üzemanyag kéntartalmából, a lábnyomból, a szivárgástűrésből és a karbantartáshoz való hozzáférésből kell következnie – nem csupán a hatékonysági adatokból.

Telepítési, üzembe helyezési és utólagos felszerelési szempontok

A levegő-előmelegítő felszerelése egy meglévő kazánhoz, amelyet eredetileg nem ilyennel terveztek, általános energiahatékonysági utólagos átalakítás, és általában sokkal többet jelent, mint egy új épületre történő felszerelést, pusztán azért, mert a csatornaelvezetést, a szerkezeti támasztékot és a ventilátor kapacitását integrálni kell egy meglévő elrendezésbe. Az utólagos beépítési projekt jellemzően helyszíni felméréssel és füstgázelemzéssel kezdődik, hogy megerősítse a tényleges üzemi áramlási sebességeket és hőmérsékleteket, mivel ezek több éves működés után eltérhetnek az eredeti tervezett értékektől. Szerkezeti tervezés következik, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a kazánház képes elviselni a többletsúlyt és a csatornaterhelést, az indukált és kényszerhuzatú ventilátorokat pedig ellenőrizzük, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy elegendő tartalékkal rendelkeznek az új lég-előmelegítő által a gáz- és levegőútba bevezetett nyomásesés kezelésére.

A levegő-előmelegítő üzembe helyezése, függetlenül attól, hogy újonnan beszerelt vagy utólag beépített, általában az elismert légfűtő teljesítmény-ellenőrzési kódexekben, például az ASME PTC 4.3-ban meghatározott keretrendszert követi, amely szabványos módszereket határoz meg a hőátadás hatékonyságának, a légszivárgási sebességnek és a nyomásesésnek ellenőrzött körülmények között történő mérésére. A szivárgásvizsgálat különösen fontos a regeneratív egységek esetében, mivel a tömítések szállítási és telepítési kopása egyébként észrevétlen marad, amíg a kazán már üzembe nem kerül. Az üzembe helyezést követően a legtöbb üzem az első több ezer üzemóra után egy utólagos teljesítmény-ellenőrzést ütemez be, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a mért kimeneti hőmérséklet és nyomásesés közel marad-e a lég-előmelegítő gyártója által a tervezési szakaszban megadott értékekhez, és hogy felismerjék a korai szennyeződési trendeket, mielőtt az nagyobb karbantartási problémává válna.

Kifejezetten az utólagos beépítési projektek esetében a tervezett kazánkimaradás körüli ütemezés általában a döntő tényező a projekt időzítésében, mivel a mechanikus bekötési munkák nagy részét a kazán offline állapotában kell megtenni. A tapasztalt lég-előmelegítő beszállítóval való szoros együttműködés a tervezési szakaszban, nem pedig a berendezés megrendelése után, általában lerövidíti ezt a kimaradási időszakot, mivel a csatorna interfészek és szerkezeti támasztékok előre megtervezhetők a meglévő kazánhoz, nem pedig a helyszínen.

Jiangsu Shineng, mint lég-előmelegítő gyártója és szállítója

Valódi házon belüli mérnöki mélységgel rendelkező lég-előmelegítő gyártó kiválasztása a leginkább a fent tárgyalt területeken számít: a hőcsövek gyártási minősége, a csatlakozások integritása a hideg végén és az anyagok soronkénti osztályozásának képessége egy adott tüzelőanyaghoz, ahelyett, hogy egyetlen rögzített kialakítást kínálna. Mivel a kínai ipari füstgáz-hulladékhővisszanyerő berendezések gyártója és a vegyi feldolgozó berendezések gyára, Jiangsu Shineng Chemical Equipment Co., Ltd. A 2005-ben alapított cég füstgáz-hulladékhővisszanyerő rendszerek és vegyi berendezések kutatására, fejlesztésére és gyártására specializálódott, átfogó belső képességekkel, beleértve a hőcsövek fejlesztését, a nikkel alapú keményforrasztást és a nyomástartó edények gyártását. Ez a kombináció különösen fontos az ebben az útmutatóban tárgyalt hőcső-levegő-előmelegítő technológiára, mivel a hőcső teljesítménye és élettartama közvetlenül a gyártás minőségétől függ a tömített cső és a csatlakozás szintjén, nem pedig az egység teljes kialakításától.

A Jiangsu Shineng termékeit széles körben használják a szénkémiai, kohászati, energiatermelési és szintetikus ammóniaiparban, és a vállalat berendezéseit a tengerentúli piacokra exportálták. Mivel a csőszerű, regeneratív és hőcsöves levegő-előmelegítők mindegyike különböző tüzelőanyag- és lábnyom-feltételeknek felel meg, amint azt a fenti kiválasztási útmutató ismerteti, egy olyan gyártóval együttműködve, amely képes mindhárom konfigurációt megtervezni – egyetlen rögzített termékcsalád helyett – lehetővé teszi az üzem számára, hogy a berendezést a tényleges működési körülményeihez igazítsa ahelyett, hogy működési feltételeit egy korlátozott termékpalettához igazítaná. Az új kazán-levegő-előmelegítőt értékelő vagy a meglévő egység utólagos felszerelését tervező üzemek esetében a házon belüli képességek széles skálája, a hőcsövek gyártásától a nyomástartó edények gyártásáig, támogatja a projektspecifikus égéstermék-kémiára és a helyszűke miatt testreszabottabb mérnöki választ.