煙氣再熱系統(tǒng)的泄露與防泄漏措施
漏泄率為考核GGH性能的重要指標(biāo)之一。由于原煙氣向凈煙氣泄漏導(dǎo)致了凈煙氣中硫化物含量的提高,增加了硫化物的排放量,降低了整個FGD系統(tǒng)的脫硫效果。GGH泄漏率的計算方法同ASME PTC 4.3的漏風(fēng)率測試部分,按下式計算:
泄漏率L( %)=(E2-E1)/E1×100%
式中:E1——GGH凈煙氣入口煙氣量,kg/h;
E2——GGH凈煙氣出口煙氣量,kg/h。
從公式中可以看出,降低泄漏率必須降低原煙氣到凈煙氣的泄漏量,即(E2-E1)的差值。但由于容克式GGH結(jié)構(gòu)的特點,很難完全消除原煙氣向凈煙氣泄漏。
在理論上可以將GGH 的泄漏分為攜帶泄漏和直接泄漏2部分:
攜帶泄漏
為了實現(xiàn)GGH 的換熱,其載有傳熱元件的轉(zhuǎn)子交替性地轉(zhuǎn)過原煙氣側(cè)和凈煙氣側(cè)。轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn),將其倉格內(nèi)的煙氣從一側(cè)攜帶到另一側(cè)。而原煙氣被攜帶至凈煙氣中去,產(chǎn)生攜帶泄漏。
攜帶泄漏量L≈K1×V×R
式中:K1——系數(shù);
V—— 轉(zhuǎn)子容積,m3;
R—— 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,rpm。
對于高海拔地區(qū),考慮大氣壓因素需另加修正。
直接泄漏
當(dāng)原煙氣側(cè)的壓力高于凈煙氣側(cè)時,由于GGH 的徑向和軸向密封存在著動靜間隙,造成原煙氣向凈煙氣泄漏(見圖1)。
![]() 圖1 直接泄漏原理圖 |
直接泄漏量Ld=K2×A×(△p/N)0.5
式中:K2——阻力系數(shù);
A —— 密封間隙總面積,m2;
△P—— 原煙氣與凈煙氣的壓差,Pa;
N——密封片道數(shù)。
同樣,對于高海拔地區(qū),需對大氣壓因素另加修正。針對以上泄漏量計算公式,為減少原煙氣向凈煙氣側(cè)的泄漏,GGH采取以下措施:
減小攜帶泄漏量Lc
根據(jù)公式(2),GGH選型確定后,其轉(zhuǎn)速R與轉(zhuǎn)子倉格的容積V即為定值,無法通過改變其參數(shù)而達到減小攜帶泄漏量的目的,但我們可以在密封區(qū)增加一些密封手段。根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向,在上游密封區(qū)布置1套凈化系統(tǒng),由1臺風(fēng)機、煙氣管道和相關(guān)擋板組成,從GGH 凈煙氣側(cè)的出口處抽取一定量的具有一定壓力的凈煙氣,噴人密封區(qū)的轉(zhuǎn)子內(nèi)來置換轉(zhuǎn)子內(nèi)的原煙氣,從而達到減少攜帶原煙氣的目的(見圖2)。凈化裝置通過布置在熱端中間梁上原煙氣側(cè)(原煙氣側(cè)轉(zhuǎn)向凈煙氣側(cè)處)的一條布滿整個扇形板長度的長槽中噴出凈煙氣,使經(jīng)過該處的轉(zhuǎn)子倉格中的大部分原煙氣和灰粒在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)入凈煙氣側(cè)前被凈煙氣置換掉,使轉(zhuǎn)子倉格攜帶到凈煙氣側(cè)的原煙氣和灰粒降至最少。
![]() 圖2 凈化系統(tǒng)示意圖 |
根據(jù)國外制造商的大量試驗及經(jīng)驗,凈化煙氣流量與凈化效率的曲線如圖3所示,該曲線類似于對數(shù)曲線。為達到某一凈化效果,可以選擇適當(dāng)?shù)膬艋療煔饬髁?,在選擇凈化煙氣流量時應(yīng)當(dāng)考慮到流量與凈化效果的性能價格比,因為隨著凈化風(fēng)機的風(fēng)量增大,凈化風(fēng)機的電耗上升很快。
![]() 圖3 凈化煙氣流量與凈化效率曲線圖 |
增加密封片的道數(shù)N
在結(jié)構(gòu)上可采用雙道密封結(jié)構(gòu),即公式(3)中N=2,在任何時刻都至少有2道密封片與扇形板或軸向圓弧板構(gòu)成密封副。通過公式(3)的計算可得,這種結(jié)構(gòu)可使此處的直接泄漏減少30%左右。但無限增加N 值是不可取的,目前一般N 取2。
增加密封區(qū)壓力以隔離原煙氣與凈煙氣
由于密封片兩側(cè)存在壓差△P,當(dāng)原煙氣側(cè)的壓力高于凈煙氣側(cè)時,就存在了原煙氣向凈煙氣泄漏的趨勢。為改變這種情況,可布置1套加壓密封系統(tǒng),從熱端扇形板的中心線上向轉(zhuǎn)子噴出具有比原煙氣壓力高的凈煙氣流,形成一道局部高壓區(qū),將原煙氣與凈煙氣進行隔離(見圖4)。當(dāng)轉(zhuǎn)子部件轉(zhuǎn)到此處時,高壓凈煙氣流將阻止原煙氣向凈煙氣泄漏,起到密封隔離作用。
為達到最為經(jīng)濟的布置方式,加壓密封系統(tǒng)與凈化裝置通常合二為一,共用1臺風(fēng)機,從GGH 的凈煙氣出口煙道中抽取適量的凈煙氣對轉(zhuǎn)子進行凈化、加壓密封。我們通常又稱其為低泄漏系統(tǒng)。
![]() 圖4 加壓密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 |
減小密封間隙總面積A
由于轉(zhuǎn)動的密封片與靜止的扇形板或軸向圓弧板間必定存在著間隙。通過冷態(tài)的間隙設(shè)定,減少冷端和軸向的運行間隙。GGH 在熱態(tài)時,轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱變形而使轉(zhuǎn)子熱端間隙增大,對大直徑GGH 為GGH 配套自動間隙跟蹤系統(tǒng),通過傳感器來使得扇形板/軸向圓弧板跟蹤轉(zhuǎn)子的熱變形,采用溫度和定時控制系統(tǒng)使扇形板和/或軸向圓弧板與密封片的間隙自動保持在一個極小值。由于GGH 的工作溫度低,本系統(tǒng)的工作性能好于空氣預(yù)熱器。
以上減小泄漏的措施可根據(jù)用戶對GGH所要求的泄漏率并根據(jù)GGH 的型號進行適當(dāng)使用。針對某一項目的具體工況及對泄漏率的不同要求水平,分別采用不同的防泄漏措施進行了對比計算,在表中可以看出各種防泄漏措施的特點及效果。
表1 各種不同防泄漏措施的對比![]() |
注:以上結(jié)果以熱端254mm WC壓差為依據(jù),實際的泄漏率與FGD的性能數(shù)據(jù)、GGH的型號及其它因素有關(guān)。
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