Hava Ön Isıtıcı Kılavuzu: Türler, Verimlilik ve Seçim İpuçları

Hava Ön Isıtıcısı Ne Yapar ve Kazan Sisteminde Nerede Oturur?

Kömür, gaz veya biyokütle yakıtlı bir kazanda, baca gazı fırından çok yüksek sıcaklıkta çıkar ve kızdırıcı, yeniden ısıtıcı ve ekonomizer tüp gruplarından geçerken yavaş yavaş ısıyı bırakır. Ekonomizer çıkışına ulaştığında gaz genellikle hala aynı seviyededir. 250–350°C yakıtın orijinal enerji içeriğinin anlamlı bir kısmını bacaya doğru taşır. Bir hava ön ısıtıcısı, bu gaz yolundaki son ısı geri kazanım cihazı olarak, indüklenen çekiş fanı ve bacadan hemen önce konumlandırılır ve görevi, gaz boşaltılmadan önce kalan enerjinin mümkün olduğu kadar çoğunu yakalamaktır. Aynı ünitenin diğer tarafında, cebri çekiş fanı tarafından çekilen ortamdaki yanma havası - genellikle yaklaşık 20–30°C — ön ısıtıcıdan geçer ve baca gazının verdiği ısıyı alır.

Bunun ardındaki enerji dengesi basittir ve kazan mühendisliği uygulamalarında iyice yerleşmiştir: kabaca her 20°C Yanma havası sıcaklığının artmasıyla genel kazan verimliliği yaklaşık olarak artar. yüzde 1 puan Çünkü aynı buhar çıkışına ulaşmak için daha az yakıtın yakılması gerekir. Doğrudan yakıt tasarrufunun ötesinde, önceden ısıtılmış hava aynı zamanda daha tam yanmayı da destekler; bu, sıcak havanın hem kömürü kurutmak hem de brülöre taşımak için kullanıldığı pulverize kömür kazanları için özellikle önemlidir. Daha iyi yanma, külde daha az yanmamış karbon ve daha düşük karbon monoksit oluşumu anlamına gelir; bu da emisyon uyumluluğu ve kazan temizliği açısından önemli faydalar sağlar.

Mühendislerin dikkatle yönetmesi gereken bir tasarım ödünleşimi vardır. Baca gazı, hava ön ısıtıcısının içinde daha da soğutuldukça, sıcaklığı asit çiğlenme noktasına (baca gazındaki kükürt trioksitten oluşan sülfürik asit buharının metal yüzeyler üzerinde yoğunlaşmaya başladığı nokta) yaklaşabilir. Bu, ekonomizer yerine hava ön ısıtıcısını düşük sıcaklıkta korozyon riskine en çok maruz kalan bileşen haline getirir ve soğuk uç malzemesi seçiminin (bu kılavuzda daha sonra ele alınacaktır) bu kadar önemli bir parça olmasının ana nedenidir. hava ön ısıtıcısı Belirli bir yakıt için.

Anahtar paket servisi: bir air preheater recovers the last practical increment of flue gas heat before the stack, and every 20°C of air preheat is worth approximately 1% of boiler efficiency — but the same cooling that creates this saving also concentrates corrosion risk at the unit's cold end.

Üç Ana Hava Ön Isıtıcı Tipi: Borulu, Rejeneratif ve Isı Borulu

Endüstriyel alıcılar araştırma yapıyor hava ön ısıtıcısı Genellikle her biri farklı bir ısı transfer mekanizması etrafında inşa edilmiş üç tasarım ailesiyle karşılaşılır.

Borulu (reküperatif) hava ön ısıtıcısı

Borulu bir hava ön ısıtıcısı, hareketli parçaları olmayan statik bir kabuk ve borulu ısı değiştiricidir. Baca gazı tipik olarak bir tüp kümesinin içerisinden akarken yanma havası çapraz akışla tüp demetinin dışından geçer ve metal tüp duvarının kendisi iki akışı ayıran ısı transfer yüzeyi görevi görür. Gaz ve hava yolları metal duvar haricinde fiziksel olarak birbirlerinden yalıtılmış olduğundan, iki akış arasındaki çapraz kirlenme (sızıntı) doğası gereği düşüktür, genellikle %1–3 . Bu, hassas alt akış emisyon ekipmanına sahip kazanlar gibi baca gazı akışına hava sızıntısının en aza indirilmesi gereken durumlarda boru şeklindeki tasarımı çekici kılar.

Rejeneratif (döner) hava ön ısıtıcısı

Genellikle Ljungström tipi ünite olarak adlandırılan rejeneratif hava ön ısıtıcısı, hem baca gazı hem de hava kanalları boyunca yavaşça dönen oluklu ısı depolama plakalarıyla dolu büyük bir rotor kullanır. Rotorun bir bölümü sıcak gaz akışından geçerken ısıyı emer; aynı bölüm hava akımına döndüğünde depolanan ısıyı gelen yanma havasına verir. Bu sürekli depolama ve bırakma döngüsü, rejeneratif ünitelere boyutlarına göre kompakt bir ayak izi ve güçlü bir ısı transferi performansı sağlar, ancak sektörler arasındaki dönen contalar kaçınılmaz olarak bir miktar havanın baca gazı tarafına sızmasına izin verir. %5–12 ve rotorun zamanla termal bozulması, eğer contalar korunmazsa bu boşluğu daha da genişletebilir.

Isı borusu hava ön ısıtıcısı

Isı borusu hava ön ısıtıcısı, yukarıdaki her iki tasarımın özelliklerini birleştirir. Her borunun evaporatör ucu baca gazı kanalına ve kondansatör ucu ayrı hava kanalına oturacak şekilde düzenlenmiş, her biri vakum altında küçük bir çalışma sıvısı yükü içeren, kapalı, kanatlı ısı borularından oluşan bir grup kullanır. Sıcak uçta emilen ısı, çalışma akışkanını buharlaştırır, buhar soğuk uca gider ve yanma havasına ısı vererek yoğunlaşır ve yoğunlaşan akışkan, döngüyü tekrarlamak için yerçekimi veya fitilleme yoluyla sıcak uca geri döner. Gaz ve hava kanalları fiziksel olarak ayrı kaldığı ve yalnızca yalıtılmış boru duvarları ile birbirine bağlandığı için, bir ısı borusu hava ön ısıtıcısı, faz değiştirme aktarım mekanizması ve uzatılmış kanat yüzeyi sayesinde, yüzey alanı birimi başına genellikle düz borulu tasarımdan daha yüksek bir ısı transfer katsayısı elde ederken sızıntıyı boru tipi seviyelere yakın tutar. Ek bir pratik avantaj ise ısı borusu demetlerinin modüler olmasıdır: bireysel sıralar genellikle tüm üniteyi sökmeden incelenebilir, temizlenebilir veya değiştirilebilir; bu, en soğuk sıraların en hızlı şekilde kirlendiği veya paslandığı yüksek kükürtlü yakıtlarda kullanışlıdır.

Anahtar paket servisi: Boru şeklindeki ve ısı borulu hava ön ısıtıcıları, dönen contalara sahip olmama gibi düşük sızıntı avantajını paylaşırken, rejeneratif üniteler daha küçük bir ayak izi ve güçlü kompakt ısı transferi performansı için daha yüksek sızıntıyı tercih eder.

Isı Borusu Hava Ön Isıtıcılarının Geleneksel Tasarımlara Karşı Performansı

Bir hava ön ısıtıcısından çıkan baca gazının çıkış sıcaklığı, ünitenin ne kadar ısıyı geri kazandığının en net göstergelerinden biridir, çünkü bacada gazda kalan her derece, faydalı önceden ısıtılmış havaya dönüştürülmemiş enerjidir. Bir hava ön ısıtıcı üreticisinin tekliflerini karşılaştıran alıcılar genellikle her tasarımın çıkış sıcaklığını pratik olarak ne kadar düşük tutabildiğini sorarak başlarlar, çünkü daha düşük bir çıkış sıcaklığı genellikle, kullanılan yakıtın asit çiğlenme noktasına uyulması koşuluyla daha yüksek bir ısı geri kazanım verimliliği anlamına gelir. Ancak daha düşük bir çıkış sıcaklığına ulaşmak bedava değildir, çünkü genellikle ya daha büyük bir ısı transfer yüzeyi ya da daha etkili bir transfer mekanizması gerektirir; bunların her ikisi de sermaye ayak izini ve bakım planlamasını etkiler. Aşağıdaki tablo, üniteye giren 320°C'lik ortak temel giriş sıcaklığından başlayarak, yukarıda açıklanan üç ön ısıtıcı türü için tipik baca gazı çıkış sıcaklıklarını göstermektedir. Bu rakamlar, tek bir özel kurulumdan ziyade genel endüstriyel kazan uygulamasından elde edilen temsili aralıklardır ve gerçek performans, kazan yüküne, yakıt tipine ve ön ısıtıcı boyutuna bağlıdır.

Gösterge karşılaştırması, baca gazını yaklaşık 165°C Orta ısı transfer katsayısını ve gaz ile hava arasındaki tek transfer yolu olarak metal bir duvara olan güveni yansıtır. Rejeneratif hava ön ısıtıcısı yaklaşık 100°C daha düşük bir çıkış sıcaklığına ulaşır. 110°C çünkü dönen ısı depolama matrisi, kompakt bir hacim içinde çok geniş bir etkili yüzey alanı sunarak, ona üç tasarım arasında en güçlü ham ısı geri kazanımını sağlar. Isı borusu hava ön ısıtıcısı, ikisi arasında yaklaşık olarak bulunur. 130°C faz değişimli ısı boruları ve uzatılmış kanat yüzeylerinin alan başına daha yüksek ısı transfer katsayısından faydalanırken, gaz ve hava kanalları birbirinden ayrı olarak yalıtılmış kaldığı için sızıntıyı hala boru seviyelerine yakın tutuyor. Yüksek kükürtlü kömür yakan bir tesis için bu orta konum bir avantaj olabilir: Isı borusu tasarımı, rejeneratif ünitenin döner contalarının yol açtığı yüksek hava sızıntısını devralmadan, düz borulu üniteye göre anlamlı derecede daha fazla ısı geri kazanır. Bunun tersine, yakıt sülfür içeriğinin çok düşük olduğu ve sızıntı toleransının daha az kritik olduğu durumlarda, rejeneratif hava ön ısıtıcısının daha düşük çıkış sıcaklığı, üç seçenek arasında en güçlü ham verimlilik rakamına dönüşebilir. Belirli bir yakıtın kükürt içeriği için çıkış sıcaklığının çok düşük tutulmasının, soğuk uçta asit çiğlenme noktası korozyonu riskini artırdığını, dolayısıyla pratik minimum çıkış sıcaklığının ekipman tasarımı kadar yakıt kimyasının da bir fonksiyonu olduğunu belirtmekte fayda var. Kazan mühendisleri genellikle kömürle çalışan üniteleri yaklaşık 120°C'nin üzerinde tutar ve daha temiz gazla çalışan birimlerin 90–100°C'ye yakın çalışmasına izin verir. Deneyimli bir hava ön ısıtıcı tedarikçisi, ısı geri kazanımını izolasyonda optimize etmek yerine, soğuk uç malzemesini boyutlandıracak ve çıkış sıcaklığını birlikte hedefleyecektir. Isı borusu hava ön ısıtıcısının kanatlı modülleri sıra sıra değiştirilebildiğinden, tesisler bazen özellikle en soğuk sıralara biraz daha fazla korozyona dayanıklı malzeme yerleştirir; bu, tüm ünitenin korozyon cezası olmadan genel ünitenin rejeneratif tasarımın geri kazanım performansına daha da yakınlaştırılmasına olanak tanır. Genel olarak bu karşılaştırma, hangi hava ön ısıtıcı tipinin belirli bir yakıt ve görev döngüsüne en iyi şekilde uyduğunu daraltırken en yararlı başlangıç ​​noktalarından biridir.

Nerede Hava Ön Isıtıcıları Endüstride Kullanılıyor

Hava ön ısıtıcıları tek bir sektörle sınırlı değildir; bir yanma sürecinin, geri kazanılmaya değer olacak kadar sıcak baca gazı ürettiği her yerde ortaya çıkarlar. Enerji üretimi en büyük tek uygulama olmaya devam ediyor çünkü şebeke ve bağlı güç kazanları sürekli olarak yüksek yükte çalışıyor, bu da kazanılan her yüzdelik verimlilik puanının yıllık değerini maksimuma çıkarıyor. Geriye kalan talebin çoğunu, kendi fırınları olan ağır endüstriler (metalurji, kimyasal işleme ve inşaat malzemeleri imalatı) oluşturmaktadır ve her biri kendi baca gazı özelliklerine ve korozyon hususlarına sahiptir. Bu tipik dağılımı anlamak, hava ön ısıtıcı üreticilerinin neden tek bir standart ürün yerine bu kadar geniş bir konfigürasyon yelpazesi sunduklarını açıklamaya yardımcı olur. Aşağıdaki grafik, tek bir özel veri seti yerine genel endüstriyel dağıtım modellerine dayalı olarak kurulu hava ön ısıtıcı kapasitesinin son kullanım sektörüne göre temsili bir tahsisini ortaya koymaktadır.

Enerji üretimi yaklaşık olarak %32 Sürekli çalışan bir ünitede yüzde bir puanlık verimlilik kazancının bile önemli bir yıllık yakıt tasarrufuna katkıda bulunduğu, büyük kömür ve gaz yakıtlı yardımcı kazanlar tarafından tahrik edilen tipik hava ön ısıtıcı dağıtımı. Metalurji ve çelik yaklaşık olarak temsil eder %26 Baca gazı atık ısı geri kazanımının hem yakıt ekonomisini iyileştirdiği hem de fırın sıcaklık kontrolünü stabilize etmeye yardımcı olduğu yüksek fırınları, yeniden ısıtma fırınlarını ve tavlama hatlarını kapsar. Kimyasal ve petrokimyasal işleme birbirine yakındır %19 toplamın; Global Market Insights'a göre, kimyasal atık ısı geri kazanım ekipmanı segmenti tek başına 200.000'den fazla değere sahipti. 11 milyar ABD doları 2025 yılında bu sektördeki baca gazı geri kazanım ekipmanına dayalı proses ısıtıcıları ve kazanlarının ölçeğini yansıtıyor. Çimento fırınları ve cam eritme fırınları da dahil olmak üzere inşaat malzemeleri imalatı, %14 Atık ısı geri kazanımının hem enerji maliyeti kontrolü hem de emisyon azaltma hedefleriyle yakından bağlantılı olduğu yer. Geriye kalan kabaca %9 kağıt hamuru ve kağıt, gıda işleme, tekstil terbiye ve daha küçük kazanlar çalıştıran ancak yine de kendi ölçeklerine göre boyutlandırılmış bir endüstriyel hava ön ısıtıcısından yararlanan diğer proses endüstrilerini kapsar. Grand View Research'e göre, hava ön ısıtıcılarının ana ekipman kategorilerinden biri olduğu daha geniş atık ısı geri kazanım sistemleri pazarının kabaca 2019'dan bu yana büyümesi bekleniyor. 55 milyar ABD doları 2023'te birden fazla 100 milyar ABD doları 2030 yılına kadar, büyük ölçüde bu grafikte gösterilen aynı sanayi sektörlerinin yönlendirdiği, enerji verimliliği ve emisyon hedeflerini sıkılaştıran bir gidişat. Bir hava ön ısıtıcı tedarikçisi için, talebin sektörler arasındaki bu dağılımı aynı zamanda ekipmanın genellikle nispeten temiz doğal gaz egzozundan kömür yakıtlı kazanlardan ve sinterleme operasyonlarından kaynaklanan yüksek partiküllü, yüksek kükürtlü akışlara kadar çok farklı baca gazı kimyalarına göre tasarlanması gerektiği anlamına gelir. Bu kılavuzda daha sonra tartışılacak olan doğru tür ve malzeme kombinasyonunun seçilmesinin başlık verimlilik numarası kadar önemli olmasının nedeni tam da bu farklılıktır.

Isı Dengesi: Bir Hava Ön Isıtıcısının Gerçekte Ne Kadar Baca Gazı Isısını Geri Kazandığı

Hava ön ısıtıcısının gerçek katkısını anlamak için ön ısıtıcının izolasyonu yerine kazanın tam ısı dengesine bakmak yardımcı olur. Her kazan, ne kadar iyi tasarlanmış olursa olsun, yakıt enerjisinin bir kısmını bacadan kaybeder ve bir tesis mühendisi için pratik soru, bu kaybın ne kadarının ekonomik olarak ve hangi ekipmanla geri kazanılabileceğidir. Bir ekonomizör tipik olarak kazan besleme suyunu ön ısıtarak baca gazı ısısının önemli bir kısmını geri kazanır ve bir hava ön ısıtıcısı da yanma havasını ön ısıtarak bunun üzerine ek bir pay geri kazandırır. Bu iki cihaz aynı baca gazı yolu boyunca seri olarak çalıştığı için, hava ön ısıtıcısının hala yakalayabildiği miktar kısmen önündeki ekonomizerin ne kadar havayı çıkardığına bağlıdır. Aşağıdaki grafik bir temsilci için bu ilişkiyi göstermektedir 130 ton/saat Endüstriyel kazan, hava ön ısıtıcısı takılı olmadığında geri kazanılan toplam ısıyı, aynı ekonomizerin aşağı akışına eklenen üç hava ön ısıtıcısı konfigürasyonuyla karşılaştırır.

Hiçbir hava ön ısıtıcısı monte edilmediğinde, bu temsili kazan yaklaşık olarak geri kazanılır. Çalışma saati başına 14 gigajoule yalnızca ekonomizerden geçer ve kalan tüm baca gazı ısısı kullanılmadan bacadan çıkar. Boru şeklinde bir hava ön ısıtıcısının eklenmesi, geri kazanılan toplam ısıyı kabaca artırır Saatte 23 gigajoule , katkıda bulunmak saatte 9 gigajoule ekonomizerin payının üstünde. Rejeneratif hava ön ısıtıcısı bu karşılaştırmada en fazla geri kazanımı sağlayarak toplam geri kazanılan ısıyı yaklaşık Saatte 27 gigajoule , önceki gösterge karşılaştırmasında gösterilen daha düşük baca gazı çıkış sıcaklığıyla tutarlıdır. Isı borusu hava ön ısıtıcısı yaklaşık olarak arkada yer alır. Saatte 26 gigajoule Bu, geri kazanım performansının rejeneratif tasarıma yaklaştığını ve daha önce tartışıldığı gibi döner conta sistemiyle gelen daha yüksek hava sızıntısını önlediğini doğruluyor. Göreceli olarak bu, üç hava ön ısıtıcı türünden herhangi birinin kurulumunun, yalnızca ekonomizer kullanımına kıyasla geri kazanılan toplam baca gazı ısısını kabaca iki katına çıkarması anlamına gelir; bu nedenle hava ön ısıtıcıları, mevcut bir kazan için mevcut olan en uygun maliyetli verimlilik yükseltmelerinden biri olarak kabul edilir. Bu tablodaki belirli sayıların farklı kapasiteye, yakıt tipine veya mevcut ekonomizer boyutuna sahip kazanlar için değişeceğini belirtmekte fayda vardır; bu nedenle bunlar, herhangi bir tesis için bir garantiden ziyade, konfigürasyonlar arasındaki göreceli modeli açıklayıcı olarak okunmalıdır. Kazan kapasitesinin, geri kazanılan bu ısının mutlak değeri üzerinde güçlü bir etkisi vardır: Yılda aynı sayıda saat çalıştıran daha büyük bir kazan, aynı yüzde puanlık verimlilik kazancıyla orantılı olarak daha büyük yakıt tasarrufu sağlayacaktır. Yenilemeyi değerlendiren tesisler için bu ısı dengesi görünümü genellikle tek başlık verimlilik yüzdesinden daha bilgilendiricidir çünkü hava ön ısıtıcısı bile kurulmadan önce mevcut baca gazı enerjisinin ne kadarının yakalandığını ve dolayısıyla gerçekçi olarak ne kadar daha fazla kazancın mevcut olduğunu açıkça ortaya koyar. Deneyimli bir kazan havası ön ısıtıcısı üreticisi, tam olarak iki cihaz arasındaki bu seri ilişki nedeniyle, belirli bir hava ön ısıtıcısı boyutunu önermeden önce normal olarak mevcut ekonomizör performans verilerini isteyecektir.

Hava Ön Isıtıcı Borularında Korozyon, Kirlenme ve Malzeme Seçimi

Hava ön ısıtıcısını değerli kılan aynı soğutma işlemi aynı zamanda onun en önemli çalışma zorluğunu da yaratır. Baca gazı üniteden geçerken ve ısı kaybettikçe sıcaklığı asit çiğlenme noktasının altına düşebilir; bu, baca gazındaki kükürt trioksitin su buharı ile reaksiyona girmesiyle oluşan sülfürik asit buharının, soğuk metal yüzeyler üzerinde sıvı bir film olarak yoğunlaşmaya başladığı sıcaklıktır. Bu yoğunlaşmış asit, korunmasız karbon çeliğine saldırır ve ortaya çıkan korozyon ürünleri, uçucu kül ve kurumla birleşerek, gaz akışını daha da kısıtlayan ve ısı transferini azaltan yapışkan bir tortu oluşturur; bu, neredeyse tamamen ön ısıtıcının en soğuk sıralarında, gelen ortam havasının üniteyle ilk temas ettiği yere en yakın yerde yoğunlaşan birleşik bir korozyon ve kirlenme sorunudur.

Bu risk öngörülebilir bir yerde yoğunlaştığından, hava ön ısıtıcı üreticileri, ünitenin tamamını yeniden tasarlamak yerine öncelikle soğuk uçta malzeme seçimi yoluyla bu sorunu ele alıyor. Yaygın yaklaşımlar arasında, nispeten düşük malzeme maliyetiyle cam benzeri, aside dirençli bir bariyer sağlayan emaye kaplı karbon çelik borular; hafif asit maruziyeti altında stabil bir koruyucu oksit tabakası oluşturan hava koşullarına dayanıklı çelik (genellikle Corten tipi alaşımlar gibi ticari isimlerle anılır); orta ila yüksek kükürtlü yakıtlar için 304 veya 316L gibi östenitik paslanmaz çelik kaliteleri, daha yüksek malzeme ve imalat maliyetiyle daha güçlü korozyon direnci sunar; ve en ağır yüksek kükürtlü veya yüksek klorlu görevler için, en açıkta kalan boru-başlık bağlantılarında nikel bazlı alaşımlar veya nikel lehimli bağlantılar, çünkü sert lehimli bağlantılar tekrarlanan termal döngüler altında geleneksel kaynaklarda gelişebilen lokal saldırılara daha az eğilimlidir.

Isı borusu hava ön ısıtıcı demetleri modüler olduğundan, tesisler genellikle ünitenin tamamı yerine yalnızca en soğuk bir veya iki boru sırası için daha korozyona dayanıklı bir malzeme belirler; bu da malzeme maliyetini kontrol ederken en yüksek risk altındaki alanı korur. Bu sıra sıra malzeme sınıflandırmasını, tüm paketin genellikle tek bir malzeme olduğu boru şeklinde bir tasarımda başarmak daha zordur ve ısı depolama plakalarının her iki sıcaklık bölgesi boyunca döndüğü ve bu nedenle tüm sepet boyunca tek tip korumaya ihtiyaç duyduğu rejeneratif bir rotorda pratik değildir. Hangi hava ön ısıtıcı tasarımının kurulu olduğuna bakılmaksızın, kullanımdaki belirli yakıt kükürt içeriği için hesaplanan asit çiğlenme noktasına göre baca gazı çıkış sıcaklığının düzenli olarak izlenmesi, bu tür korozyonun gelişmesini ilk etapta önlemenin en etkili yolu olmaya devam etmektedir.

Anahtar paket servisi: Soğuk uç korozyonu, sülfürik asit yoğuşmasından kaynaklanır ve malzeme seçimi (yalnızca ön ısıtıcı tipi değil) bunu ekonomik olarak yönetmenin birincil aracıdır.

Bakım Uygulamasını Yakıt Türüne Eşleştirme

Bir hava ön ısıtıcısının bakım gereklilikleri, kazan boyutundan ziyade esas olarak yakıt tipine göre belirlenir, çünkü yukarıda açıklanan kirlenme ve korozyon mekanizmaları, buhar çıkışından ziyade kül içeriği ve kükürt içeriği ile ölçeklenir. Doğal gaz gibi temiz yanan yakıtlar çok az partikül kalıntısı bırakır ve nispeten düşük kükürt trioksit oluşumu sağlar, böylece ısı transfer yüzeyleri denetimler arasında uzun süre temiz kalır. Bunun aksine, kömür ve biyokütle gibi katı yakıtlar önemli miktarda uçucu kül üretir ve yüksek kükürtlü kömür durumunda, soğuk uçta daha agresif asit yoğunlaşması meydana getirir ve bunların her ikisi de temizlemeler arasındaki pratik aralığı kısaltır. Bu bakım aralığını her iki yönde de yanlış yapmak gerçek bir maliyet taşır: Aşırı temizlik iş gücü israfına neden olur ve planlanmamış arıza sürelerini artırır; az temizleme ise kirlenmenin birikmesine izin verir, bu da ünite genelinde basınç düşüşünü artırır, fan güç tüketimini artırır ve hava ön ısıtıcısının ilk etapta yakalamak için kurulduğu verimlilik kazancını kademeli olarak aşındırır. Aşağıdaki ısı haritası, beş yaygın yakıt türü ve üç ana hava ön ısıtıcı tasarımı için önerilen tipik temizleme aralıklarını ortaya koymaktadır.

Doğal gaz için, üç hava ön ısıtıcı tipinin tümü tipik olarak çalıştırılabilir. 18 ila 24 ay yakıt minimum düzeyde kül ve düşük kükürt trioksit ürettiğinden, tam temizlemeler arasında. Hafif akaryakıt bu süreyi kabaca kısaltır 9 ila 12 ay Aynı üç tasarımda, doğal gaza göre daha yüksek kükürt içeriğini yansıtıyor. Burada aşağıdaki gibi tanımlanan düşük kükürtlü kömür %1 kükürt ağırlıkça, aralıkları daha da aşağıya indirir 4 ila 6 ay Bu durum büyük ölçüde tek başına korozyondan ziyade uçucu kül yüklemesinden kaynaklanmaktadır. Kabaca yüksek kükürtlü kömür %1 kükürt aralıklarla sıkıştırılarak en sık dikkat gerektirir 2 ila 3 ay hem kirlenme hem de asit çiğlenme noktası korozyonu birlikte hızlandığından. Biyokütle yakıtları yüksek kükürtlü kömüre benzer bir aralıkta yer almaktadır. 2 ila 4 ay Kükürt içeriğinden ziyade, öncelikle yumuşama ve sıcak yüzeylere yapışma eğiliminde olan alkali bakımından zengin kül tarafından tahrik edilir. Bu karşılaştırmadaki her yakıt tipinde, rejeneratif hava ön ısıtıcısı sürekli olarak üç tasarımdan en kısa aralığa ihtiyaç duyar; bu, hem daha fazla partikül toplayan daha geniş etkili yüzey alanını hem de döner contalarının herhangi bir birikinti oluşumuna karşı ilave hassasiyetini yansıtır. Isı borusu hava ön ısıtıcısı genellikle boru şeklindeki tasarımın aralığına uyar veya biraz aşar ve özellikle biyokütle konusunda boru şeklinde olana göre mütevazı bir avantaj gösterir; bu endüstri deneyimi, tüm demeti sökmeden tek tek kanatlı sıraları temizleme veya değiştirme yeteneğine atfedilir. Anlamlı kül içeriğine sahip herhangi bir yakıt için çoğu kazan havası ön ısıtıcısı üreticisi, ünitenin, üç tasarımdan hangisinin kurulu olduğuna bakılmaksızın manuel incelemeler arasındaki aralığı uzatan, buhar veya basınçlı hava kullanan bir kurum üfleme sistemi ile eşleştirilmesini önerir. Yakıt kaynaklarını, örneğin doğal gazdan kömür karışımına değiştiren tesisler, fiziksel ekipman değişmese bile uygun aralık önemli ölçüde değişebileceğinden hava ön ısıtıcı bakım programlarını aynı anda gözden geçirmelidir.

Kazanınız için Hava Ön Isıtıcısı Nasıl Seçilir ve Boyutlandırılır

Doğru hava ön ısıtıcısının belirlenmesi, yalnızca kazanın isim plakası kapasitesinin yanı sıra, ünitenin hizmette göreceği baca gazı ve hava koşullarının da net bir resmiyle başlar. Bir hava ön ısıtıcısı tedarikçisi, bir tasarım önermeden önce genellikle aşağıdaki temel verileri talep edecektir:

1. Hava ön ısıtıcısının kurulacağı noktada, normalde ekonomizerden hemen sonra baca gazı akış hızı ve giriş sıcaklığı
2. Yakıt türü ve kükürt içeriği, minimum güvenli baca gazı çıkış sıcaklığını ve soğuk uç malzemesini belirlediğinden
3. Serbestçe seçilmek yerine genellikle brülör veya değirmen gereksinimlerine göre belirlenen hedef yanma havası ön ısıtma sıcaklığı
4. Özellikle sınırlı alana sahip mevcut bir kazandaki yenileme projeleri için mevcut ayak izi ve kanal yönlendirmesi
5. Aşağı akış ekipmanının gaz seyrelmesine duyarlı olduğu rejeneratif tasarımı ortadan kaldırabilen kabul edilebilir hava sızıntısı toleransı
6. Rejeneratif üniteler boru veya ısı borulu tasarımlara göre daha sık conta servisi gerektirdiğinden planlı bakım erişimi ve kesinti sıklığı

Bu parametreler bilindikten sonra tip seçimi genellikle basit bir mantığı takip eder. Zemin alanının sınırlı olduğu ve yakıt sülfür içeriğinin düşük olduğu durumlarda, rejeneratif hava ön ısıtıcısının kompakt kaplama alanı ve güçlü ısı geri kazanımı onu verimli bir seçim haline getirir. Önceliğin hava sızıntısını en aza indirmenin olduğu veya kazanın yüksek kükürtlü yakıt yaktığı ve tesisin tüm ünite yerine korozyona dayanıklı malzemeyi yalnızca en soğuk sıralarda sınıflandırmak istediği durumlarda, bir ısı borusu hava ön ısıtıcısı genellikle daha iyi uyum sağlar. Basitliğin, uzun servis aralıklarının ve mümkün olan en düşük hareketli parça riskinin en önemli olduğu durumlarda, borulu hava ön ısıtıcısı, özellikle küçük ve orta boy endüstriyel kazanlarda güvenilir bir seçenek olmaya devam etmektedir. Aşağıdaki tablo, özel hava ön ısıtıcısı üreticisinin tipik olarak üç ana tipin her birinde sunabileceği çeşitli yaygın konfigürasyon çeşitlerini özetlemektedir.

İki sektörlü rejeneratif
Rotor iki bölgeye ayrılmıştır (gaz ve hava); Çoğu endüstriyel kazan için standart konfigürasyon. Üç sektörlü rejeneratif
Toz haline getirilmiş kömür kazanlarında yaygın olan birincil (kömür kurutma) hava için üçüncü bir sektör ekler. Kanatlı boru şeklinde
Uzatılmış kanat yüzeyi, aynı boru şeklindeki ayak izi içindeki ısı transfer alanını arttırır. Emaye boru şeklinde
Emaye kaplama, orta dereceli kükürtlü kömür ve petrol ateşlemesi için asit direncini artırır. Tek ve çift geçişli ısı borusu
Ek geçiş, sınırlı bir alanda daha yüksek kurtarma için temas süresini artırır.

Anahtar paket servisi: Tip seçimi yalnızca verimlilik rakamlarına göre değil, doğrudan yakıt kükürt içeriğine, ayak izine, sızıntı toleransına ve bakım erişimine göre yapılmalıdır.

Kurulum, Devreye Alma ve Yenileme Konuları

Başlangıçta bir hava ön ısıtıcısıyla tasarlanmamış mevcut bir kazana bir hava ön ısıtıcısı eklemek, yaygın bir enerji verimliliği iyileştirmesidir ve genellikle yeni bir yapıya bir hava ön ısıtıcısı kurmaktan daha karmaşıktır çünkü kanal yönlendirmesi, yapısal destek ve çekiş fanı kapasitesinin hepsinin mevcut bir düzene entegre edilmesi gerekir. Bir yenileme projesi tipik olarak, gerçek çalışma akış hızlarını ve sıcaklıklarını doğrulamak için bir saha araştırması ve baca gazı analizi ile başlar; çünkü bunlar, yıllarca çalıştıktan sonra orijinal tasarım değerlerinden farklılık gösterebilir. Yapısal mühendislik, kazan dairesinin ilave ağırlığı ve kanal yüklemesini destekleyebileceğini doğrulamak için devam eder ve indüksiyonlu ve cebri çekişli fanlar, yeni hava ön ısıtıcısının gaz ve hava yollarına getireceği ilave basınç düşüşünü karşılamak için yeterli marja sahip olduklarını doğrulamak için kontrol edilir.

İster yeni kurulmuş ister sonradan donatılmış olsun, bir hava ön ısıtıcısının devreye alınması, genellikle kontrollü koşullar altında ısı transferi verimliliğini, hava kaçağı oranını ve basınç düşüşünü ölçmek için standart yöntemleri tanımlayan ASME PTC 4.3 gibi tanınmış hava ısıtıcısı performans test kodlarında belirtilen çerçeveyi takip eder. Nakliye ve kurulum sırasındaki conta aşınması, kazan hizmete girene kadar fark edilmeyebileceğinden, rejeneratif üniteler için bir sızıntı testi özellikle önemlidir. Çoğu tesis, devreye alındıktan sonra, ölçülen çıkış sıcaklıklarının ve basınç düşüşünün, hava ön ısıtıcı üreticisinin tasarım aşamasında belirttiği değerlere yakın kaldığını doğrulamak ve daha büyük bir bakım sorunu haline gelmeden önce herhangi bir erken kirlenme eğilimini yakalamak için ilk birkaç bin çalışma saatinden sonra bir takip performans kontrolü planlar.

Özellikle yenileme projeleri için, mekanik bağlantı işlerinin çoğunun kazan çevrimdışıyken gerçekleşmesi gerektiğinden, planlı bir kazan kesintisine göre planlama yapmak genellikle proje zamanlaması için belirleyici faktördür. Ekipman zaten sipariş edildikten sonra yerine tasarım aşamasında deneyimli bir hava ön ısıtıcı tedarikçisiyle yakın işbirliği içinde çalışmak, bu kesinti penceresini kısaltma eğilimindedir çünkü kanal arayüzleri ve yapısal destekler, sahada ayarlanmak yerine mevcut kazana uyacak şekilde önceden tasarlanabilir.

Hava Ön Isıtıcı Üreticisi ve Tedarikçisi olarak Jiangsu Shineng

Gerçek şirket içi mühendislik derinliğine sahip bir hava ön ısıtıcı üreticisinin seçilmesi, tam olarak yukarıda kapsanan alanlarda en önemli olanıdır: ısı borusu imalat kalitesi, soğuk uçta bağlantı bütünlüğü ve tek bir sabit tasarım sunmak yerine belirli bir yakıt için malzemeleri satır satır sınıflandırma yeteneği. Çin endüstriyel baca gazı atık ısı geri kazanım ekipmanı üreticisi ve kimyasal proses ekipmanı fabrikası olarak, Jiangsu Shineng Kimyasal Equipment Co, Ltd. 2005 yılında kurulan, baca gazı atık ısı geri kazanım sistemleri ve kimyasal ekipmanlarının araştırma, geliştirme ve üretiminde uzmanlaşmış olup, ısı borusu geliştirme, nikel bazlı sert lehimleme ve basınçlı kap imalatını kapsayan kapsamlı şirket içi yeteneklere sahiptir. Bu kombinasyon özellikle bu kılavuz boyunca tartışılan ısı borusu hava ön ısıtıcı teknolojisiyle ilgilidir, çünkü ısı borusu performansı ve uzun ömürlülüğü, yalnızca genel ünite tasarımından ziyade, doğrudan kapalı boru ve bağlantı seviyesindeki üretim kalitesine bağlıdır.

Jiangsu Shineng'in ürünleri kömür kimyası, metalurji, enerji üretimi ve sentetik amonyak endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve şirketin ekipmanları denizaşırı pazarlara ihraç edilmektedir. Boru şeklindeki, rejeneratif ve ısı borulu hava ön ısıtıcılarının her biri, yukarıdaki seçim kılavuzunda belirtildiği gibi, farklı yakıt ve ayak izi koşullarına uygun olduğundan, tek bir sabit ürün hattı yerine üç konfigürasyonun tamamında mühendislik yapabilen bir üreticiyle çalışmak, bir tesisin çalışma koşullarını sınırlı bir ürün aralığına uyarlamak yerine ekipmanı gerçek çalışma koşullarına göre eşleştirmesine olanak tanır. Yeni bir kazan havası ön ısıtıcısını değerlendiren veya mevcut bir ünitede yenileme yapmayı planlayan tesisler için, ısı borusu imalatından basınçlı kap imalatına kadar şirket içi kapasitenin bu genişliği, projeye özel baca gazı kimyası ve alan kısıtlamalarına daha özel bir mühendislik tepkisini destekler.