摘要：本文对比了空气预热器的两种类型，得出垃圾发电厂采用蒸汽预热器的原因，在从一次风温及空气预热器出口风温的选择原因，探讨了风温对全厂经济效益的影响。
关键词：空预器；类型；风温
１、引言
空气预热器是利用蒸汽或烟气余热来提高空气温度，以利于燃料的着火和燃烧的设备。它主要起以下几个方面的作用：①提高燃料的理论燃烧温度；②保证必需的炉温；③节约燃料；④提高燃烧效率并降低钢材烧损；⑤减少烟气排放量，有利环境保护；⑥可用于空气温度的调节和烘干作用。
现在空气预热器已经被广泛用于电力、石化、化工、冶金、食品等许多行业。
２、空气预热器的类型
空气预热器一般有利用蒸汽加热的蒸汽空预器和利用烟气加热的烟气空预器两种类型[2]。常规燃料锅炉的空气预热器大都采用烟气加热器形式，然而由于垃圾焚烧后烟气中的水蒸气和HCl含量大（垃圾中塑料含量较大的情况下）[3]，垃圾焚烧电厂烟气中酸性气体较多，在低温时极易造成低温腐蚀，其低温腐蚀远比常规锅炉严重的多。
2.1 烟气空气预热器
烟气空气预热器采用高温烟气加热冷空气，由于垃圾焚烧后的烟气温度较低，与常规锅炉空气预热器布置在省煤器后部不同，垃圾焚烧炉的烟气空气预热器通常需要布置在对流段的最前端，即过热器前，才能将空气加热到较高的温度，此处烟气温度一般在570-650℃，因此烟气空气预热器虽然可以节约高品质的加热蒸汽，提供全厂的经济效益，但是其设备运行的风险性却大大增加。目前换热管的材质常采用防腐蚀性能很好的耐热不锈钢，罪过可将空气加热至300℃，可以很好的促进国内热值较低的生活垃圾的焚烧。
2.2 蒸汽空气预热器
蒸汽空气预热器是利用蒸汽降温或冷凝成水时放出的热量使空气温度升高的设备。通常设备布置在锅炉外部，不受烟气腐蚀，使用温度也不超过450℃，采用优质的碳钢材料即可，因此不存在设备腐蚀的问题。由于加热器需要来自锅炉品质较高的过热蒸汽，显然会减少汽轮机发电从而影响全厂的经济效益。另外为了减少垃圾坑臭气外逸污染环境，助燃空气抽取自垃圾坑顶部，空气中含尘量大，为了防止空气预热器堵塞换热管多采用光管从而降低了设备换热系数，通常蒸汽空气预热器只能将助燃空气加热至220℃，在垃圾低位热值低于100kcal/kg时不能很好地促进垃圾燃烧。
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作为垃圾焚烧炉，空气预热器的传热性能和耐久性，是决定垃圾焚烧电厂联系运行顺利与否的决定因素，蒸汽预热器设计使用寿命为8-10年，而烟气空气预热器布置在对流段最前端，使用寿命为4-5年，而且烟气空气预热器材质更贵，设备和维护方面的费用较蒸汽预热器高出许多。
因此国内的很多垃圾发电厂，从系统稳定、设备投资及运营维护等多方面进行综合对比，一般多采用蒸汽空气预热器来提高空气温度。
3、垃圾发电厂中蒸汽预热器的工作流程
垃圾发电厂的焚烧炉向炉内提供燃料所需的空气包括一次风和二次风，当燃料的低位发热量小于3300kJ/kg的垃圾时，通过蒸汽-空气预热器，提高进风温度，使炉内烟气温度维持在860℃左右。蒸加热一、二次风的介质取自蒸汽，并分两段加热：一级为低压加热段，采用汽轮机一抽蒸汽汽加热燃烧空气；二级为高压加热段，采用锅炉出口过热蒸汽或汽包饱和蒸汽加热燃烧空气。当采用过热蒸汽加热时，过热蒸汽释放热量的过程为：过热蒸汽→饱和蒸汽→饱和凝结水，使用过热蒸汽的换热面的温度梯度大，从过热蒸汽到饱和蒸汽的过程中蒸汽温度下降了150℃，各传热截面的温差不同，对换热面的要求比较高。当采用汽包饱和蒸汽作为加热蒸汽时，空预器出口冷热介质温差较大，仅通过增加换热面积不需改变换热面布置方式，还存在将空气加热到245~250℃的可行性。空气预热器一般为管壳式换热器，而使用过热蒸汽的管壳式换热器的管板附近容易形成干墙，干墙区会很快结垢，影响换热效果。
其中空气预热器风温对垃圾稳定燃烧意义重大，不同的加热温度其投资和运行效果不同，因此，如何选择适宜的空气预热器风温是垃圾焚烧工程的重点之一。
4、蒸汽预热器出口风温的选择
一次风预热器分两段加热：一级为低压加热段，采用汽轮机抽汽加热燃烧空气；二级为高压加热段，采用锅炉出口过热蒸汽或汽包饱和蒸汽加热燃烧空气。再循环烟气预热器采用锅炉出口过热蒸汽或汽包饱和蒸汽加热再循环烟气。
4.1、空预器一级出口风温的选择[1]
一级出口风温越高，高压段需要的加热蒸汽越少，但汽轮机抽汽量则越大。高压加热段需要的蒸汽减少意味着汽轮机进汽量和发电量的增加，但汽轮机抽汽量越大也会降低汽轮机的发电量，另外一级出口风温也不能无限制地提高，为保证良好的换热效果和较小的设备外形尺寸，一般情况下，加热蒸汽进口压力下的饱和水温度应高于出口风温15℃以上为宜。为便于运行组织，空预器一级出口风温最好靠近一个比较典型的一次风入炉温度。由此，对一级出口风温分别为140℃和178℃进行了经济技术比较：一级出口风温采用178℃方案可多发电264.5kw?h，按1kw?h 0.59元计算，可增加效益156元／ｈ。综合考虑焚烧厂用热情况，最终确定空气预热器一级出口风温为170℃[5]。
通过对各焚烧厂的调查，一般欧洲的焚烧炉采用汽包饱和蒸汽加热燃烧空气，日本的焚烧炉采用过热蒸汽加热燃烧空气。
５、结语
垃圾发电厂中空气预热器建议采用蒸汽加热；一级空气预热器出口风温为170℃左右，二级空气预热器出口风温为240℃左右；加热蒸汽采用饱和蒸汽和过热蒸汽各有特点。如果采用日本焚烧炉技术，可按照日方设计方案采用过热蒸汽作为空气预热器高压段的加热蒸汽；若按照欧洲焚烧技术，空气预热器设计可采用饱和蒸汽加热方案。
参考文献
［１］黄宁等．垃圾焚烧发电厂中空气预热器的设计．江苏：光大环保能源有限公司.2015（1）．
［2］张益等。助燃空气系统［J］.生活垃圾焚烧技术．2000（8）：94-96
［3］李清海等。垃圾焚烧电站 空预器与低压省煤器的组合分析［J］.动力工程。2006（6）
［4］于临秸．锅炉运行［Ｍ］．北京：中国电力出版社，2006．
［5］四川电力建设二公司．垃圾焚烧发电厂安装与运行技术［Ｒ］．北京：中国电力出版社，2009．
论文作者:朱琴芳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/28
标签：预热器论文; 蒸汽论文; 空气论文; 烟气论文; 口风论文; 温度论文; 垃圾论文; 《建筑学研究前沿》2017年第28期论文;