容克式三分仓空气预热器漏风率计算方法

周新刚，郝卫东，石 忠

（1.山东电力研究院，山东 济南 250002；2.华能沾化热电有限公司，山东 沾化 256800）

0 引言

容克式三分仓空气预热器漏风一直是电厂存在的一个棘手问题，漏风率过大一方面使排烟量增大，排烟热损失增加，锅炉热效率降低；另一方面使风机出力增大，厂用电增加，严重时还会影响机组的带负荷能力。目前，省内各发电厂不仅在大修前后要协同研究院进行空预器漏风率测试，而且每月都要对空预器漏风率进行自测，并将其作为一项主要的经济考核指标。为了使空预器漏风率的数据可靠有效，必须选择合适的计算方法。

1 方法介绍

1.1 国外ASME PTC4.3

ASME PTC4.3是由美国机械工程师协会（American Society of Mechanical Engineers）颁布的空气预热器性能试验规程，其中规定空预器漏风率AL为漏入烟气侧的空气质量与空预器入口的烟气质量之比，如式（1）所示，同时给出了空预器出入口烟气量的计算公式，如（2）～（4）式中所示［1］。

式中：WG14为空预器入口烟气质量，kg/kg燃料；WG15为空预器出口烟气质量，kg/kg燃料；WG14为空预器入口干烟气质量，kg/kg燃料；WG15为空预器出口干烟气质量，kg/kg燃料；WmG为烟气中水蒸气质量，kg/kg；WA′为所需的空气质量，kg/kg；WmA′为所需空气中的水蒸气质量，kg/kg；mf为燃料中的水汽化生成的水蒸气质量，kg/kg；Wz为雾化蒸汽量，kg/kg；CO2、O2、CO、N2分别为干烟气中的二氧化碳、氧气、一氧化碳和氮气的容积百分数；S、H、N分别为燃料的收到基硫、收到基氢和收到基氮含量，%；Cb为实际烧掉的碳质量，kg/kg。

从式（1）～（4）可看出，ASME PTC4.3计算的空气预热器漏风率涉及到燃煤的元素分析、环境温度、湿度、大气压力、飞灰含碳量、炉渣含碳量和烟气成分等，为综合指标的体现，虽然计算过程复杂繁琐，但其结果准确可靠。

2.2 国内GB10184-88（附录K）

GB10184-88为我国机械电子工业部1998年颁布的电站锅炉性能试验规程，在附录K中将空气预热器漏风率AL定义为漏入空气预热器烟气侧的空气质量与进入该烟道的烟气质量之比，用公式（5）计算。

式中：my′、my″分别为空预器进、出口处烟气质量，kg/kg；Δmk为漏入空气预热器烟气侧的空气质量，kg/kg。

对比式 （1）和式 （5）可知，ASEM PTC4.3与GB10184-88（附录K）中对空预器漏风率的定义完全相同，但GB10184-88（附录K）没有给出烟气量的计算公式。为了简化计算，在常规试验中，多应用式（6）所示的漏风率与漏风系数的换算关系式。

式中：α″、α′分别为空预器进出口处烟气过量空气系数，由式（7）计算得到。

一般情况下，将式（7）简化为

式中：O2为干烟气中氧气的体积含量百分率，%。

图1 燃用烟煤、贫煤和无烟煤的系数K

图2 燃用褐煤的系数K

2.3 Howden算法

英国Howden集团为创立于1854年的世界上最大、历史最长的风机制造厂商，也是第一家与Fredrik Ljungstrom合资建立生产发电行业用回转再生式空预器的专业化公司，其空预器采用豪顿VN专利技术，V代表空预器竖直布置，N代表空预器密封隔板不可调，主要内容为：空预器转子竖直布置，中心驱动；径向和轴向密封隔板不可调；径向和轴向密封为“双密封”；密封间隙和密封片形状为最优设计。Howden公司针对其空预器结构和运行特点，由空预器入口烟气、出口烟气、携带烟气、直接漏风和携带漏风的氧气体积流量平衡关系推导出空预器漏风率计算公式，如式（11）所示。

式中：O2，out、O2，in分别为空预器出口、入口干烟气的氧气体积含量百分率，%，ρg为标准温度、压力下的烟气密度，kg/m3；k为空预器入口烟气的含湿量，kg/kg。

由式（11）的推导过程可知，Howden算法的空预器漏风率为漏入空预器的干空气质量与空预器入口烟气质量的比值，同时在计算中考虑了携带烟气质量，这些均有别于ASME PTC4.3和GB10184-88（附录K）方法。

3 实例计算

某电厂锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的亚临界自然循环、单炉膛∏型布置、平衡通风、一次中间再热、固态排渣燃煤炉，型号为HG-1025/17.5-PM32。制粉系统采用正压直吹式、四角切园燃烧，设计燃用晋东南贫煤。该炉配两台容克式三分仓空气预热器，在不同负荷下，分别用不同方法求其漏风率，具体结果见表1。

表1 计算结果比较

由表1可看出：（1）Howden方法的计算结果最小，主要是由于其漏风按干空气计算，并且考虑了烟气携带；（2）在电负荷300 MW、240 MW和180 MW工况下，四种计算方法的偏差分别在0.45%、0.47%和0.50%以内，可见，四种计算方法的结果偏差随负荷变化较小；（3）在电负荷300 MW、240 MW和180 MW工况下，修正系数K分别为92.6、92.8和93.5，均高于经验系数90，故常规试验中应用GB10184-88（附录K）经验公式的计算结果略小。

4 结论

ASME PTC4.3的计算复杂繁琐，但其计算结果准确可靠；GB10184－88（附录K）中的经验公式省去了煤质元素分析、飞灰、大渣含碳量等因素的化验，计算过程简单，实用性强，同时可满足常规试验的要求；Howden方法为企业自身开发的计算方法，不作为其余厂家空预器漏风率计算的依据，若要使用，必须得到电厂、空预器厂家和试验单位的认可。

GB10184－88（附录K）公式中系数90为经验数据，其随燃用煤种和空预器入口过量空气系数的变化而变化。