[发明专利]一种回转梯级蓄热式空气预热器

说明书

本发明公开了一种回转梯级蓄热式空气预热器，包括中心筒、梯级相变蓄热转子等；工作时，中心筒通过外部驱动装置带动，与梯级相变蓄热转子一起旋转；脱硝烟气和空气依次流经梯级相变蓄热转子流动通道，通过梯级相变储热单元将热量从烟气转移至空气。由于本发明采用了相变储热材料进行热量的储存和释放，并且每一级相变材料的相变温度沿着烟气流向逐渐降低，在实际运行时转子沿旋转方向不会出现温度梯度，即每一级相变储能单元温度一致，从而使得转子热态变形下垂量沿着转子环向相同，为扇形板调节机构工作提供了利好条件。本发明具有漏风率低、驱动设备功耗低、转子温度分布均匀以及储热能力强的优点，较传统回转式空气预热器提高了其换热效率。

技术领域

本发明涉及一种燃煤电厂尾部烟气余热回收设备，特别是一种回转梯级蓄热式空气预热器。

背景技术

换热器效能表示换热器的实际换热效果和最大可能的换热效果之比。换热器传热单元数（NTU）不变，即换热面积、总换热系数以及流体体积热容率一定时，换热器效能随着换热器体积热容率增大而提高，因此换热器的实际换热效果随着换热器体积热容率的增大而增强。

回转式空气预热器的工作原理为：一定温度的烟气和一定温度的空气依次连续周期性地冲刷储热单元表面，储热单元通过对流换热作用将烟气中的热量传递至空气，完成烟气热量的回收，从而提高了锅炉效率。热烟气和冷空气沿着转子轴向流动，烟气温度和速度沿着流动方向均逐渐降低，烟气温度和储热单元壁面之间的温差逐渐减小，烟气速度损失导致对流换热系数降低，进而减小了烟气和储热单元之间的换热量，因此储热单元壁面温度沿着烟气流动方向呈现出逐渐减小的变化趋势。随着转子转动，在一个加热/冷却周期内，储热单元温度逐渐升高/降低，对应的烟气/空气温度同样呈现出随转动角度降低/升高的变化趋势。储热单元温度随转动角度非线性变化，进而影响了与流体间的传热温差和空气预热器的换热性能。

相对于上述显热储能，相变储能利用相变材料在相变时吸收或释放热量，实现能量的储存与释放。相变储能具有储能密度大、温度变化幅度小以及体积变化小等优势，能够解决能源在时间和空间上不匹配以及能源利用效率低的问题。

回转式空气预热器在运行过程中，由于烟气和空气的流向布置呈逆流布置，热端由热应力引起的径向隔板膨胀量大于冷端，热端和冷端的膨胀量差异使得径向隔板产生变形，再加上自身重力的影响，最终导致径向隔板发生下垂，形成了所谓的“蘑菇状变形”。转子热变形导致的后果是原来运动部件和静止部件之间存在的间隙发生局部放大，增大了漏风的面积，导致直接漏风量增大，降低了锅炉机组运行的效率和经济性。此外还存在“携带漏风”，这部分漏风是由于空气没有完全流出而残留在储热单元空隙内，随着预热器旋转被带到烟气侧。携带漏风量和空气预热器转速成正比，转速增大不但会诱发更多的携带漏风量，还会增加转子驱动设备的功耗。