陈昌斌，祝亚玲，刘光辉
摘要：以广州李坑垃圾发电厂二级空预器的结构改进为例，详细介绍了空预器在较高压力和温度下的结构改进，具有较强的实践意义。
关键词：空预器；结构形式；优化设计
中图分类号：TK223.3+4文献标识码：B文章编号：1004—7948（2005）11—0042—02
1引言
空气预热器是利用蒸汽或烟气余热来提高空气温度，以利于燃料的着火和燃烧的设备。它主要起以下几个方面的作用：(1)提高燃料的理论燃烧温度；(2)保证必需的炉温；(3)节约燃料；(4)提高燃烧效率并降低钢材烧损；(5)减少烟气排放量，有利环境保护；(6)可用于空气温度的调节和烘干作用。空气预热器被广泛用于电力、石化、化工、冶金、食品等行业。
2空预器系统的组成及工作原理
广州李坑垃圾发电厂的空预器管内为蒸汽，管外为空气，利用蒸汽的热量加热风道内的空气。其中，二级空预器蒸汽压力为6.5MPa，温度为450℃，试验压力9.5MPa。系统示意图如图1所示。
3空预器的优化设计
二级空预器的优化设计是基于其具有较高的压力、温度；热膨胀性；结构的稳定性和可靠性来考虑的。我们主要对二级空预器的结构做了以下几个方面的优化设计：
(1)管箱。一般管箱的典型结构型式有如下几种（如图2所示）：
我们采用的是集合管式管箱。由强度计算可知，在相同金属用量的情况下，圆管箱的承压能力强。同时，因为承受较高压力管箱的用材较厚，根据GB150的规定，一般应进行热处理，而只有集合管式管箱可以进行整体热处理。可卸盖板管箱在高压下易泄漏，其金加工量也较大。
(2)整体结构设计。经过热力计算，我们在二级空预器的一条风道中共需分配21根排管。按照传统的空预器设计，每台空预器内要安置一个管箱，装配一套风道框架，下面介绍两种方案：
第一种，每个圆管箱上7排管，一条风道中共3台空预器。这种方案结构简单，节约材料，且风道连接面少，不易泄漏。但是，其可行性不高，这是由于管箱在整体热处理之后，管头位置都有些偏移，致使管箱与换热管对接时无法装配，同时，管箱与换热管对接时各排管间间距较小，不方便焊接。
第二种方案，每个圆管箱上3排管，一条风道呼共7台空预器。这种方案解决了空预器装配和焊招中的困难，易于操作，但在整个风道中有8个连招面，不易密封。
考虑到传统空预器设计中的种种缺陷，我们4定打破传统设计，采用每3排管一个圆管箱，再将二或3个圆管箱装配于一个风道框架内的形式，一个风道中共三台空预器。这样，既保证了制作的可布性，又确保了风道方向的密封性（如图3所示）。
(3)接管与风道框架的密封。有很多集合管式管箱空预器的管箱置于风道框架外侧，让换热管穿过风道框架，再在两者之间涂以密封胶。但在使用设备时，由于管排与风道框架受热后膨胀量不一致，导致密封胶很快开裂或脱落，无法很好地密封，增加了漏风量。为了解决这一问题，我们将管箱置于风道框架内侧，只让进汽管或疏水管穿过风道框架，再采取一定的密封措施，就没有漏风现象了。管箱采用内置式后，如仍有接管穿过风道框架，则漏风现象还会产生。如果设备简单采用接管与风道框架焊接的方式，那么，由于两者的热膨胀量不一致，极容易导致换热管与管箱的对接处开裂，造成管内介质泄漏。因此，我们采用了一种新的方法，即把进汽接管端作为管排固定端，将进汽接管与风道框架直接焊接（如图3所示），同时将疏水端作为浮动端，疏水接管与风道框架间采用密封座压套密封材料的型式（如图4所示）。
这种结构既解决了风道空气的泄漏问题，又考虑了热膨胀的问题，同时实现了管排整体的可拆卸，便于清洗，检修。
(4)换热管的选型。常用的换热管有绕簧管、矩形翅片椭圆管、双金属管、轧制翅片管、套片管等。绕簧管的基管与绕簧间的接触热阻非常大。矩形翅片椭圆管的换热性能和阻力性能较优，但椭圆管的制造工艺复杂且其承压能力较圆管差，不适应此处压力较高的情况。整体轧制翅片管无接触热阻，但此类翅片管制造成本高，轧制过程中易产生漏点，翅化比较小。双金属管和套片管的基管与翅片属于机械接触，难免会产生接触热阻，长期使用易产生塑性变形及氧化，其接触热阻还会增大，不耐热震和机械振动，不适于压力和温度较高的场合。综合上述分析，我们采用高频焊翅片管。该翅片管的基管为圆管，翅片为绕片。它是利用高频发生器产生的高频电感应，使管子表面与翅片接触处产生高温，在10PLm左右深度范围内使两者熔化，再加压使管子与翅片连为一体。无焊剂也无焊料，制造简单，生产率高，传热及机械性能优良，耐热疲劳，适于在较高的压力和温度状况下长期使用。
(5)立柱的热位移。各片空预器下面都有立柱支撑。由于空气被加热升温，沿空气流动方向也有热膨胀。我们采取在立柱底板上开长圆孔的办法来解决此问题。
4结束语
(1)由于在结构上采取了多种措施，在保证装配方便、使用可靠和热膨胀自由的情况下，空预器的漏风量大幅减少，实践证明取得了预期的效果。
(2)该结构的空预器管箱可以整体热处理，金加工量较少，所用材料也少，焊接方便，便于制造。
(3)空预器的管排易于抽拆，便于检修。
参考文献
葛永乐．实用节能技术．上海：上海科学技术出版社
钱颂文换热器设计手册．北京：化学工业出版社．