Kāds ir gaisa priekšsildītāja plāksnes mērķis?

Abstrakts

An gaisa priekšsildītāja plāksne ir svarīgs komponents gaisa priekšsildīšanas sistēmās, kas atgūst izplūdes gāzu izplūdes siltumu un nodod to ienākošajam sadegšanas gaisam, pirms tas nonāk katlā, krāsnī, krāsnī vai rūpnieciskajā deglī.

Paaugstinot sadegšanas gaisa temperatūru ar izplūdes gāzu atlikuma siltumu, gaisa priekšsildītāja plāksnes var ievērojami uzlabot termisko efektivitāti, samazināt degvielas patēriņu, stabilizēt sadegšanu un samazināt kopējās emisijas.

Saskaņā ar literatūru par katlu projektēšanu un rūpniecisko siltuma atgūšanu, pareizi projektētas gaisa priekšsildītāja sistēmas var uzlabot sadegšanas efektivitāti par vairākiem procentpunktiem, tādējādi panākot ievērojamu enerģijas ietaupījumu liela mēroga siltumapgādes operācijās. Gaisa priekšsildītāja plākšņu ģeometrija, materiālu izvēle un plākšņu konfigurācija tieši ietekmē siltuma pārvades efektivitāti, spiediena kritumu, izturību pret aizsērēšanu un kalpošanas laiku.

Atsauces literatūra / avoti:

• Tvaiks: Tā ražošana un izmantošana - Babcock & Wilcox
• Rūpniecisko apkures katlu siltuma atgūšana Inženierzinātņu rokasgrāmatas
• Termiskās konstrukcijas atsauces reģeneratīvajiem un rekuperatīvajiem gaisa priekšsildītājiem

Kāds ir gaisa priekšsildītāja plāksnes mērķis?

Gaisa priekšsildītāja plātnes galvenā funkcija ir no karstām izplūdes vai dūmgāzēm iegūtā siltuma nodošana ienākošajam sadegšanas gaisam, kas pēc tam nonāk sadegšanas kamerā. Tas uzlabo sadegšanas efektivitāti, samazina kurināmā patēriņu un uzlabo apkures katlu, krāšņu un rūpniecisko apkures sistēmu siltumtehnisko efektivitāti.

Vienkārši runājot:

Gaisa priekšsildītāja plāksne palīdz rūpnieciskajām apkures sistēmām pārstrādāt siltumu, kas citādi tiktu izšķiests, lai priekšsildītu sadegšanas gaisu.

Tā kā degšanas gaiss deglī nonāk augstākā temperatūrā, degvielai ir nepieciešams mazāk enerģijas, lai sasniegtu vēlamo liesmas temperatūru, un tādējādi degšana ir efektīvāka.

Kas ir gaisa priekšsildītāja plāksne?

Gaisa priekšsildītāja plāksne ir siltummainis, kas uzstādīts gaisa priekšsildītāja mezglā. Tā veido galveno siltuma apmaiņas virsmu, kas nodrošina siltuma apmaiņu starp:

• karstās dūmgāzes/izplūdes gāzes, kas izplūst no sadedzināšanas sistēmas; un
• auksts sadegšanas gaiss, kas ieplūst degļa sistēmā.

Atkarībā no gaisa priekšsildītāja konstrukcijas plāksne var būt plakana, gofrēta, profilēta vai īpaši reljefa.

Gaisa priekšsildītāja plāksnes plaši izmanto:

• sadzīves katli
• spēkstacijas
• cementa krāsnis
• tērauda krāsnis
• atkritumu sadedzināšanas iekārtas
• termiskās eļļas sildītāji
• rūpnieciskie degļi

Kādēļ rūpnieciskajās sistēmās ir svarīgas gaisa priekšsildītāja plāksnes?

Bez siltuma atgūšanas izplūdes gāzes bieži vien atstāj siltumapgādes sistēmas ar ievērojamu atlikušo enerģiju. Ļaujot šim siltumam izplūst, tiek tērēts kurināmais un samazinās sistēmas efektivitāte.

Gaisa priekšsildītāja plāksnes atrisina šo problēmu, atgūstot daļu šīs siltumenerģijas.

Galvenie funkcionālie ieguvumi:

• Atkritumu siltuma reģenerācija
• Uzlabot sadegšanas efektivitāti
• Samazināt degvielas patēriņu
• Zemākas ekspluatācijas izmaksas
• Samazināt dūmgāzu zudumus
• Uzlabot degļa stabilitāti
• Samazināt emisijas
• Palielināt kopējo katla/kurtuves efektivitāti

Kā darbojas gaisa priekšsildītāja plāksne?

Gaisa priekšsildītāja plāksne darbojas kā siltumnesējs.

Darbības princips:

1. solis: Karstās dūmgāzes nonāk siltuma atgūšanas sekcijā.

Pēc sadegšanas augstas temperatūras dūmgāzes iziet no sadegšanas kameras un nonāk gaisa priekšsildītājā.

2. solis: Siltuma pārnese uz plāksnes virsmas

Dūmgāzēm saskaroties ar gaisa priekšsildītāja plāksnes virsmu, siltumenerģija tiek nodota metāla plāksnei.

3. solis: Ieplūstošais gaiss plūst pāri pretējā pusē.

Aukstais sadegšanas gaiss plūst pāri vai caur plāksnes konstrukcijas pretējo pusi.

4. solis: Plāksne nodod siltumu gaisam.

Uzkarsētā plāksne novada siltumenerģiju ienākošajā gaisa plūsmā.

5: Degšanas kamerā tiek padots iepriekš uzsildīts gaiss.

Siltāks sadegšanas gaiss nonāk degļos/kurināmajā, uzlabojot aizdegšanos un sadegšanas efektivitāti.

Gaisa priekšsildītāja plātnes funkcionālā nozīme siltuma sistēmās

Gaisa priekšsildītāja plāksnes galvenie mērķi

1. Uzlabot sadegšanas efektivitāti

Priekšsildot degšanas gaisu, tas deg pilnīgāk un vienmērīgāk.

Ieguvumi:

• Ātrāka aizdedze
• Labāka liesmas stabilitāte
• Uzlabota degvielas un gaisa sajaukšana
• Pilnīgāka degvielas sadegšana

2. Samazināt degvielas patēriņu

Tā kā ieplūstošais gaiss jau ir silts, ir nepieciešams mazāk degvielas, lai sasniegtu vēlamo sadegšanas temperatūru.

• Lai sasniegtu vēlamo sadegšanas temperatūru, ir nepieciešams mazāk degvielas.
• Palielinās katla/kurtuves efektivitāte
• Pat neliels efektivitātes pieaugums var radīt ievērojamus ietaupījumus lielās iekārtās.

3. Mazāki izplūdes siltuma zudumi

Gaisa priekšsildītāja plāksnes samazina skursteņa/dūmvada temperatūru, atņemot izmantojamo siltumu.

4. Samazināt emisijas

Labāka sadegšana var samazināt:

• CO
• Nesadedzināti ogļūdeņraži
• Degvielas atkritumi

5. Palielināt sistēmas jaudu

Dažās sistēmās ar iepriekš uzsildītu sadegšanas gaisu var panākt lielāku siltumjaudu.

Gaisa priekšsildītāja plākšņu veidi

Gaisa priekšsildītāja plāksnes ir būtiskas sastāvdaļas siltuma nodošanai reģeneratīvajos un rekuperatīvajos gaisa priekšsildītājos. Dažādi plākšņu profili un struktūras ir izstrādātas, lai optimizētu siltuma apmaiņas efektivitāti, spiediena kritumu un izturību pret aizsērēšanu atkarībā no ekspluatācijas apstākļiem.¹.

1. Plakanās plāksnes

• Vienkāršākais konstrukcijas dizains ar gludu virsmas ģeometriju
• Piemērots lietojumiem ar zemu piesārņojuma līmeni un zemu spiediena kritumu.
• Vieglāka ražošana un apkope

2. Gofrētas plāksnes

• Viļņaini vai viļņaini virsmas raksti
• Palielināt turbulenci, lai uzlabotu siltuma pārneses efektivitāti
• Bieži izmanto augstas efektivitātes siltuma atgūšanas sistēmās.

3. Groza tipa plāksnes

• Uzstādīts reģeneratīvo gaisa priekšsildītāju modulārajos grozos
• ērta nomaiņa un apkope
• Plaši izmanto komunālo pakalpojumu katlos un termoelektrostacijās.

4. Profilētas/formētas siltumnesēja plāksnes

• Izstrādāts ar optimizētu reljefu vai formētiem rakstiem
• Izstrādāts, lai uzlabotu siltuma efektivitāti un samazinātu spiediena zudumus.
• Izmanto sarežģītās rūpnieciskās siltuma atgūšanas iekārtās

Bieži sastopamie gaisa priekšsildītāja plākšņu dizaini

Gaisa priekšsildītāja plākšņu materiālu izvēle

Lai nodrošinātu termisko efektivitāti, izturību pret koroziju un ilgu kalpošanas laiku, ir svarīgi izvēlēties piemērotu plākšņu materiālu.

Galvenie atlases faktori:

1. Darba temperatūra

Augstākām temperatūrām ir nepieciešami karstumizturīgi sakausējumi vai uzlabotas tērauda markas.

2. Kodīga vide

Sēra savienojumi, skābie kondensāti un dūmgāzu sastāvs ietekmē materiālu izvēli.

3. Nodiluma un erozijas apstākļi

Ar putekļiem piesātinātām gāzes plūsmām var būt nepieciešami nodilumizturīgi materiāli.

4. Izmaksu un veiktspējas līdzsvars

Materiālam jāatbilst veiktspējas prasībām, vienlaikus saglabājot ekonomisko dzīvotspēju.

Kopējie materiāli

1. Oglekļa tērauds

• Ekonomisks un plaši izmantots
• Piemērots standarta temperatūras un zemas korozijas lietojumiem.

Priekšrocības:

• Zemas izmaksas
• Laba formējamība
• Viegla izgatavošana

2. Corten/izturīgs tērauds

• Uzlabota izturība pret koroziju salīdzinājumā ar standarta oglekļa tēraudu
• Bieži sastopams vidēji smagā dūmgāzu vidē

3. Nerūsējošais tērauds

• Lieliska izturība pret koroziju un oksidāciju
• Piemērots skarbiem vai ļoti mitriem darba apstākļiem.

Kopējās pakāpes:

SS304, SS316 un SS310 augstākām temperatūrām.

4. Tērauds ar emaljas pārklājumu

Oglekļa tērauda substrāts ar pret koroziju izturīgu emaljas pārklājumu. Plaši izmantots reģeneratīvo gaisa priekšsildītāju aukstā gala grozos.

Ieguvumi:

Lieliska izturība pret skābes rasas punkta koroziju.

5. Leģētais tērauds/ karstumizturīgais tērauds

Izmanto ekstrēmās temperatūrās. Nodrošina izcilas termiskās un mehāniskās īpašības.

Galvenie konstrukcijas faktori, kas ietekmē gaisa priekšsildītāja plāksnes veiktspēju

Gaisa priekšsildītāja plākšņu veiktspēja tieši ietekmē siltuma atgūšanas efektivitāti, katla darbību un kopējo sistēmas enerģijas patēriņu. Plākšņu darbības efektivitāti reālos apstākļos nosaka vairāki konstrukcijas mainīgie lielumi.

1. Plākšņu profila ģeometrija

Gofrējuma dziļums, slīpums un reljefa raksts ietekmē gaisa plūsmas turbulenci.

Optimizētā ģeometrija uzlabo siltuma pārneses efektivitāti, vienlaikus kontrolējot spiediena kritumu.

2. Materiālu izvēle

Materiāla siltumvadītspēja ietekmē siltuma pārvades veiktspēju

Korozijas un nodilumizturība nosaka ilgmūžību.

3. Plākšņu biezums

Plānākas plāksnes uzlabo siltuma pārnesi, savukārt biezākas plāksnes uzlabo mehānisko izturību un kalpošanas laiku. Ļoti svarīgi ir atrast pareizo līdzsvaru starp efektivitāti un izturību.

4. Siltuma pārneses virsmas laukums

Lielāka efektīvā virsma palielina siltumapmaiņas jaudu, taču tā jāoptimizē, lai izvairītos no pārmērīgas gaisa plūsmas pretestības.

5. Gāzes plūsmas sadalījums

Nevienmērīga plūsma var izraisīt lokālu pārkaršanu vai nepietiekamu veiktspēju.

Pareiza grozu un kanālu konstrukcija uzlabo sadales vienmērīgumu.

6. Darbības vide

Jāņem vērā darbības vide, tostarp:

• Temperatūras diapazons
• Dūmgāzu sastāvs
• Putekļu/pelnu koncentrācija
• Mitruma un skābā rasas punkta apstākļi Darbības vide
• Temperatūras diapazons
• Dūmgāzu sastāvs
• Putekļu/pelnu koncentrācija
• Mitruma un skābā rasas punkta apstākļi

Biežāk sastopamās problēmas, kas ietekmē gaisa priekšsildītāja plāksnes

Laika gaitā gaisa priekšsildītāja plākšņu veiktspēja var pasliktināties skarbos ekspluatācijas apstākļos.

1. Korozija

Skābie kondensāti, sēra savienojumi un mitrums.

Bieži sastopams aukstās gala sekcijās

2. Pelnu un putekļu piesārņojums

Nogulsnes samazina siltuma apmaiņas efektivitāti un palielina spiediena kritumu un gaisa plūsmas pretestību.

3. Erozija un abrāzija

Augsta ātruma, ar daļiņām piesātināta gāze nodilst plākšņu virsmas, izraisot to retināšanos un struktūras bojājumus.

4. Plākšņu deformācija

Termiskā spriedze vai mehāniskā slodze var deformēt plāksnes, samazinot blīvējuma efektivitāti un gaisa plūsmas efektivitāti.

5. Gaisa noplūde

Bojāti blīvējumi vai plākšņu deformācija palielina noplūdes rādītājus, samazinot siltuma efektivitāti un katla darbību.

6. Bloķēšana/aizbloķēšana

Spēcīgi aizsērējumi var daļēji vai pilnībā bloķēt gāzu eju, izraisot ievērojamus veiktspējas zudumus un spiediena nelīdzsvarotību.

Biežākie gaisa priekšsildītāja plākšņu bojājumu veidi

Uzturēšanas labākā prakse

Pareiza apkope var ievērojami pagarināt gaisa priekšsildītāja plākšņu kalpošanas laiku un saglabāt sistēmas efektivitāti.

1. Veikt regulāras pārbaudes 

Uzraudzīt koroziju, nodilumu, deformāciju un piesārņojumu, kā arī noteikt agrīnas darbības pasliktināšanās pazīmes.

2. Īstenot regulāru tīrīšanu

Periodiski noņemiet pelnu, kvēpu un putekļu nogulsnes.

Vajadzības gadījumā izmantojiet kvēpu pūtējus, mazgāšanu ar ūdeni vai mehānisko tīrīšanu.

3. Noplūdes rādītāju uzraudzība

Sekojiet blīvējumu nodiluma un noplūdes tendencēm

Nekavējoties salabojiet vai nomainiet blīves

4. Proaktīvi nomainiet bojātās plāksnes

Negaidiet pilnīgu neveiksmi. Plānoto pārtraukumu laikā nomainiet stipri sarūsējušas, deformētas vai erodētas plāksnes.

5. Darba apstākļu optimizēšana

Ja iespējams, uzturiet dūmgāzu temperatūru virs skābes rasas punkta.

Samazināt pārmērīgu putekļu noslodzi augšup pa straumi.

6. Veiciet detalizētu servisa uzskaiti

Izsekojiet pārbaužu datus, tīrīšanas intervālus un nomaiņas vēsturi, lai atbalstītu prognozējamās tehniskās apkopes plānošanu.

Bieži uzdotie jautājumi par gaisa priekšsildītāja plāksni

1. jautājums: Ko dara gaisa priekšsildītāja plāksne?

Tā nodod izplūdes gāzu izplūdes siltumu ienākošajam sadegšanas gaisam.

2. jautājums: Kāpēc ir svarīgi iepriekš uzsildīt degšanas gaisu?

Tas uzlabo sadegšanas efektivitāti un samazina degvielas patēriņu.

3. jautājums: Kur tiek izmantotas gaisa priekšsildītāja plāksnes?

Katlos, krāsnīs, krāsnīs, spēkstacijās un rūpnieciskās apkures sistēmās.

4. jautājums: Kādi materiāli tiek izmantoti gaisa priekšsildītāja plāksnēm?

Parasti oglekļa tērauds, leģētais tērauds, nerūsējošais tērauds vai tērauds ar emaljas pārklājumu.

5. jautājums: Kā bojājas gaisa priekšsildītāja plāksnes?

Biežākie iemesli ir korozija, aizsērēšana, erozija un termiskais nogurums.

6. jautājums: Vai nolietotu gaisa priekšsildītāja plākšņu nomaiņa var uzlabot efektivitāti?

Jā - bojātas vai aizsērējušas plāksnes var ievērojami samazināt siltuma atgūšanas efektivitāti.

Secinājums

Gaisa priekšsildītāja plāksnes mērķis ir atgūt izplūdes gāzu izplūdes siltumu un nodot šo enerģiju ienākošajam sadegšanas gaisam. Tas uzlabo sadegšanas efektivitāti, samazina degvielas patēriņu, samazina emisijas un uzlabo siltumapgādes sistēmas kopējo veiktspēju. Tā kā gaisa priekšsildītāja plāksne ir viens no svarīgākajiem siltuma atgūšanas komponentiem apkures katlos un rūpnieciskās apkures sistēmās, tā tieši ietekmē darbības efektivitāti un iekārtas ekonomiku.

Rūpniecības uzņēmumiem pareizas konstrukcijas, materiāla un apkopes stratēģijas izvēle ir būtiska, lai maksimāli palielinātu gaisa priekšsildītāja veiktspēju un kalpošanas laiku.