공기예열기
Air preheater
공기 예열기는 다른 공정 전에 공기를 가열하도록 설계된 장치다(예를 들어 보일러 내 연소). 프로세스의 열효율을 높이는 것을 주요 목표로 한다. 그것들은 단독으로 사용하거나 회복용 열 시스템을 교체하거나 증기 코일을 교체하기 위해 사용할 수 있다.
특히 이 글은 화석연료, 바이오매스, 폐기물 등으로부터 전력을 생산하는 화력발전소에서 발견되는 대형 보일러에 사용되는 연소 공기 예열제를 설명한다.[1][2][3][4][5] 예를 들어, Ljungstöm 공기 예열기는 전세계적으로 4,960,000,000 톤의 연료 절감 효과로 간주되어 왔기 때문에, "feew 발명품들은 미국 기계 공학 협회가 제 44회 국제 역사 기계 공학 랜드마크로 선정한 Ljungstöm 공기 예열기만큼 연료를 절약하는 데 성공했다."[6]
공기예열기는 연도 가스에서 손실되는 유용한 열을 줄여 보일러의 열효율을 높이는 보일러 연도 가스의 열을 회수하는 것을 목적으로 한다. 그 결과 연도 가스도 낮은 온도에서 연도 가스 스택(또는 굴뚝)으로 전달되어 운반 시스템과 연도 가스 스택의 설계를 간소화할 수 있다. 또한 스택에서 배출되는 가스의 온도를 제어할 수 있다(예를 들어, 배출 규제를 충족한다). 그것은 이코노마이저와 굴뚝 사이에 설치된다.
종류들
화력발전소에서 증기발생기에 사용할 수 있는 공기예열기는 두 종류가 있다. 하나는 보일러 연도 가스 덕트에 내장된 관형이고, 다른 하나는 재생 공기 예열기 입니다.[1][2][7] 기체가 회전 축을 가로질러 수평 또는 수직으로 흐르도록 배치될 수 있다.
공기예열기의 또 다른 유형은 철이나 유리 제조에 사용되는 재생기다.
관형식
시공 기능
관형 예열기는 보일러의 출구 덕트를 통과하고 덕트 바깥의 각 끝에서 열리는 직선 튜브 다발로 구성된다. 덕트 안에서는 열로 가스가 프리히터 튜브를 통과하여 배기 가스의 열을 프리히터 안 공기로 전달한다. 주변 공기는 팬에 의해 예열기 튜브의 한쪽 끝에 있는 덕트를 통해 강제되며, 다른 쪽 끝에는 튜브 내부의 가열된 공기가 다른 덕트 세트로 나와 연소하기 위해 보일러 용해로로 운반된다.
문제
차가운 공기와 뜨거운 공기를 위한 관형 예열기 덕트는 회전 예열기 설계보다 더 많은 공간과 구조 지지대가 필요하다. 또한, 먼지가 쌓이는 연마성 연도 가스로 인해 덕트 바깥쪽의 튜브가 가스 전류와 마주보는 측면에서 더 빨리 마모된다. 세라믹과 경화강 사용과 같은 이러한 문제를 제거하기 위해 많은 발전이 이루어졌다.
많은 새로운 순환 유동층(CFB)과 거품이 이는 유동층(BFB) 증기 발생기는 현재 관형 공기 히터를 통합하고 있어 회전형 이동 부품에 대한 이점을 제공하고 있다.
이슬점 부식
이슬점 부식은 다양한 이유로 발생한다.[8][9] 연료의 종류, 황 함량, 수분 함량이 원인이다. 그러나 이슬점 부식의 가장 중요한 요인은 관의 금속 온도다. 튜브 내의 금속 온도가 보통 190°F(88°C)에서 230°F(110°C) 사이의 산성 포화 온도 아래로 떨어지지만 때로는 260°F(127°C)의 높은 온도에서 떨어지면 이슬점 부식 손상의 위험이 상당히 커진다.
재생 공기 예열기
회생공기 예열기는 회전판 회생공기 예열기(RAPH)와 정지판 회생공기 예열기(Rothemuhle)의 두 종류가 있다.[1][2][3][10]
회전 플레이트 재생 공기 예열기
회전 플레이트 설계(RAPH)[2]는 케이싱 내에 설치된 중심 회전 플레이트 요소로 구성되며, 케이싱은 소자 주위의 씰을 포함하는 2개(바이 섹터 유형), 3개(트리 섹터 유형) 또는 4개(쿼드 섹터 유형) 섹터로 나뉜다. 씰은 소자가 모든 섹터를 통해 회전할 수 있도록 하지만 섹터 간 가스 누출을 최소한으로 유지하면서 각 섹터를 통해 개별 가스 공기와 연도 가스 경로를 제공한다.
현대 발전 설비에서 3종류가 가장 흔하다.[12] 3 섹터 설계에서 가장 큰 섹터(대개 케이싱 단면의 절반 정도)는 보일러 열가스 배출구에 연결된다. 뜨거운 배기 가스는 중앙 소자 위로 흘러들어 열 중 일부를 소자로 옮긴 다음, 먼지 수집기 및 기타 장비에서 추가 처리를 위해 덕트로 떨어진 후 연도 가스 스택에서 배출된다. 두 번째, 소형 섹터는 팬에 의해 주변 공기를 공급받는데, 팬은 섹터로 회전하면서 가열된 소자를 지나 연소하기 위해 보일러 용광로로 운반되기 전에 가열된다. 세 번째 부문이 가장 작은 부문이어서 공기를 가열하는데, 이 부문이 펄버저에 연결되고 석탄 보일러 버너로 석탄 공기 혼합물을 운반하는 데 사용된다. 따라서 RAPH에서 가열된 총 공기는 분쇄된 석탄 분진의 습기를 제거하기 위한 가열 공기, 분쇄된 석탄을 보일러 버너로 운반하기 위한 캐리어 공기, 연소를 위한 1차 공기 등을 제공한다.
로터 자체는 이 시스템에서 열 전달의 매개체로서, 일반적으로 강철 및/또는 세라믹 구조의 어떤 형태로 구성된다. 고온의 배기가스에서 소자로 먼저 최적의 열 전달이 가능하도록 상당히 느리게(약 1-2RPM) 회전하며, 그 후에 회전하면서 소자에서 다른 섹터의 차가운 공기로의 열 전달이 가능하다.
시공 기능
이 설계에서 전체 공기 예열기 케이싱은 덕트의 필요한 신축이음부와 함께 보일러 지지 구조 자체에서 지지된다.
수직 로터는 하단의 스러스트 베어링에 지지되며 오일 욕조 윤활이 있으며, 오일 욕조 내부의 코일에 순환되는 물에 의해 냉각된다. 이 배열은 수직 로터의 이 끝이 덕트의 핫 엔드에 있기 때문에 축의 하부 엔드를 냉각하기 위한 것이다. 로터의 상단 끝에는 축을 수직으로 고정할 수 있는 간단한 롤러 베어링이 있다.
로터는 수직축에 방사형 지지대와 바구니를 제자리에 고정하기 위한 케이지로 만들어진다. 또한 회전하는 동안 부분 간 또는 덕트와 케이스 사이에 가스 또는 공기가 누출되지 않도록 방사형 및 원주형 씰 플레이트가 제공된다.
바구니 증기 제트의 온라인 청소는 공기 예열기의 바닥 재 호퍼에 불어난 먼지와 재를 수집하도록 제공된다. 이 분진 호퍼는 분진 수집기의 주 분진 호퍼와 함께 비우기 위해 연결되어 있다.
로터는 공기 구동 모터와 기어에 의해 회전하며, 보일러를 가동하기 전에 시동을 걸어야 하며, 또한 로터가 뒤틀리거나 갈라지는 현상을 방지하기 위해 보일러가 정지된 후 일정 시간 동안 교대로 유지되어야 한다. 스테이션 공기는 일반적으로 완전히 건조하므로(계기에 건조한 공기가 필요함) 로터를 구동하는 데 사용되는 공기에 오일을 주입하여 공기 모터를 윤활한다.
모든 작동 조건에서 예열기의 내부 작동을 볼 수 있는 안전 보호 검사 윈도우가 제공된다.
바구니는 로터에 제공된 섹터 하우징에 있으며 재생이 가능하다. 바구니의 수명은 보일러 배출 가스의 재 연마성과 부식성에 따라 달라진다.
문제
보일러 연도 가스는 실리카와 같이 연소에 기여하지 않는 먼지 입자(회분 함량이 높기 때문에)를 많이 포함하고 있어 바구니의 연마 마모를 유발하며 연료의 구성에 따라 부식성 가스를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 인도산 석탄은 일반적으로 연도 가스에 높은 수준의 재와 실리카를 발생시킨다. 그러므로 바구니의 마모는 일반적으로 다른 것들보다 더 깨끗하고 더 깨끗하게 연소되는 연료다.
이 RAPH에서는 먼지가 쌓이고 부식성이 있는 보일러 가스가 공기 예열기 바구니 요소 사이를 통과해야 한다. 원소는 지그재그 골판지를 강철 바구니에 압입하여 가스가 통과할 수 있도록 그 사이에 충분한 환형 공간을 제공한다. 이 판들은 열을 흡수할 수 있는 표면적을 더 많이 주고 또한 바구니에 그것들을 쌓을 수 있는 강성을 주기 위해 골판지로 되어 있다. 따라서 빈번한 교체가 요구되고 새로운 바구니는 항상 준비되어 있다. 초기에는 코르텐강(Cor-ten)을 원소용으로 사용하고 있었다. 오늘날 기술 발전으로 인해 많은 제조업체들이 그들만의 특허를 사용할 수 있다. 일부 제조업체는 바구니 수명을 연장하기 위해 원소를 사용하기 위해 다른 재료를 공급한다.
어떤 경우에는 연소되지 않은 침전물이 공기 예열기 요소에 발생하여 보일러의 정상 작동 중에 화재가 발생하여 공기 예열기 내부에서 폭발이 발생할 수 있다. 때때로 제어실에서 연소 공기의 입구 및 출구 온도 변화에 의해 가벼운 폭발이 감지될 수 있다.
고정 플레이트 재생 공기 예열기
이러한 유형의 재생 공기 예열기의 가열판 소자도 케이스에 설치되지만, 가열판 소자는 회전하기보다는 정지되어 있다. 대신에 예열기의 공기 덕트를 회전시켜 가열판 요소의 섹션을 상승하는 차가운 공기에 노출시킨다.[1][2][3]
인접한 도면에 표시된 것처럼 고정 플레이트 하단에 고정 플레이트 상단의 회전 출구 공기 덕트와 유사한 회전 입구 공기 덕트가 있다.[13]
고정 플레이트 재생 공기 예열기는 독일 레이팅겐의 발케 뒤르 GmbH에 의해 25년 이상 제조된 로테무흘 예열기로도 알려져 있다.
재생기
재생기는 벽돌 체커워크(brick checkerwork)로 구성되는데, 그 사이에 벽돌의 너비에 해당하는 공간이 놓인 벽돌로 되어 있어 체커워크를 통해 공기가 비교적 쉽게 흐를 수 있다. 뜨거운 배기가스가 체커워크를 통해 흐를수록 벽돌에 열을 내준다는 생각이다. 그러면 기류가 역전되어 뜨거운 벽돌은 들어오는 연소 공기와 연료를 가열한다. 유리 녹는 용광로의 경우 재생기가 용광로의 양쪽에 위치하며, 종종 일체형 전체를 형성한다. 용광로의 경우, 재생기(일반적으로 Cowper 스토브라고 함)는 용광로와 별도로 위치한다. 용광로는 두 개 이상의 난로가 필요하지만 세 개가 있을 수 있다. 난로 중 하나는 '온 가스'로 용광로 상부에서 뜨거운 가스를 받아 체커웍을 내부로 가열하고, 다른 하나는 '온 블라스트'로 용광로에서 찬 공기를 받아 가열하여 용광로에 전달한다.
참고 항목
참조
- ^ a b c d Sadik Kakaç; Hongtan Liu (2002). Heat Exchangers: Selection, Rating and Thermal Design (2nd ed.). CRC Press. ISBN 0-8493-0902-6.
- ^ a b c d e Babcock & Wilcox Co. (2005). Steam: Its Generation and Use (41st ed.). ISBN 0-9634570-0-4.
- ^ a b c Sadik Kakaç (Editor) (April 1991). Boilers. Evaporators and Condensers. Wiley Interscience. ISBN 0-471-62170-6.CS1 maint: 추가 텍스트: 작성자 목록(링크)(제8장 by Z 참조).H. 린)
- ^ British Electricity International (1991). Modern Power Station Practice: incorporating modern power system practice (3rd Edition (12 volume set) ed.). Pergamon. ISBN 0-08-040510-X.
- ^ Thomas C. Elliott; Kao Chen; Robert Swanekamp (1997). Standard Handbook of Powerplant Engineering (2nd ed.). McGraw-Hill Professional. ISBN 0-07-019435-1.
- ^ "The Ljungström Air Preheater 1920". asme.org. American Society of Mechanical Engineers. June 21, 1995. Archived from the original on October 20, 2016. Retrieved April 5, 2019.
- ^ "Trisector Ljungström Air Preheater". Archived from the original on 2007-09-28. Retrieved 2007-05-24.
- ^ 이슬점 부식의 예
- ^ 이슬점 부식의 더 많은 예
- ^ Lawrence Drbak; Patrica Boston; Kalya Westra; R. Bruce Erickson, eds. (1996). Power Plant Engineering (Black and Veatch). Chapman & Hall. ISBN 0-412-06401-4.
- ^ 과정 SI:428A APTI로 알려진 미국 환경보호청 대기오염훈련원 온라인 출판물 (28페이지 23페이지까지 스크롤)
- ^ 공기예열기: 회전식 재생열교환기[영구적 데드링크]
- ^ "Duct cleaning guide". 2019년 6월 11일 화요일
