第48卷第4期
20l2年2月
机械工程学报
JOURNALOFMECHANICALENGINEERING
v01.48No.4
Feb. 2012
DOI:10.3901,JME.2012.04.146
三分仓回转再生式空气预热器漏风设计计算模型
刘福国 郝卫东 姜 波
(山东电力研究院济南250002)
摘要:由于采用旋转再生的热量传递方式,回转式空气预热器在运行中压力泄漏和携带泄漏难以避免,三分仓预热器的泄漏
发生在多个部位,泄漏气流数目达18支,轴向和周向压力泄漏相互作用,形成复杂的气体流动网络。建立三分仓回转式空
气预热器全面的漏风设计计算模型,在已知预热器进出u烟气和空气压力、温度以及出口空气流量、进口烟气流量的情况下,
采用给定的密封间隙数据,通过求解描述泄漏和混合过程的方程组,确定所有泄漏气流的方向和流量,进而得到流过传热元
件的实际气体流量等参数。利用一台600Mw锅炉三分仓回转式预热器的实际数据,模拟计算不同密封间隙时的气体泄漏,
结果表明,一次风泄漏量约占空气泄漏量的75%;实际流过传热元件的一次风流量占预热器入口一次风流量的72%~86%:
密封『日J隙变化对一次风系统的影响远大于二次风;忽略烟气携带泄漏会导致预热器漏风率的测量值比实际值低0.85%左右。
关键词:再生换热回转式预热器密封泄漏三分仓
中图分类号:TK222
ModelingforLeakagesCalculationinDesignOf
RotaryRegeneratiVePreheater
LIUFuguoHAOWeidongJIANGBo
(ShandongElectricPowerResearchInstitIltc,JinaIl250002)
Abstract:Prcssurc缸IdcarryoverleakagesarcinheremiIloperationofrotaryairpreheaterduetoregene柏tiveheat仃ansfermode.18
leakageflowstakeplaceinmultiplesites,includingperiphemlandaxialprcssureleakagesinteractedwitheachother,which
fomulateacomplexnet、】I,orkofg船flowin仃i-sectionalrotaryairpreheater.Theobjec石veofnlispaperist0pmvidea
co玎叩rehensiVemodelingf.orle址mgescalculationinthedesignoftheprehe砷既Itisb船edontlleleakagemassnowratcsgovemed
bythem仃ixrotation蚰dpressuredrops∞rossmeseals,togemerwithmass蛐denergybalanceequationsinmi)【ingprocesses.Air
觚dfluegastemper姗锄dprcssureinlet/outlettllepreheat%primary粕dsecondaD,airmassnow豫tesoutletthepreheat%nue
g鼬姒ssnowmtesinlettlleprehealer’船weU私s昀lclear柚ceareconsidercdaSlcrlowniIltllemodel,tllelea|【agemssnowrates
锄ddirectiom,andact∞lg硒nowratesnl】∞ughthe碱aredete姗inedbysolvingpressureleaI【agea11dmjlxingequations.F0ra
tri-sectiomlrota叮ajrpreheaterofa600MWboil%pressureandcanyoVerleakages玳simulatedinV撕ousseal∞ttings,me
resultsclearlyshowthatprimaryairleakageaccountsf.orabout75%ofmeamountofairleal【age,吐leacttlalprimarynowtIIrough
nlem砌xaccoutsfor72%t086%oftIleinletflow,ch粕gesi11sealse仳i1唱shaVemoreimp∽tonprimaryairsysteIIlm髓secondary
airsystem,i粤loreoffllleg勰carryoVerleakage,doneasinNationalstandar凼,c粕c枷sememeasurcdairleakagerate0.85%lower
manmeacnmlvalue.
Keywords:Reg∞咖iveheat仃ansf.erRotaryairpreheatersSealingLea|阻gesTri-sectional
O前言
回转再生式空气预热器是一个装载着蜂窝状
蓄热元件的圆盘,圆盘的一部分沉浸在热的烟气流
20l10327收到初稿,201109lO收到修改稿
中,其余部分沉浸在冷空气流中,烟气将热量传递
给蓄热元件,随着圆盘的旋转,热量被携带并释放
给空气,蓄热元件重新进入烟气中汲取热量,如此
反复,热量被蓄热元件交替储存和释放,实现从烟
气向空气的传递。这种再生式换热器的优点是结构
紧凑,传热效率高,缺点是烟气和空气之间存在不
可避免的泄漏,其中一部分泄漏是因为气体间的压
万方数据
2012年2月 刘福国等:三分仓回转再生式空气预热器漏风设计计算模型 147
力差引起,称为压力泄漏;另外,蓄热元件空隙中
总是存有少量气体,当它从一种气流迁移到另一种
气流时,间隙中的气体被携带到后一种气体,形成
携带泄漏。空气泄漏降低了预热器传热性能;同时
还会增加入口空气流量和出口烟气流量,增大风机
耗电量;回转式空气预热器通常采用径向、周向和
轴向密封来抑制烟气和空气的混合,减少压力泄漏。
国内外学者对密封监测和漏风影响的研究较多,
SⅪEPKo等【l叫研究了径向密封间隙的测量和调整
方法,以及漏风分布对预热器性能的影响;
DRoBNIc掣副建立了回转式空气预热器传热和流
动的三维数学模型,用于模拟密封设置对出口烟气
成分的影响,为密封严密性在线监测提供依据。
流过传热元件的烟气和空气流量是传热计算
必需的数据【6j,它们通常在漏风计算中确定,因此,
漏风计算方法研究是回转式空气预热器传热设计和
性能分析的基础。回转式预热器的压力泄漏可分为
径向泄漏、周向泄漏和轴向泄漏,这些泄漏发生在
转子冷端和热端等多个流体界面上,其中轴向泄漏
源自周向泄漏,因此它们彼此关联,相互影响,形
成复杂的泄漏流动网络;目前,在回转式预热器传
热设计时,通常对泄漏流动进行简化处理,例如
SHAH【7J给出一个简单的漏风计算模型,他假定漏风
只发生在转子端部,且漏风量是已知的常数;
SⅪEPKO等【2t4J在研究不同部位漏风对预热器性能
的影响时,将密封泄漏看作是节流孔流动,并基于
伯努利方程和气体热力学关系式,给出确定单个密
封泄漏流量的方法;SⅪEPKO等吲还建立了二分仓
回转式预热器泄漏流动网络模型,用于考虑泄漏气
流之问的相互作用以及泄漏后的混合过程:
SⅪEPKO的模型能够较好地模拟流动泄漏和气体
混合,是迄今为止最为全面的漏风计算模型,但该
模型存在着重要的不足,它不能确定轴向和周向泄
漏流动方向,Sl(IEPKo通过假定某种气体进口或出
口的周向密封间隙为0,人为地创造一些特定的泄
漏通道,他对4种可能的泄漏流向进行计算,而实
际上,泄漏方向与泄漏流量一样,是泄漏模型的求
解目标,它由流体网络的边界压力和密封间隙唯一
决定;此外,SⅪEPKO在计算携带泄漏时,采用气
流进出口密度平均值,比SHAH等u1采用进口密度
有了改进,但他仍然假设携带泄漏只发生在转子
端部。
SⅪEPKO给出的泄漏模型适用于二分仓回转
式预热器,随着分仓数增加,气体边界和气流数量
显著增多,二分仓回转式预热器的泄漏网络不适合
三分仓预热器,目前,还未见采用流动网络进行三
分仓回转式预热器泄漏计算研究的报道。在
SⅪEPKO二分仓凹转式预热器泄漏流动网络的基
础上,探讨了周向泄漏流动方向的确定方法,给出
三分仓回转式预热器的泄漏网络,在此基础上,建
立了完整的漏风设计计算模型。
1 三分仓回转空气预热器泄漏流动
1.1流动网络
实际预热器的热力过程可看作两部分组成,一
部分是气流经过传热元件时的热量交换过程,以往
文献[8一10】进行了大量研究;另一部分是在进入传热
元件之前,或在流出传热元件之后,气体之间的泄
漏与混合过程。
图l给出三分仓回转式空气预热器的气体泄漏
流动网络,实际预热器入口一次风、二次风和烟气
流量分别为吼l,i、吼2.i、gh'i,对应的压力、温度见
图1所示;进入传热元件之前,这些气流彼此间发
生泄漏和混合,实际流进传热元件的一次风、二次
风和烟气的流量分别为毹1.i、g幺、豇i;携带泄漏
是唯一发生在传热元件内部的泄漏,其余的泄漏都
发生在传热元件的进出口或旁路腔室之间,携带泄
漏方向与预热器的旋转方向有关,一般是从二次风
到一次风、从一次风到烟气、从烟气到二次风,如
图l所示;由于气体携带泄漏,流出传热元件的一
次风、二次风和烟气流量分别变为g‰、如”吐。;
进、出传热元件各气流所对应的温度见图l所示;
一次风、二次风和烟气在流出传热元件之后,彼此
间还要发生泄漏和混合,导致实际预热器出口一次
风、二次风和烟气流量分别变为吼lp、gc2,。、g岫,
对应的压力和温度如图l所示。
图l中共18支泄漏气流,分别如下所述:
①冷端一次风到烟气、二次风到烟气和一次风到二
次风的径向压力泄漏菇k,、磊h.,、菇以,,;②热
端一次风到烟气、二次风到烟气和一次风到二次风
的径向压力泄漏旅k,、磕,、旅。:。,;③冷端一
次风、二次风和烟气周向压力泄漏花'b、g芝’b、畦b;
④热端一次风、二次风和烟气周向压力泄漏g嚣.b、
《.b、《b;⑤一次风到烟气、二次风到烟气和一
次风到二次风的轴向压力泄漏g。lh。。、gc2h。。、
吼lc2.。:⑥一次风到烟气、烟气到二次风、二次风
到一次风的携带泄漏g。llI,。、ghc2,。、gc2cl瑚。这些
气流发生在预热器的不同部位,属于压力泄漏和携
带泄漏等不同类型,因此,在计算时应采用不同的
方法。
万方数据
机械工程学报 第48卷第4期
二次风
%.o’砌,o.岛2。o
一次风
%l'o,Rl,o,绣l,o
烟气
%.i,靠.i。6lh'l
图1三分仓回转式空气预热器泄漏流动网络
I翻传热元件 口旁路腔室 ⋯泄漏气流——空气主气流 ⋯⋯烟气主气流II单密封II|I双密封
上述①~④中各支径向和周向泄漏气流温度 1.2简化和假设
见图1所示;上述⑤中各支轴向泄漏气流温度等于 为简化预热器漏风计算,作如下假设:①在
该气流流出旁路腔室中气体的温度;上述⑥中各支 传热元件入口、实际预热器出口和旁路腔室等位置,
携带泄漏气流温度等于该气流进、出预热器温度的 气流瞬间混合均匀;②预热器入口冷空气体积组成
平均值,例如一次风到烟气的携带泄漏气流吼lh.。 为21%氧气和79%氮气预热器入口烟气的体积组成
温度是一次风进、出口温度的平均值 是8%水蒸气、4.5%氧气、14.5%二氧化碳和73%的
(酲1.i+眨L。)/2。周向泄漏气流流向与预热器两端主氮气;③忽略烟气到二次风携带泄漏引起二次风气
气流压力以及旁路腔室压力度。、疋和菇有关,这 体成分的变化,认为流过传热元件的二次风是纯净
些气流方向可以根据轴向和周向泄漏耦合计算确 的空气,二次风到一次风的携带泄漏也是纯净空气,
蹇,黧皇嬲懋封黧戮垦著曩凳蓉感褴篇筹。墨鬈鬈嚣幅,这里简要介绍计算结果,图l给出一种常见的 =。.1,,:_1”⋯“⋯““““’。”w⋯“。“12叫
周向泄漏气流的流动方向,适合轴向密封间隙小于
比力损失。
:.竺璺向密封间隙时的情形。一台三分仓预热器的 2 回转空气预热器漏风设计模型
计算表明,当轴向密封间隙大于3倍周向密封间隙
时,烟气周向泄漏方向发生改变,烟气将从旁路腔 2.1设计条件
室分别流向预热器进口和出口。 预热器入口烟气流量、压力和温度红i、氏i、
万方数据
2012年2月 刘福国等:三分仓回转再生式空气预热器漏风设计计算模型
艮t在锅炉热力设计中确定;预热器出口热一、二
次风参数gcl,。、鼠l,o、纯I,。和gc2,o、pc2,。、如,。在
燃烧设计计算中确定;预热器入口冷一、二次风的
温度和压力晓l,i、风1.i、如。i、弛i,以及预热器
出口烟气的温度和压力艮。、氏。,都是在锅炉设计
中选定的数据;上述15个参数作为预热器漏风设计
计算的已知数据,图l中所有其他参数都是在漏风
设计计算中需要确定的数据。
径向、周向和轴向密封间隙值以及转子直径、
高度和转速等预热器结构数据也是漏风设计计算的
已知参数。
2.2压力泄漏
压力泄漏是高压气流通过密封间隙进入低压
气流。如前所述,三分仓回转式空气预热器共计18
支泄漏气流,其中15支是压力泄漏,其余3支是携
带泄漏。压力泄漏是通过密封片和密封板之间的间
隙来实现,将泄漏两侧视为无限大空间,高压气体
从两个空间之间的间壁缝隙漏入低压气体,认为该
过程等熵,根据伯努利方程、连续性方程和气体热
力学关系式,泄漏气体的质量流量按式(1)计掣L4J
‰=G4fy√2B舰 (1)
式中 ‰——泄漏气体的质量流量
q——排放系数,根据试验确定
4——密封间隙的流通面积
】,——气体膨胀系数
尼——气体密度,根据气体压力A和温度
谚计算
卸,——密封片两端压差
根据文献【1】,本文取q=o.8;y=l。
式(1)适用于轴向和周向等采用单密封片结构
的密封,预热器径向密封通常采用双密封片结构,
泄漏流量比单密封结构约减少30%ll¨,按式(2)计算
‰=c:4y√肛觚 (2)
如图l所示,单密封压力泄漏总计9支气流,
采用式(1)计算气流流量所需的压力、温度、两端压
差和流通面积等参数见表l,表1中还给出气流种
类,其中g:。是烟气和空气的混合气,该气流的组
成见表2,其密度与压力和温度有关,还是气体成
分的函数。
热端和冷端的6支径向压力泄漏气流流量采用
双密封方程计算,这些气流的参数见表30
表l单密封压力泄漏气流参数
气流
组成
空气气流 烟气气流
表3双密封压力泄漏气流参数
表1和表3中的泄漏气流压力是根据泄漏流动
网络的简化假设④得到。
2.3携带泄漏
随着圆盘的旋转,上游传热元件空隙中的气体
被携带到下游气流,形成携带泄漏,它可以从高压
气体到低压气体,也可以从低压气体到高压气体,
携带泄漏量与转子容积空隙和转速有关,采用如下
方程计算u纠
‰=品三∥(nd2)|Il仃(3)
式中 ‰——携带泄漏流量
n——转子转速
∥——泄漏源气流进出口平均密度
JD——转子直径
d——转子中心筒真径
JIl——转子高度
万方数据
150 机械工程学报 第48卷第4期
仃——平均空隙率,根据文献[13】中取为0.78
图1中的3支携带泄漏气流参数见表4,其中
气流ghc2。是空气和烟气的混合物,根据泄漏流动网
络的简化假设④得到。
表4携带泄漏气流及参数
2.4混合过程质量和能量方程
根据泄漏流动网络的简化假设①可知,在以下
各位置,主气流和泄漏气流的混合瞬间达到平衡:
①冷端一次风、二次风和热端烟气进入传热元件入
口处;②热端一次风、二次风和冷端烟气流出实际
预热器出口处;⑨一次风、二次风和烟气的旁路腔
室内,见图1。上述混合过程满足质量和能量守恒
方程,另外,在一次风、二次风和烟气传热元件的
进出口,满足质量守恒方程。
空气、烟气以及它们的混合气都是由几种成分
组成,为减少方程数目,质量和能量守恒方程是针
对混合气体,而不是单一成分,计算所需的气体密
度和比热等热力学参数根据压力、温度和混合气体
成分共同决定,烟气和空气的成分由泄漏流动网络
的简化假设③给出,空气和烟气混合物的成分根据
参与混合的气体流量确定。混合过程质量平衡方程
见表5,能量平衡方程见表6,其中c表示气体的平
均比定压热容。
表5质量平衡方程
序号 位置 方程式
1一次风传热元件入口吼Ij—q矗.b—g羞蚰一花c2,=毹1j
2二次风传热元件入口铷。i一如.b一如h.r+如c2J=如,i
3烟气传熟元件入口 钆i+q曼¨一啦+施时=覃“
4一次风传热元件出口玑l,o一《.b—g蓦c2,一稿h’r=吼1.o
5 二次风传热元件出口如,。一☆+旅c2,+施'b=铴.o
6烟气传热元件出口 贰。+如¨+如¨+靠=口¨
7 一次风旁路腔室内 稿'b+靠.b=吼1c2m十碍c1¨。
8二次风旁路腔室内 如’b+吼lc2。“=吼2¨。+携.b
9烟气旁路腔室内 口岛+吼lh口+留c2hm=g岛
lo一次风传热元件内 玑1,i+吼2c1∞一吼1h'∞=巩1.o
ll二次风传热元件内 毹2,i+叮hc2.co一窜c2cl,。=g乏。。
12烟气的传热元件内 叮0+g。1h,。一ghc2,。=g;,。
表6能量平衡方程
除表l~3中的18个泄漏气流之外,表5和表
6中涉及到的其他气流见表7,表7中第8项、第9
项和第12项是烟气和空气组成的混合气流,成分见
表2;表1~3以及表2、7中的气流参数用于确定
比热容和密度,当气流是空气或烟气时,密度届是
压力和温度的函数,根据泄漏流动网络的简化假设
②,A可按下式计算
岛=七(10l300+只)/(273+瞑)(4)
式中,B、谚分别是气流m,的压力和温度;对于
烟气,七=0.003616:对于空气,七=o.003485,混
合气流的密度还要进行成分修正:比热容c,计算也
分为单一气流和混合气流两种情形,限于篇幅,这
里不再列出cf的表达式。
表7传热元件和实际预热器进出口气流参数
壁呈 皇煎 壁耋 垦垄翌 塑鏖旦
l 钇,o 空气 地。 如.。
空气
烟气
空气
空气
空气
空气
混合气流
混合气流
空气
空气
混合气体
o
;
d
山
J
m
j
O
.:
.“
o‰艮铭既%%瓯%如铅气
O
;
O
;
O
●
O
.,
.I
o‰强弛‰肌‰~^弛‰氏
o
;
J
p
J
p
●
0
.^
●
O‰‰也‰‰‰缸丸‰‰‰
2
3
4
5
6
7
8
9
m
n挖
万方数据
2012年2月 刘福国等:三分仓【玎1转再生式空气预热器漏风设计计算模璎
2.5计算模型
表1、3~4中的各支气流分别根据式(1)、(2)
和式(3)确定,得到18个方程;表5和表6包含的
质量能量平衡方程共21个;这39个方程组成方程
组。如图l所示,求解的39个变量:①表l、3~
4中18个泄漏气流流量;②一次风、二次风和烟
气旁路腔室中压力和温度参数蔗.、既、疋、铊、
威、诺;③一次风、二次风和烟气传热元件进、
出口流量和温度毹l,j、能1.i、g‰、铭'i、q乙i、%i、
玑l’o、能1.o、如”铭。。、“”%。;④实际预热
器入口一次风流量吼1.i、二次风流量%,i以及出口
烟气流量吼.i。方程中出现的密度和比热是压力、
温度和气体成分的函数。第2.1节列出的参数作为
已知数据,39个方程包含39个未知数,方程组封闭。
3计算实例
3.1已知数据
计算对象是一台型号为32一Ⅵ(T)一2033一
SMR的三分仓回转式空气预热器,安装于某
600MW亚临界压力锅炉;该预热器的主要设计参
数见表8,不同位置密封片的长度见表9,机组带额
定负荷时,预热器的主要运行参数见表10。
表8预热器的主要设计参数
表9预热器密封片长度
名称 数据
烟气周向密封长度‰,m
一次风周向密封长度.|p-/m
二次风周向密封长度‰,m
轴向密封长度厶/m
径向密封长度‘/m
19.504
4.137
13.593
2.297
5.303
根据表9中密封片长度,可以计算泄漏气流的
流通面积,例如当密封间隙J=5栅时,烟气岗向
密封流通面积彳l=,Dh萨0.097518∥;同理可得到表
1、2中所有泄漏气流的流通面积彳2=彳1:o.097518
甜:彳4_彳3=0.020686一;彳6=彳5=0.067967m‘;彳严
彳8鼍47=0.0ll 485r∥; 彳15=爿14=纠13=爿12=么ll=么lf
0.026515一;改变密封间隙值J,得到其他密封间
隙下的流通面积。
3.2方程组求解
表8~10中的数据作为已知数据,求解上述39
表lO预热器漏风设计计算已知数据
名称 数据
预热器入口热烟气压力plLi/Pa
预热器出口冷烟气压力pk。/Pa
预热器入口热烟气温度氏j/℃
预热器出口冷烟气温度艮。,℃
预热器入口冷一次风压力风I.i胍
预热器出口热一次风压力风1.。/Pa
预热器入口冷一次风温度眈1.i/℃
预热器出口熟一次风温度皖1.。/℃
预热器入口冷二次风压力弛i胁
预热器出口热二次风压力p包。/Pa
预热器入口冷二次风温度如.i,℃
预热器出口热二次风温度如.。,℃
预热器入口热烟气流量魄i/(kg·s_I)
预热器出口预热器热二次风流量%.。/(kg·s.1)
预热器出口热一次风流量gcl.。/(kg·s一1)
个方程组成的方程组。计算是在Matlab2008a平台
上进行,采用fsolve函数求解上述非线性方程组,
fsolve将非线性方程组的求解问题看作多变量的最
小化问题,通过不断缩小搜索区间来逼近问题解的
真值,其算法是基于最小二乘法,fsolve函数只对
实数变量有效,为避免迭代过程中对负数开平方,
将式(1)、(2)两端同时四次方得到的方程作为待求解
方程。
fsolve的语句为防,凡al】_fsolve(如n,劢),f婚l
返回z处的目标函数触的值,求解的方程组在函
数觚中描述,勒为初值。使用最小二乘法时,如
果等式系统没有零解,该算法仍然返回一个残差很
小的点,但是若系统的雅可比矩阵是奇异矩阵,该
算法将会收敛于一点,该点不是等式系统的解;该
非线性方程组多达39个未知数,还可能存在多个
解;采用fsolve函数求解时,所得结果可能与给定
的初值有关,因此,应根据未知变量的可能范围,
给出合理的初值,并对求解结果进行验证。当密封
间隙分别为5.0Imn、7.5mm、10.0mm、15.0蚴
时,预热器漏风计算结果见表1l,目标函数劬的
值在10叫”数量级。
保持预热器出口一、二次风流量不变,随着密
封间隙的增大,预热器入口所需一次风量吼1.i明显
增加,而二次风量吼2.i却有一定程度的减少,见表
ll,这是因为一次风向二次风的泄漏量随着密封间
隙的增加而增大;当预热器密封间隙磨损变大时,
密封质量下降对一次风系统的影响远大于二次风,
因此,实际运行中预热器漏风增大常常表现为一次
一
一粥
Ⅲ
一
一
眦
|晏
一
一m
姗
一
一彻
万方数据
152 机械工程学报 第48卷第4期
表ll不同密封间隙下的计算结果
风机出力不足。
预热器入口一、二次风流量g。l,i、gc2。i与传热
元件入口一、二次风流量《l'i、如j是不同的概念,
后者用于传热元件的设计计算;对于二次风,吼2.i
和如,;差别不大;而对于一次风,吼l,i和阢l'i有明
显差别;不同密封间隙下,玑1j只有吼l,i的72%~
86%,见表ll,不同位置的一次风量随密封间隙的
而变化见图2。
万方数据
2012年2月 刘福国等:三分仓回转再生式空气预热器漏风设计计算模型 153
密封间隙J,mm
图2一次风流量随密封间隙的变化携带
泄漏流量gc2。l∞、鼋。lkc0和gbc2。co在不同间隙下保持
不变,与密封间隙值无关;由于烟气平均温度高,
密度小,烟气到二次风的携带泄漏ghc2∞比二次风
到一次风口c2。l∞、一次风到烟气g。1h.00的泄漏量稍
小,见表11。
从表11可以看出,当周向和轴向密封间隙值同
步变化时,旁路腔室压力废。、疋、五以及温度吒、
以和霞均保持不变。
预热器漏风率的定义为漏入烟气的空气质流
量占预热器入口烟气质量流量的百分数,文献[14】
认为漏入烟气的空气量等于预热器进出口烟气量之
差,实际上,由于烟气到二次风的携带泄漏,导致
漏入烟气的空气量并不等于预热器进出口烟气量的
变化,当忽略烟气到二次风的携带泄漏,采用烟气
量变化计算预热器漏风率时,所得结果比实际值低
O.85%左右,表12中预热器漏风率是采用漏入空气
量计算的。该预热器在考核试验中采用氧量、法I¨钡4
得平均漏风率为6.03%,根据表12,实际运行时平
均密封间隙在7.5~lO衄。
表12计算结果与设计数据对比
一次风漏风率的定义为预热器进出口一次风
流量的差值占进口流量的百分数【151。从表12可看
出,当密封间隙从5蚴增加到15咖,一次风漏
风率从23.37%增大到47.27%,而预热器漏风率从
4.1l%增大到9.96%,一次风泄漏流量占到空气泄漏
量的75%左右,这也说明了密封间隙变化对一次风
系统的影响之大。文献[16】报道了一台回转式空气
预热器当径向密封间隙从7mm提升到大于12IIlnl
时,一次风机电流升高10A,而送风机的电流无明
显变化,这与本文的预测结果一致。
4结论
(1)建立了三分仓回转式预热器的压力泄漏和
携带泄漏的全面模型,给出预热器设计计算条件、
流动网络、泄漏和混合方程组及求解方法,在一台
600MW锅炉的预热器上应用表明,不同密封间隙
下的计算结果是合理的。
(2)周向泄漏方向与周向、轴向的密封间隙值
有关,本文确定了密封间隙范围内的两种可能泄漏
方向。当周向和轴向密封间隙值同步变化时,旁路
腔室的压力温度参数不变。
(3)预热器漏风设计计算是传热设计的基础,
其目的之一是确定通过传热元件的气体流量。模拟
计算表明,预热器入口一次风流量与进入传热元件
实际流量有明显不同;密封间隙值的变化对一次风
系统的影响远比二次风系统大,因此,一次风机选
型时,应考虑这种影响。
(4)由于烟气携带泄漏,漏入烟气的空气量并
不等于烟气进出口流量的变化,国家标准忽略了烟
气的携带泄漏,这会导致预热器漏风率测量值比实
际值低0.85%左右。
参考文献
【1】SKJEPKoT. So撇es湖tialprinciplesfor删驱协l锄tof
sealcle啪cesinrotaryreg舶emtors【J】.HeatTms衙
Engineering,1993,14(2):2743.
【2】SHAHR K, SⅪEPⅪOT.blfluenceofl∞kage
di鲥bud∞∞lhe1h咖aJperf0彻柚ceofaro物巧
豫g%啪tor叨.AppliednenmlEngin∞ring,1999,19
(7):685—705.
【3】S鼬EPKoT,SmⅧRK.Modeling锄de仃ectof
leakages∞heat订ansf打p拍rmanceoffixedmatrix
reg∞erat0瞒们.Intelmtio越lJounmlofHealandMa豁
Tr锄sf.盯,2005,48(8):1608-1632.
【4】SKJEPKOT.AnilIdirectestimationofleakage
di矧blni仰inst锄boilermta】ry∞g既Ie明∞o巧‘忉.Hcat
Tmns向Engin耐ng,1997,18(1):56-81.
【5】DROBNICB,OM^NJ,TU№~M.Anllmericalmodel
:8
稻
:2
鲐
钙
站一1-s.∞邑:蛩.o,一《吾苛嘲烬
万方数据
154 机械工程学报 第48卷第4期
forthe锄alysesofheat舰ns衙锄dleaI【agesinarotary
airpreheater【J】.IntcmationalJoumalofHeat锄dM雒s
1’ransf打,2006,49(25—26):500l-5009.
[6】冯俊凯,沈幼庭.锅炉原理与计算【M】.北京:科学出
版社,1992.
FENGJuIll(ai,SHENYouting.11heo秽蛐dcalculationof
boilers[M】.Beijing:Sci∞cePress,1992.
[7】SHAHRK. Colmterflowrotary陀generatormermal
desi鲫procedurcs[M】.washin垂on,D.c.:Hemisphere
Publishing,1988.
【8】刘福国,周新刚.考虑轴向导热的三分仓同转预热器
传热模型及验证【J】.机械工程学报,2010,46(22):
144一150.
LIUFuguo,ZHOUXing她g.Heat咖s衙n州elof
tri-sectionro诅哆 airpreheater蛐d exp甜mental
Verification川.Jo删诅lofMech锄icaIEngine嘶ng,
2010,46(22):144-150.
【9】SANKARN,sAMIRVDHINGRASC.Rotaryheat
exch柚gerperfbnIl勰cewinla)(ialh∞t dispe硌ion
【J】.IntemationalJo啪alofHeat蚰dMaSs1hns矗:r,
1998,41(18):2857-2864.
【10】冷伟,王渡.一种改进的回转式空气预热器热力计算方
法【J】.动力工程,2005,25(3):392-395.
LENGw巍,w州GDu.An唧edwayforthe哪al
calculationofrotarya订prcheat哪[J】.JoumalofP0wcr
EngiIleering,2005,25(3):392—395.
【ll】孙长祥,陈加功,吕兆聚.回转式空气预热器漏风因
素分析及对策【J】.四川电力技术,2003,26(1);16—20.
SUNCh如弘i锄g,C耻NJiagong,LOzhaoju.Rotaryair
preheanerleal(age锄alysisandcount黜easure
【J】.Sich啪ElectricPowerTechIlology'2003,26(1):
16.20.
【12】畅晓峰,鲁凤鹏,马利君.350Mw机组空气预热器柔
性接触式密封改造[J】.电力技术,2009(4):24—28.
CHANGXiao向lg,LUF朗gpeng,MAL置jull.RotaryAir
prchea眦leakage孤alysisandcountelme勰llrc
【J】.ElectricPowerTecllnology,2009(4):24—28.
【13】Sl(IEPKOT'sHAHRK.Aco加Iparisonofrot叼
regeneratortlleory蛐dexp舒mentalresultsfor锄air
preheaterfora廿le姗aIpowerplallt[J】.Experimental
111enIlal锄dFluidSci∞ce,2004,28(2-3):257-2“.
【14】中华人民共和国机械电子工业部.GBlOl84一1988电
站锅炉性能试验规程【S】.北京:国家技术监督局,1989.
111ePeoplc’sR印ublicofChiImMachinefyand
ElectronicIndus自哆GBl0184_一1988Pcrf.o彻ancetest
codeforutil时boiler【s】.Beijing:StateTecllnical
SupervisionBure跚,1989.
【15】王建明,曹佳鸣.三分仓空气预热器一次风的泄漏问
题初探阴.动力工程,1999,19(5):403-405.
WANGJi锄Ⅱling,CAOJi锄ing.Brief锄alysis∞
prima搿airleakageoftri∞ctorairheater【J】.Power
Enginee咖g,1999,19(5):403.405.
【16】廖宏楷,王力.电站锅炉试验[M】.北京:中国电力出
版社,2007.
L队OHongkai,W州GLi.Pe渤鼢孤cetestofs协tion
boiIers[M】.Beijing:chiIlaElectricPowcrPress,2007.
作者简介:刘福囝(通信作者),男,1969年出生,高级工程师。主要研
究方向为电站锅炉性能优化。
E—mail:l印hico@163.com
郝卫东,男,1968年出生,高级工程师。主要研究方向为电站锅炉及辅
机性能优化。
姜波,男,1982年出生,博士。主要研究方向为电站锅炉及辅机性能
优化。
万方数据
三分仓回转再生式空气预热器漏风设计计算模型
作者: 刘福国, 郝卫东, 姜波, LIU Fuguo, HAO Weidong, JIANG Bo
作者单位: 山东电力研究院 济南 250002
刊名: 机械工程学报
英文刊名: JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
年,卷(期): 2012,48(4)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jxgcxb201204023.aspx
本文档为【三分仓回转再生式空气预热器漏风设计计算模型】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑,
图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享,如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服,我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。