アン 空気予熱器 ボイラーのエコノマイザとその煙突の間に設置され、出て行く煙道ガスの残留熱を入ってくる燃焼用空気に伝達する熱交換器で、これを取り付けると通常、選択した設計に応じてボイラー全体の熱効率がおよそ 4 ~ 9 パーセント ポイント向上します。 業界では 3 つの構成が主流となっています。静的な管状空気予熱器、回転式再生空気予熱器、および密閉二相ヒート パイプを使用して可動部品なしでガスと空気のダクトを橋渡しするヒート パイプ空気予熱器です。各タイプは、熱伝達効率、空気漏れ、設置面積、およびメンテナンスの必要性のトレードオフが異なるため、正しい選択は、ボイラーの容量、燃料の硫黄含有量、および保守のためにプラントがどれだけのダウンタイムを許容できるかによって決まります。このガイドでは、空気予熱器がどのように機能するかを説明し、3 つの主要なタイプをデータベースのグラフで比較し、耐食性のための材料の選択について説明し、新規構築または改修プロジェクトで空気予熱器のメーカーまたはサプライヤーを評価する産業用バイヤー向けの実際的な選択とメンテナンスのフレームワークの概要を説明します。
空気予熱器の機能とボイラー システム内のどこに設置されるか
石炭、ガス、またはバイオマス燃料のボイラーでは、煙道ガスが非常に高温で炉から出て、過熱器、再熱器、およびエコノマイザ管バンクを通過するときに徐々に熱を放出します。エコノマイザー出口に到達するまでに、ガスは通常、まだ 250~350℃ 、燃料の元のエネルギー内容の意味のある部分をスタックに運びます。空気予熱器は、このガス経路内の最後の熱回収装置として、誘引通風ファンと煙突の直前に配置され、その役割は、ガスが排出される前に可能な限り多くの残りのエネルギーを捕捉することです。同じユニットの反対側では、強制通風ファンによって引き込まれた周囲の燃焼空気 (通常は周囲) 20~30℃ — 予熱器を通過し、排ガスが放出する熱を受け取ります。
この背後にあるエネルギーバランスは単純であり、ボイラー工学の実践において十分に確立されています。 20℃ 燃焼空気温度が上昇し、ボイラー全体の効率が約約向上します。 1パーセントポイント なぜなら、同じ蒸気出力を達成するために燃焼する燃料が少なくて済むからです。直接的な燃料の節約に加えて、予熱された空気はより完全な燃焼も促進します。これは、石炭の乾燥とバーナーへの輸送の両方に熱風が使用される微粉炭ボイラーにとって特に重要です。燃焼が改善されると、灰中の未燃炭素が減り、一酸化炭素の生成が減り、排出ガス規制順守とボイラーの清浄度に副次的な利点がもたらされます。
エンジニアが慎重に管理しなければならない設計上のトレードオフが 1 つあります。煙道ガスが空気予熱器内でさらに冷却されると、その温度は酸露点、つまり煙道ガス中の三酸化硫黄から形成された硫酸蒸気が金属表面で凝縮し始める点に近づく可能性があります。このため、エコノマイザーではなく空気予熱器が低温腐食のリスクに最もさらされるコンポーネントとなり、これがコールドエンドの材料選択 (このガイドで後述) が仕様を指定する上で重要な部分となる主な理由です。 空気予熱器 特定の燃料に対して。
重要なポイント: アン air preheater recovers the last practical increment of flue gas heat before the stack, and every 20°C of air preheat is worth approximately 1% of boiler efficiency — but the same cooling that creates this saving also concentrates corrosion risk at the unit's cold end.
空気予熱器の主な 3 つのタイプ: 管状、蓄熱式、およびヒート パイプ
産業用バイヤーが調査中 空気予熱器 通常、それぞれが異なる熱伝達メカニズムを中心に構築された 3 つの設計ファミリーに遭遇します。
管状(回復型)空気予熱器
チューブ状空気予熱器は、可動部品のない静的なシェルアンドチューブ式熱交換器です。通常、燃焼排ガスは管群の内側を流れ、燃焼用空気は管束の外側を横流れで通過し、金属管壁自体が 2 つの流れを分離する伝熱面として機能します。ガスと空気の経路は金属壁を介する場合を除いて互いに物理的に密閉されているため、2 つの流れの間の相互汚染 (漏れ) は本質的に低く、通常は次の範囲です。 1~3% 。これにより、敏感な下流排出装置を備えたボイラーなど、煙道ガス流への空気漏れを最小限に抑える必要がある場合、管状設計が魅力的になります。
回生(ロータリー) 空気予熱器
ユングストローム型ユニットと呼ばれることが多い再生空気予熱器は、波形の蓄熱板が詰め込まれた大型ローターを使用し、煙道ガスと空気ダクトの両方を通してゆっくりと回転します。ローターの一部が高温のガス流を通過すると、熱を吸収します。同じセクションが空気流の中で回転すると、蓄えられた熱が入ってくる燃焼用空気に放出されます。この連続的な貯蔵と放出のサイクルにより、再生ユニットはそのサイズに比べてコンパクトな設置面積と強力な熱伝達性能を実現しますが、セクター間の回転シールにより、必然的に一部の空気が排ガス側に漏れます。 5~12% シールが維持されていない場合、時間の経過に伴うローターの熱歪みにより、このギャップがさらに広がる可能性があります。
ヒートパイプ空気予熱器
ヒート パイプ空気予熱器は、上記の両方の設計の特徴を組み合わせています。これは、密封されたフィン付きヒート パイプのバンクを使用しており、各ヒート パイプには真空下で少量の作動流体が含まれており、各パイプの蒸発器側が排ガス ダクト内に配置され、凝縮器側が別の空気ダクト内に配置されるように配置されています。ホットエンドで吸収された熱により作動流体が蒸発し、蒸気はコールドエンドに移動して燃焼用空気に熱を放出して凝縮し、凝縮した流体は重力またはウィッキングによってホットエンドに戻り、サイクルを繰り返します。ガスダクトと空気ダクトは物理的に分離されたままであり、密閉されたパイプ壁によってのみ接続されているため、ヒートパイプ空気予熱器は、相変化伝達機構と拡張されたフィン表面のおかげで、一般に単純な管状設計よりも高い単位面面積当たりの熱伝達係数を達成しながら、漏れを管状タイプのレベルに近づけます。追加の実際的な利点は、ヒート パイプ バンドルがモジュール式であることです。多くの場合、ユニット全体を分解せずに個々の列を検査、洗浄、または交換できます。これは、最も冷たい列が最も早く汚れたり腐食したりする高硫黄燃料の場合に役立ちます。
| 特徴 | 管状 | 再生可能 | ヒートパイプ |
|---|---|---|---|
| 可動部品 | なし | ローターとドライブ | なし |
| 典型的な空気漏れ | 1~3% | 5~12% | 1~3% |
| 相対的なフットプリント | 中~大 | コンパクト | 中 |
| 主なメンテナンス項目 | チューブの洗浄 | シール調整 | モジュールのクリーニング/交換 |
| 一般的な耐用年数 | 15~20年 | シールは5~7年ごとに更新 | 15~20年 |
重要なポイント: 管状空気予熱器とヒートパイプ空気予熱器は、回転シールがないという低漏れの利点を共有していますが、蓄熱ユニットはより小さな設置面積と強力でコンパクトな熱伝達性能のために漏れが大きくなります。
ヒートパイプ空気予熱器が従来の設計と比較してどのように機能するか
空気予熱器から出る煙道ガスの出口温度は、ユニットがどれだけの熱を回収したかを示す最も明確な単一指標の 1 つです。煙突のガスに残留するすべての温度は、有用な予熱された空気に変換されなかったエネルギーであるためです。空気予熱器メーカーの製品を比較する購入者は、多くの場合、各設計が実際に出口温度をどの程度低くできるかを尋ねることから始まります。これは、使用する燃料の酸露点が尊重されている限り、一般に出口温度が低いほど熱回収効率が高いことを意味するためです。ただし、より低い出口温度を達成するには、通常、より大きな伝熱面またはより効果的な伝熱機構が必要であり、どちらも資本設置面積と保守計画に影響を与えるため、無料ではありません。以下のグラフは、ユニットに入る共通のベースライン入口温度 320℃ から始まる、上記の 3 種類の予熱器の典型的な排ガス出口温度を示しています。これらの数値は、単一の特定の設備からの結果ではなく、一般的な産業用ボイラーの実践から導き出された代表的な範囲であり、実際の性能はボイラーの負荷、燃料の種類、および予熱器のサイズによって異なります。
ゲージの比較では、管状空気予熱器が排ガスをおよそ 165℃ これは、その適度な熱伝達係数と、ガスと空気間の唯一の伝達経路としての金属壁への依存を反映しています。再生空気予熱器により、約 100 ℃の低い出口温度を実現 110℃ なぜなら、その回転蓄熱マトリックスはコンパクトな体積内で非常に大きな有効表面積を示し、3 つの設計の中で最も強力な原熱回収を実現するからです。ヒートパイプ空気予熱器は、この 2 つの間に約 130℃ 相変化ヒートパイプと延長されたフィン表面のより高い面積当たりの熱伝達係数の恩恵を受けながら、ガスダクトと空気ダクトが互いに密閉されたままであるため、漏れを管状レベルに近く保ちます。高硫黄石炭を燃焼するプラントでは、この中間の位置が利点となる可能性があります。ヒート パイプ設計は、再生ユニットの回転シールによって生じる空気漏れの増加を引き継ぐことなく、通常の管状ユニットよりも有意義に多くの熱を回収します。逆に、燃料の硫黄含有量が非常に低く、漏れ許容量がそれほど重要ではない場合、再生空気予熱器の出口温度が低いため、3 つのオプションの中で最も強い生効率の数値が得られます。また、特定の燃料の硫黄含有量に対して出口温度が低すぎると、低温端での酸露点腐食のリスクが高まるため、実際の最低出口温度は機器の設計だけでなく燃料化学の関数であることにも注意してください。ボイラーエンジニアは通常、石炭火力ユニットを約 120 °C 以上に保ち、よりクリーンなガス火力ユニットを 90 ~ 100 °C 付近で運転できるようにします。経験豊富な空気予熱器サプライヤーは、個別に熱回収を最適化するのではなく、コールドエンド材料と目標出口温度を合わせてサイジングします。ヒートパイプ空気予熱器のフィン付きモジュールは列ごとに交換できるため、プラントでは特に最も低温の列にわずかに耐食性の高い材料を設置することがあります。これにより、ユニット全体の腐食を犠牲にすることなく、ユニット全体を回生設計の回復性能に近づけることができます。全体として、この比較は、特定の燃料とデューティ サイクルに最適な空気予熱器のタイプを絞り込む際に最も役立つ出発点の 1 つです。
どこで 空気予熱器 業界全体で使用されています
空気予熱器は単一のセクターに限定されません。それらは、燃焼プロセスで回収する価値があるほど高温の排ガスが発生するあらゆる場所に発生します。発電は依然として最大の単一用途であり、それは事業用ボイラーおよび自家用発電ボイラーが高負荷で継続的に稼働し、得られる効率の各パーセントポイントの年間値が最大化されるためです。独自の炉を備えた重工業(冶金、化学処理、建材製造)が残りの需要の大部分を占めており、それぞれに独自の排ガス特性と腐食に関する考慮事項があります。この典型的な分布を理解すると、空気予熱器メーカーが単一の標準製品ではなく、これほど幅広い構成を提供している理由が説明できます。以下のグラフは、単一の独自のデータセットではなく、一般的な産業展開パターンに基づいて、最終用途部門ごとに設置されている空気予熱器の容量の代表的な割り当てを示しています。
発電量のおおよその割合 32% これは、石炭およびガスを燃料とする大型のユーティリティボイラーによって駆動される典型的な空気予熱器の導入であり、連続運転ユニット全体で 1 パーセントポイントの効率が向上するだけでも、実質的な年間燃料節約につながります。冶金と鉄鋼は約 26% は、高炉、再熱炉、焼鈍ラインをカバーしており、排ガス廃熱回収により燃費が向上し、炉の温度制御が安定します。化学および石油化学処理は、 19% 合計のうち; Global Market Insights によると、化学廃熱回収装置セグメントだけでも、 110億米ドル これは、排ガス回収装置に依存するこの分野のプロセスヒーターとボイラーの規模を反映しています。セメント窯やガラス溶解炉などの建材製造は、 14% 、廃熱回収はエネルギーコスト管理と排出削減目標の両方に密接に関係しています。残りは大体 9% パルプと紙、食品加工、繊維仕上げ、および小型ボイラーを運転しながらも、その規模に合わせた工業用空気予熱器の恩恵を受けるその他のプロセス産業にまで及びます。 Grand View Research によると、より広範な廃熱回収システム市場(その中で空気予熱器は主要な機器カテゴリの 1 つ)は、およそ 550億米ドル 2023年にはそれ以上に 1,000億米ドル 2030 年までに、この軌道は主に、このグラフに示されているのと同じ産業セクターによって推進され、エネルギー効率と排出量の目標を強化します。空気予熱器のサプライヤーにとって、この需要の部門間分散は、比較的きれいな天然ガスの排気から、石炭焚きボイラーや焼結作業からの高粒子、高硫黄の流れに至るまで、非常に異なる煙道ガスの化学的性質に基づいて機器を設計する必要があることも意味します。このバリエーションこそが、このガイドで後述するように、適切なタイプと材料の組み合わせを選択することが、ヘッドラインの効率数値と同じくらい重要である理由です。
ヒートバランス: 空気予熱器が実際に回収する排ガス熱の量
空気予熱器の実際の貢献を理解するには、予熱器を単独で見るのではなく、ボイラーの全体的な熱バランスを調べることが役立ちます。どのボイラーも、どんなに適切に設計されていても、スタック上で燃料エネルギーの一部を失います。プラント エンジニアにとって実際的な問題は、その損失をどの程度、どの機器で経済的に回収できるかということです。通常、エコノマイザはボイラー給水を予熱することで排ガス熱の重要な部分を回収し、空気予熱器は燃焼用空気を予熱することでそれに加えて追加の部分を回収します。これら 2 つの装置は同じ煙道ガス経路に沿って直列に動作するため、予熱器が捕捉できる空気の量は、その前にあるエコノマイザーがすでに除去した量に部分的に依存します。以下のグラフは、代表者のこの関係を示しています。 130トン/時 工業用ボイラー。空気予熱器が設置されていない場合の総回収熱量と、同じエコノマイザーの下流に追加された 3 つの空気予熱器構成とを比較します。
空気予熱器が設置されていないこの代表的なボイラーは、約 動作時間あたり 14 ギガジュール エコノマイザーのみを通過し、残りの排ガス熱はすべて未使用のままスタックから排出されます。管状空気予熱器を追加すると、総回収熱量がおよそ 20% 増加します。 23ギガジュール/時 、について貢献 1 時間あたり 9 ギガジュール エコノマイザーのシェアに加えて。この比較では再生空気予熱器が最も多くの熱を回収し、総回収熱量は約 27ギガジュール/時 これは、前のゲージ比較で示されたより低い排ガス出口温度と一致しています。ヒートパイプ空気予熱器はすぐ後ろにあります 26ギガジュール/時 、前述したように、回転シール システムに伴う高い空気漏れを回避しながら、回復性能が回生設計に近づいていることが確認されました。これは、相対的に言えば、3 つのタイプの空気予熱器のいずれかを設置すると、エコノマイザーのみに依存する場合と比較して、回収される排ガス熱の総量が約 2 倍になることを意味します。そのため、空気予熱器は、既存のボイラーで利用可能なより費用対効果の高い効率アップグレードの 1 つと考えられています。この表の特定の数値は、ボイラーの容量、燃料の種類、または既存のエコノマイザーのサイズが異なると変化するため、個々のプラントを保証するものではなく、構成間の相対的なパターンを示すものとして読み取る必要があることに注意してください。ボイラーの能力は、この回収熱の絶対値に強い影響を及ぼします。年間同じ時間数稼働するより大きなボイラーでは、同じパーセンテージポイントの効率向上に比例してより大きな燃料節約が見られます。改修を評価するプラントにとって、この熱バランスのビューは通常、単一の見出しの効率パーセンテージよりも有益です。これは、空気予熱器が設置される前に、利用可能な排ガス エネルギーのどれだけが既に捕捉されているか、したがって現実的にどの程度の利益が得られるかが明確になるためです。経験豊富なボイラー空気予熱器メーカーは、通常、特定の空気予熱器のサイズを提案する前に、既存のエコノマイザーの性能データを尋ねます。これはまさに 2 つのデバイス間の直列関係のためです。
空気予熱器チューブの腐食、汚れ、および材料の選択
空気予熱器の価値を高めるのと同じ冷却プロセスが、その最も重大な動作上の課題も生み出します。排ガスが装置を通過して熱を失うと、その温度が酸露点よりも下がる可能性があります。酸露点とは、排ガス中の三酸化硫黄が水蒸気と反応して形成される硫酸蒸気が、冷たい金属表面上で液膜として凝縮し始める温度です。この凝縮した酸は保護されていない炭素鋼を攻撃し、その結果生じる腐食生成物は飛灰や煤と結合して粘着性の堆積物を形成し、ガスの流れをさらに制限して熱伝達を低下させます。腐食と汚れが組み合わさった問題は、入ってくる周囲の空気が最初にユニットに接触する場所に最も近い予熱器の最も冷たい列にほぼ完全に集中します。
このリスクは予測可能な場所に集中しているため、空気予熱器のメーカーは、ユニット全体を再設計するのではなく、主にコールドエンドの材料選択を通じてこのリスクに対処します。一般的なアプローチには、比較的安価な材料費でガラスのような耐酸性バリアを提供するエナメルコーティングされた炭素鋼管が含まれます。耐候性鋼(コールテン型合金などの商品名で呼ばれることが多い)。弱酸にさらされると安定した保護酸化層を形成します。中~高硫黄燃料向けの 304 または 316L などのオーステナイト系ステンレス鋼グレード。より高い材料コストと製造コストでより強力な耐食性を提供します。また、最も厳しい高硫黄または高塩素負荷の場合は、最も露出したチューブとヘッダーの接続部にニッケルベースの合金またはニッケルろう付け接合を使用します。これは、ろう付け接合部は、繰り返しの熱サイクル下で従来の溶接で発生する可能性がある局所的な攻撃を受けにくいためです。
| 材質 | 最適な用途 | 相対的な材料コスト |
|---|---|---|
| 炭素鋼(未塗装) | クリーンな天然ガス、硫黄分が非常に少ない燃料 | 下位 |
| エナメルコーティングされたスチール | 石炭と重油、中程度の硫黄 | 中等度 |
| 耐候性(コルテン系)鋼 | 石炭、弱酸への曝露 | 中等度 |
| ステンレス鋼304/316L | 高硫黄石炭、化学プロセスガス | より高い |
| ニッケル基合金/ニッケルろう付け接合 | 厳しい高硫黄または高塩素義務 | 最高 |
ヒートパイプ空気予熱器バンドルはモジュール式であるため、プラントではユニット全体ではなく、パイプの最も低温の 1 列または 2 列のみに、より耐食性の高い材料を指定することがよくあります。これにより、最も危険な領域を保護しながら材料コストを抑制できます。この列ごとの材料のグレーディングは、束全体が通常単一の材料である管状設計では達成するのが難しく、蓄熱プレートが両方の温度ゾーンで回転するため、バスケット全体にわたる均一な保護が必要な蓄熱式ローターでは現実的ではありません。どの空気予熱器の設計が設置されているかに関係なく、使用中の特定の燃料硫黄含有量に対して計算された酸露点と比較した排ガス出口温度を定期的に監視することが、この種の腐食の進行をそもそも防ぐ最も効果的な唯一の方法であり続けます。
重要なポイント: コールドエンド腐食は硫酸の凝縮によって引き起こされ、予熱器のタイプのみではなく材料の選択が経済的に管理するための主な手段となります。
燃料の種類に合わせたメンテナンスの実践
空気予熱器のメンテナンス要件は、ボイラーのサイズではなく主に燃料の種類によって左右されます。これは、上記の汚れと腐食のメカニズムが蒸気の出力ではなく灰分と硫黄分によって決まるためです。天然ガスなどのクリーン燃焼燃料は、微粒子残留物が非常に少なく、三酸化硫黄の生成が比較的少ないため、伝熱面は検査間の長期間にわたって清浄な状態を保ちます。対照的に、石炭やバイオマスなどの固体燃料は大量の飛灰を生成し、硫黄分が多い石炭の場合はコールドエンドでより激しい酸凝縮が発生し、どちらも実際の洗浄間隔を短縮します。このメンテナンス間隔をどちらの方向でも間違えると、実際のコストが発生します。過剰な洗浄は労力を無駄にし、計画外のダウンタイムを増加させます。一方、洗浄が不十分だと汚れが蓄積し、ユニット全体の圧力降下が上昇し、ファンの電力消費量が増加し、最初に空気予熱器が取り付けられていた効率の向上が徐々に損なわれます。以下のヒートマップは、5 つの一般的な燃料タイプと 3 つの主要な空気予熱器設計にわたる一般的な推奨清掃間隔を示しています。
天然ガスの場合、通常は 3 種類の空気予熱器すべてを実行できます。 18~24ヶ月 燃料が生成する灰と三酸化硫黄の量が最小限に抑えられるため、完全な洗浄の間に使用できます。軽油はこれをおおよそ短縮します 9~12ヶ月 これは、天然ガスに比べて硫黄含有量が高いことを反映しています。低硫黄炭。ここでは以下のように定義されます。 1% 硫黄 重量により、間隔がさらに短くなり、 4~6ヶ月 これは主に、腐食単独ではなく飛灰の付着によるものです。おおよそ以上の高硫黄炭 1% 硫黄 最も頻繁な注意を必要とし、間隔はわずかに短縮されます 2~3ヶ月 汚れと酸露点腐食の両方が同時に加速するためです。バイオマス燃料は、高硫黄石炭と同様の範囲にあります。 2~4ヶ月 これは主に、硫黄分ではなく、柔らかくなり、高温の表面に付着する傾向があるアルカリが豊富な灰によって引き起こされます。この比較では、すべての燃料タイプにわたって、再生空気予熱器は常に 3 つの設計の中で最も短い間隔を必要とします。これは、より多くの粒子を収集する有効表面積が大きいことと、堆積物の蓄積に対する回転シールの感度が高いことの両方を反映しています。ヒートパイプ空気予熱器は、一般にチューブラー設計の間隔と一致するかわずかに超えており、特にバイオマスに関してはチューブラーよりも若干の利点を示します。この業界の経験は、バンドル全体を分解することなく個々のフィン付き列を洗浄または交換できる能力に起因しています。有意な灰分を含む燃料の場合、ほとんどのボイラー空気予熱器メーカーは、蒸気または圧縮空気のいずれかを使用するすす吹きシステムとユニットを組み合わせることを推奨しています。これにより、3 つの設計のどれが設置されているかに関係なく、手動検査の間隔が延長されます。たとえば天然ガスから混合石炭に燃料源を切り替えるプラントは、物理的設備が変わっていなくても適切な間隔が大幅に変わる可能性があるため、同時に空気予熱器のメンテナンススケジュールを見直す必要があります。
ボイラー用の空気予熱器の選択とサイズの決定方法
適切な空気予熱器を指定するには、ボイラーの銘板の容量だけでなく、ユニットが実際に稼働する際の排ガスと空気の状態を明確に把握することから始まります。空気予熱器のサプライヤーは通常、設計を提案する前に次のコア データを要求します。
- 空気予熱器が設置される地点、通常はエコノマイザーの直後の排ガス流量と入口温度
- 燃料の種類と硫黄含有量。これにより安全な最低排ガス出口温度とコールドエンド材料が決まります。
- 目標燃焼空気予熱温度。通常、自由に選択されるのではなく、バーナーまたはミルの要件によって設定されます。
- 特にスペースが限られている既存のボイラーの改造プロジェクトの場合に利用可能な設置面積とダクトのルーティング
- 許容可能な空気漏れ許容値。下流の機器がガス希釈の影響を受けやすい回生設計を除外できます。
- 回生ユニットは管状またはヒート パイプ設計よりも頻繁なシールの保守が必要なため、計画的なメンテナンス アクセスと停止の頻度
これらのパラメータがわかれば、通常、タイプの選択は単純なロジックに従います。床面積が限られており、燃料の硫黄含有量が低い場合、再生空気予熱器のコンパクトな設置面積と強力な熱回収により、効率的な選択肢となります。空気漏れを最小限に抑えることが優先される場合、またはボイラーが高硫黄燃料を燃焼し、プラントがユニット全体ではなく最も低温の列にのみ耐食性材料を等級付けしたい場合には、多くの場合、ヒートパイプ空気予熱器の方が適しています。シンプルさ、長いサービス間隔、可動部品のリスクを最小限に抑えることが最も重要である場合、特に中小規模の産業用ボイラーでは、管状空気予熱器が引き続き信頼できるオプションとなります。以下の表は、カスタム空気予熱器のメーカーが通常、3 つの主要なタイプごとに提供できるいくつかの一般的な構成のバリエーションをまとめたものです。
バイセクター再生
ローターは 2 つのゾーン (ガスと空気) に分割されます。ほとんどの産業用ボイラーの標準構成です。 トライセクター再生
微粉炭ボイラーで一般的な一次 (石炭乾燥) 空気用の第 3 セクターを追加します。 フィン付きチューブ管状
拡張されたフィン表面により、同じ管状の設置面積内の熱伝達面積が増加します。 ホーローチューブ管状
エナメルコーティングにより、中程度の硫黄分の石炭や油の燃焼に対する耐酸性が向上します。 シングルパスおよびダブルパスヒートパイプ
追加のパスにより接触時間が増加し、限られた設置面積でより高い回復が可能になります。
重要なポイント: タイプの選択は、効率の数値だけからではなく、燃料の硫黄分、設置面積、漏れ耐性、メンテナンスへのアクセスに直接基づいて行う必要があります。
設置、試運転、改造に関する考慮事項
もともと空気予熱器を備えて設計されていなかった既存のボイラーに空気予熱器を追加することは、エネルギー効率向上のための一般的な改造であり、ダクトのルーティング、構造サポート、送風ファンの容量をすべて既存のレイアウトに統合する必要があるため、一般に新築に空気予熱器を取り付けるよりも手間がかかります。改修プロジェクトは通常、実際の運転流量と温度を確認するための現場調査と排ガス分析から始まります。これは、長年の運転によりこれらが元の設計値と異なる可能性があるためです。続いて構造工学が行われ、ボイラーハウスが追加の重量とダクト負荷に耐えられるかどうかが確認され、誘引ファンと強制通風ファンがチェックされて、新しい空気予熱器がガスと空気の経路に導入する追加の圧力降下に対処するのに十分な余裕があることが確認されます。
空気予熱器のコミッショニングは、新規に設置されるか改造されるかにかかわらず、一般に、制御された条件下での熱伝達効率、空気漏れ率、および圧力降下を測定するための標準方法を定義する ASME PTC 4.3 などの認知された空気予熱器性能試験コードに定められた枠組みに従います。漏れ試験は回生ユニットにとって特に重要です。輸送中や設置中のシールの摩耗は、ボイラーがすでに稼働するまで気づかれない可能性があるためです。ほとんどのプラントでは、稼働開始後、最初の数千運転時間後にフォローアップ性能検査をスケジュールし、測定された出口温度と圧力降下が空気予熱器メーカーが設計段階で指定した値に近いままであることを確認し、より大きなメンテナンス問題になる前に早期の汚れの傾向を把握します。
特に改修プロジェクトの場合、機械的な連携作業のほとんどはボイラーがオフラインの間に行われる必要があるため、ボイラーの計画停止に合わせてスケジュールを立てることが通常、プロジェクトのタイミングの決定要因となります。機器を発注した後ではなく、設計段階で経験豊富な空気予熱器サプライヤーと緊密に連携することで、ダクトインターフェースと構造サポートを現場で調整するのではなく、既存のボイラーに合わせて事前に設計できるため、この停止期間を短縮する傾向があります。
空気予熱器のメーカーおよびサプライヤーとしての江蘇新能
本物の社内エンジニアリングを備えた空気予熱器メーカーを選択することは、まさに上記でカバーした領域、つまりヒートパイプの製造品質、コールドエンドでの接合の完全性、および単一の固定設計を提供するのではなく、特定の燃料に合わせて材料を列ごとにグレード分けする能力において最も重要です。中国の産業排ガス廃熱回収装置メーカーおよび化学プロセス装置工場として、 江蘇新能化工設備有限公司 は 2005 年に設立され、排ガス廃熱回収システムおよび化学装置の研究、開発、製造を専門とし、ヒート パイプの開発、ニッケルベースのろう付け、圧力容器の製造に及ぶ包括的な社内機能を備えています。ヒート パイプの性能と寿命は、ユニット全体の設計だけではなく、密封されたパイプとジョイント レベルでの製造品質に直接依存するため、この組み合わせは、このガイド全体で説明するヒート パイプ空気予熱器技術に特に関連します。
Jiangsu Shineng の製品は石炭化学、冶金、発電、合成アンモニア産業で広く使用されており、同社の機器は海外市場に輸出されています。上記の選択ガイドで概説したように、管状空気予熱器、再生式空気予熱器、ヒートパイプ空気予熱器はそれぞれ異なる燃料と設置面積の条件に適合するため、単一の固定製品ラインではなく、3 つの構成すべてにわたってエンジニアリングできるメーカーと協力することで、プラントは限られた製品範囲に動作条件を適応させるのではなく、実際の動作条件に機器を適合させることができます。新しいボイラー空気予熱器を評価したり、既存のユニットの改造を計画しているプラントの場合、ヒート パイプの製造から圧力容器の製造に至るまで、この幅広い社内機能により、プロジェクト特有の排ガスの化学的性質やスペースの制約に対する、よりカスタマイズされたエンジニアリングの対応がサポートされます。