三分仓回转再生式空气预热器漏风设计计算模型

第48卷第4期 20l2年2月 机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 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 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 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． 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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