Mis on õhu eelsoojendusplaadi eesmärk?

Abstraktne

An õhu eelsoojendusplaat on oluline komponent õhu eelsoojendussüsteemides, mis võtab suitsugaasist tagasi jäätmesoojuse ja annab selle üle sissetulevale põlemisõhule enne selle sisenemist katlasse, ahju, ahju või tööstuspõletisse.

Õhu eelsoojendusplaadid võivad põletusõhu temperatuuri tõstes heitgaasi jääksoojuse abil oluliselt parandada soojuslikkust, vähendada kütusekulu, stabiliseerida põlemist ja vähendada üldisi heitkoguseid.

Katlatehnika ja tööstusliku soojuse taaskasutamise alase kirjanduse kohaselt võivad õigesti projekteeritud õhueelsoojendussüsteemid parandada põlemise tõhusust mitme protsendipunkti võrra, mille tulemuseks on märkimisväärne energiasääst suurte soojusettevõtete puhul. Õhueelsoojendusplaatide geomeetria, materjalivalik ja plaatide konfiguratsioon mõjutavad otseselt soojusülekande tulemuslikkust, rõhulangust, määrdumiskindlust ja kasutusiga.

Viidatud kirjandus/allikad:

• Aur: Babcock & Wilcox: selle tootmine ja kasutamine - Babcock & Wilcox
• Tööstuskatla soojustagastuse tehnilised käsiraamatud
• Regeneratiivsete ja rekuperatiivsete õhueelsoojendite termilise projekteerimise viited

Mis on õhu eelsoojendusplaadi eesmärk?

Õhu eelsoojendusplaadi peamine ülesanne on kanda kuumast heitgaasist või suitsugaasist tekkinud jäätmesoojus üle sissetulevale põlemisõhule, mis seejärel siseneb põlemiskambrisse. See parandab põlemise tõhusust, vähendab kütusekulu ja parandab katelde, ahjude ja tööstusküttesüsteemide soojapidavust.

Lihtsalt öeldes:

Õhu eelsoojendusplaat aitab tööstuslikel küttesüsteemidel taaskasutada soojust, mis muidu läheks põletusõhu eelsoojendamiseks raisku.

Kuna põlemisõhk siseneb põletisse kõrgemal temperatuuril, vajab kütus soovitud leegitemperatuuri saavutamiseks vähem energiat, mille tulemuseks on tõhusam põlemine.

Mis on õhu eelsoojendusplaat?

Õhueelsoojendusplaat on soojusvaheti, mis on paigaldatud õhueelsoojendusseadme sisse. See moodustab põhilise soojusülekandepinna, mis võimaldab soojusvahetust järgmiste osade vahel:

• põletussüsteemist väljuv kuum suitsu/väljalaskegaas ja
• põletussüsteemi sisenev külm põlemisõhk.

Plaat võib olla lame, laineline, profileeritud või eriliselt reljeefne, sõltuvalt õhu eelsoojendi konstruktsioonist.

Õhu eelsoojendusplaate kasutatakse laialdaselt:

• kommunaalkatlad
• elektrijaamad
• tsemendiahjud
• terasahjud
• jäätmepõletusahjud
• soojusõlikütteseadmed
• tööstuslikud põletid

Miks õhueelsoojendusplaadid on tööstussüsteemides olulised?

Ilma soojustagastamiseta väljuvad heitgaasid sageli soojussüsteemidest, mis kannavad endas märkimisväärset jääteenergiat. Kui see soojus lastakse välja voolata, raisatakse kütust ja vähendatakse süsteemi tõhusust.

Õhu eelsoojendusplaadid lahendavad selle probleemi, võttes osa soojusenergiast tagasi.

Põhilised funktsionaalsed eelised:

• Taaskasutatava soojuse taaskasutamine
• Parandada põlemise tõhusust
• Vähendada kütusekasutust
• Madalamad tegevuskulud
• Vähendada suitsugaaside kadusid
• Põleti stabiilsuse parandamine
• Vähendada heitkoguseid
• Parandada üldist katla/ahju tõhusust

Kuidas töötab õhu eelsoojendusplaat?

Õhu eelsoojendusplaat toimib soojusülekandevahendina.

Tööpõhimõte:

1. samm: Kuum suitsugaas siseneb soojustagastusseade.

Pärast põlemist väljub kõrge temperatuuriga suitsugaas põlemiskambrist ja siseneb õhueelsoojendisse.

2. samm: Soojuse ülekandumine plaadi pinnale

Kui suitsugaas puutub kokku õhueelsoojendusplaadi pinnaga, kantakse soojusenergia metallplaati.

3. samm: Sissetulev õhk voolab üle vastaskülje.

Külm põlemisõhk voolab üle või läbi plaadikonstruktsiooni vastaskülje.

4. samm: Plaat annab soojust õhku edasi.

Kuumutatud plaat juhib soojusenergiat sissetulevasse õhuvoolu.

5. samm: Eelsoojendatud õhk toidab põlemiskambrit.

Põletusseadmetesse/kateldesse siseneb soojem põlemisõhk, mis parandab süttimist ja põlemise tõhusust.

Õhu eelsoojendusplaadi funktsionaalne roll soojussüsteemides

Õhu eelsoojendusplaadi peamised eesmärgid

1. Parandada põlemise tõhusust

Põlemisõhu eelsoojendamine võimaldab tal täielikumalt ja ühtlasemalt põleda.

Eelised hõlmavad järgmist:

• Kiirem süütamine
• Parem leegi stabiilsus
• Parem kütuse ja õhu segunemine
• Täielikum kütuse põletamine

2. Vähendada kütusekulu

Kuna sissetulev õhk on juba soe, on põlemise sihttemperatuuri saavutamiseks vaja vähem kütust.

• Põlemise sihttemperatuuri saavutamiseks on vaja vähem kütust.
• Katla/ahju tõhususe suurendamine
• Isegi tagasihoidlik tõhususe suurendamine võib suurtes käitistes tuua märkimisväärset kokkuhoidu.

3. Väiksemad heitgaasi soojuskaod

Õhu eelsoojendusplaadid vähendavad korstna/suitsutoru temperatuuri, eemaldades kasutatavat soojust.

4. Vähendada heitkoguseid

Parem põlemine võib vähendada järgmist:

• CO heitkogused
• Põlemata süsivesinikud
• Kütusejäätmed

5. Süsteemi võimsuse suurendamine

Mõne süsteemi puhul on võimalik saavutada suurem soojusvõimsus eelsoojendatud põlemisõhu abil.

Õhu eelsoojendusplaatide tüübid

Õhueelsoojendusplaadid on taastavate ja rekuperatiivsete õhueelsoojendajate soojusülekande olulised komponendid. Erinevad plaatprofiilid ja -konstruktsioonid on projekteeritud nii, et optimeerida soojusülekande tõhusust, rõhulangust ja reostuskindlust vastavalt töötingimustele.¹

1. Lamedaid plaate

• Lihtsaim konstruktsioon sileda pinnageomeetriaga
• Sobib vähese saastumise ja madala rõhu languse rakenduste jaoks.
• Lihtsam toota ja hooldada

2. Laineplaadid

• Olemasolevad lainekujulised või lainelised pinnamustrid
• Turbulentsi suurendamine, et parandada soojusülekande tõhusust
• Kasutatakse tavaliselt suure jõudlusega soojustagastussüsteemides.

3. Korv-tüüpi plaadid

• Paigaldatud modulaarsetesse korvidesse regenereerivate õhueelsoojendajate jaoks
• Võimaldab mugavat asendamist ja hooldust
• Kasutatakse laialdaselt kommunaalkateldes ja soojuselektrijaamades.

4. Profiilitud/kujundatud soojusjuhtimise plaadid

• Optimeeritud reljeefsete või vormitud mustritega konstrueeritud
• Kujundatud suurema soojuslikkusega ja väiksema rõhukao saavutamiseks
• Kasutatakse nõudlikes tööstuslikes soojuse taaskasutamise rakendustes

Tavalised õhu eelsoojendusplaadi konstruktsioonid

Õhu eelsoojendusplaatide materjali valik

Oluline on valida õige plaatmaterjal, et tagada soojuslik tõhusus, korrosioonikindlus ja pikk kasutusiga.

Peamised valiku tegurid:

1. Töötemperatuur

Kõrgemad temperatuurid nõuavad kuumakindlaid sulameid või täiustatud teraseklasse.

2. Söövitav keskkond

Väävliühendid, happelised kondensaadid ja suitsugaaside koostis mõjutavad materjali valikut.

3. Kulumise ja erosiooni tingimused

Tolmuga koormatud gaasivood võivad nõuda kulumiskindlaid materjale.

4. Kulude ja jõudluse tasakaal

Materjal peab vastama toimivusnõuetele, jäädes samal ajal majanduslikult elujõuliseks.

Tavalised materjalid

1. Süsinikteras

• Ökonoomne ja laialdaselt kasutatav
• Sobib standardtemperatuuriga, madala korrosiooniga rakenduste jaoks.

Eelised:

• Madalad kulud
• Hea vormistatavus
• Lihtne valmistamine

2. Corten / ilmastikutingimustes kasutatav teras

• Parem korrosioonikindlus võrreldes standardse süsinikterasega
• Levinud mõõdukates suitsugaasikeskkondades

3. Roostevaba teras

• Suurepärane korrosiooni- ja oksüdatsioonikindlus
• Sobib karmide või kõrge niiskusega töötingimuste jaoks.

Ühised klassid:

SS304, SS316 ja SS310 kõrgemate temperatuuride jaoks.

4. Emailiga kaetud teras

Süsinikterasest alusplaat korrosioonikindla emailikattega. Kasutatakse laialdaselt regenereerivate õhueelsoojendite külma otsa korvides.

Eelised:

Suurepärane happekastepunkti korrosioonikindlus.

5. Legeeritud teras/kuumakindel teras

Kasutatakse äärmuslikes temperatuurikeskkondades. Pakub suurepäraseid termilisi ja mehaanilisi omadusi.

Peamised konstruktsioonitegurid, mis mõjutavad õhueelsoojendusplaadi jõudlust

Õhu eelsoojendusplaatide toimivus mõjutab otseselt soojustagastuse tõhusust, katla jõudlust ja süsteemi üldist energiatarbimist. Plaatide tõhusus tegelikes tingimustes sõltub mitmest konstruktsioonimuutujast.

1. Plaadi profiili geomeetria

Lainepinna sügavus, samm ja reljeefne muster mõjutavad õhuvoolu turbulentsi.

Optimeeritud geomeetria parandab soojusülekande tõhusust, kontrollides samal ajal rõhulangust.

2. Materjali valik

Materjali soojusjuhtivus mõjutab soojusülekande tulemuslikkust

Korrosiooni- ja kulumiskindlus määravad pikaajalise vastupidavuse

3. Plaadi paksus

Õhemad plaadid parandavad soojusülekannet, samas kui paksemad plaadid parandavad mehaanilist tugevust ja kasutusiga. Õige tasakaalu leidmine tõhususe ja vastupidavuse vahel on kriitilise tähtsusega.

4. Soojusülekande pindala

Suurem efektiivne pindala suurendab soojusvahetusvõimsust, kuid seda tuleb optimeerida, et vältida liigset õhuvoolutakistust.

5. Gaasivoolu jaotumine

Ebaühtlane voolamine võib põhjustada lokaalset ülekuumenemist või alatöötlust.

Korvi ja kanalite õige konstruktsioon parandab jaotuse ühtlikkust.

6. Tegevuskeskkond

Tuleb arvestada tegevuskeskkonda, sealhulgas:

• Temperatuurivahemik
• Suitsugaasi koostis
• Tolmu/tuhk kontsentratsioon
• Niiskuse ja happelise kastepunkti tingimused Töökeskkond
• Temperatuurivahemik
• Suitsugaasi koostis
• Tolmu/tuhk kontsentratsioon
• Niiskuse ja happelise kastepunkti tingimused

Õhueelsoojendusplaatide sagedased probleemid

Aja jooksul võib õhu eelsoojendusplaatide jõudlus halveneda karmide töötingimuste tõttu.

1. Korrosioon

Põhjustavad happelised kondensaadid, väävliühendid ja niiskus.

Üldine külma otsa sektsioonides

2. Tuhk ja tolmuleostumine

Kihid vähendavad soojusülekande tõhusust ning suurendavad rõhulangust ja õhuvoolu takistust.

3. Erosioon ja hõõrdumine

Suure kiirusega, tahkete osakestega koormatud gaas kulutab plaatide pindu, mis põhjustab õhukeseks muutumist ja struktuurikahjustusi.

4. Plaadi deformatsioon

Soojuspinge või mehaaniline koormus võib plaate väänata, vähendades tihendamise tõhusust ja õhuvoolu jõudlust.

5. Õhuleke

Kahjustatud tihendid või plaatide deformatsioon suurendavad lekkeid, vähendades soojuslikkust ja katla jõudlust.

6. Blokeerimine/tõmbamine

Tugev saastumine võib osaliselt või täielikult blokeerida gaasikanaleid, põhjustades suuri jõudluskaotusi ja rõhu tasakaalustamatust.

Tavalised õhu eelsoojendusplaadi rikke viisid

Hoolduse parimad praktikad

Õige hooldus võib oluliselt pikendada õhueelsoojendusplaatide kasutusiga ja säilitada süsteemi tõhusust.

1. Regulaarsete kontrollide läbiviimine 

jälgida korrosiooni, kulumist, deformatsiooni ja saastumist ning tuvastada varajasi märke jõudluse halvenemisest.

2. Rakendada rutiinset puhastamist

Eemaldage perioodiliselt tuhk, tahm ja tolm.

Kasutage vajaduse korral tahmapuhureid, veepesu või mehaanilist puhastamist.

3. Jälgida lekete arvu

Jälgige tihendite kulumist ja lekke suundumusi

Parandage või vahetage tihendid viivitamata välja

4. Asendage kahjustatud plaadid ennetavalt

Ärge oodake täielikku ebaõnnestumist. Asendage tugevalt korrodeerunud, väändunud või erodeerunud plaadid plaaniliste seisakute ajal.

5. Optimeerida töötingimusi

Hoidke suitsugaasi temperatuur võimaluse korral happekastepunktist kõrgemal.

Vähendage ülemäärast tolmukoormust ülesvoolu.

6. Säilitada üksikasjalikku hooldusdokumentatsiooni

Jälgige kontrolliandmeid, puhastusintervalli ja asendamisajalugu, et toetada ennetava hoolduse planeerimist.

KKK õhu eelsoojendusplaadi kohta

K1: Mida teeb õhueelsoojendusplaat?

See annab heitgaasist pärineva jäätmesoojuse üle sissetulevale põlemisõhule.

K2: Miks on põlemisõhu eelsoojendamine oluline?

See parandab põlemise tõhusust ja vähendab kütusekulu.

3. küsimus: Kus kasutatakse õhu eelsoojendusplaate?

Kateldes, ahjudes, põletusahjudes, elektrijaamades ja tööstuslikes küttesüsteemides.

K4: Milliseid materjale kasutatakse õhueelsoojendusplaatide jaoks?

Tavaliselt süsinikterasest, legeeritud terasest, roostevabast terasest või emailitud terasest.

K5: Kuidas õhueelsoojendusplaadid ebaõnnestuvad?

Levinumad põhjused on korrosioon, määrdumine, erosioon ja termiline väsimus.

K6: Kas kulunud õhueelsoojendusplaatide asendamine võib parandada tõhusust?

Jah - kahjustatud või määrdunud plaadid võivad oluliselt vähendada soojustagastuse tõhusust.

Kokkuvõte

Õhu eelsoojendusplaadi ülesanne on võtta tagasi heitgaaside jääksoojus ja anda see energia sissetulevale põlemisõhule. See parandab põlemise tõhusust, vähendab kütusekulu, vähendab heitkoguseid ja parandab soojussüsteemi üldist jõudlust. Kuna õhueelsoojendusplaat on üks olulisemaid soojuse taaskasutamise komponente kateldes ja tööstuslikes küttesüsteemides, mõjutab see otseselt käitamise tõhusust ja tehase ökonoomsust.

Tööstusettevõtjate jaoks on plaadi õige konstruktsiooni, materjali ja hooldusstrateegia valimine oluline, et maksimeerida õhu eelsoojendi jõudlust ja kasutusiga.