Air preheater

Sebuah pemanas awal udara (APH) adalah perangkat yang dirancang untuk memanaskan udara sebelum proses lain (misalnya, pembakaran dalam boiler ) dengan tujuan utama meningkatkan efisiensi termal dari proses. Mereka dapat digunakan sendiri atau untuk menggantikan sistem panas penyembuhan atau untuk mengganti kumparan uap.

Secara khusus, artikel ini menjelaskan tentang preheater udara pembakaran yang digunakan pada boiler besar yang ditemukan di pembangkit listrik tenaga panas yang menghasilkan tenaga listrik dari misalnya bahan bakar fosil , biomassa atau limbah . 

Tujuan dari preheater udara adalah untuk memulihkan panas dari gas buang boiler yang meningkatkan efisiensi termal boiler dengan mengurangi panas yang berguna yang hilang dalam gas buang. Sebagai akibatnya, gas cerobong juga dibawa ke cerobong gas cerobong (atau cerobong asap ) pada suhu yang lebih rendah, memungkinkan desain disederhanakan dari sistem konveyor dan cerobong gas cerobong asap. Ini juga memungkinkan kontrol atas suhu gas yang meninggalkan tumpukan (untuk memenuhi peraturan emisi, misalnya). Ini dipasang antara economizer dan cerobong asap.

Ada dua jenis preheater udara untuk digunakan dalam generator uap di pembangkit listrik termal : Satu adalah tipe tubular yang dibangun ke dalam saluran gas buang boiler, dan yang lainnya adalah preheater udara regeneratif .  Ini dapat diatur sehingga gas mengalir secara horizontal atau vertikal melintasi sumbu rotasi.

Jenis lain dari preheater udara adalah regenerator yang digunakan dalam pembuatan besi atau gelas.

Fitur konstruksi 

Preheater berbentuk tabung terdiri dari bundel tabung lurus yang melewati saluran keluar dari boiler dan terbuka di setiap ujung di luar saluran tersebut. Di dalam ducting, gas tungku panas melewati tabung preheater, memindahkan panas dari gas buang ke udara di dalam preheater. Udara sekitar didorong oleh kipas melalui ducting pada satu ujung tabung preheater dan pada ujung lainnya udara panas dari dalam tabung muncul ke set ducting lain, yang membawanya ke tungku boiler untuk pembakaran.

Ducting preheater berbentuk tabung untuk udara dingin dan panas membutuhkan lebih banyak ruang dan dukungan struktural daripada desain preheater yang berputar. Lebih lanjut, karena gas buang abrasive yang sarat debu, tabung di luar saluran cepat aus di sisi yang menghadap arus gas. Banyak kemajuan telah dilakukan untuk menghilangkan masalah ini seperti penggunaan keramik dan baja yang dikeraskan.

Masalah

Banyak generator unggun beredar baru (CFB) dan generator unggun fluidisasi unggun (BFB) saat ini menggabungkan pemanas udara berbentuk tabung yang menawarkan keuntungan berkaitan dengan bagian yang bergerak dari jenis rotari.

Korosi titik embun 

Korosi titik embun terjadi karena berbagai alasan.  Jenis bahan bakar yang digunakan, kandungan belerang dan kadar airnya merupakan faktor yang berkontribusi. Namun, sejauh ini penyebab paling signifikan dari korosi titik embun adalah suhu logam tabung. Jika suhu logam di dalam tabung turun di bawah suhu saturasi asam, biasanya di antara 190 ° F (88 ° C) dan 230 ° F (110 ° C), tetapi kadang-kadang pada suhu setinggi 260 ° F (127 ° C) , maka risiko kerusakan titik embun menjadi besar.

Preheater udara regeneratif

Ada dua jenis preheater udara regeneratif : preheater udara regeneratif plat-rotating-plate (RAPH) dan preheater udara regenerative-plate stasioner (Rothemuhle). 

Rotating-plate preheater udara regeneratif 

Jenis tri-sektor adalah yang paling umum dalam fasilitas pembangkit listrik modern. Dalam desain tri-sektor, sektor terbesar (biasanya mencakup sekitar setengah penampang selubung) terhubung ke outlet gas panas boiler. Gas buang panas mengalir di atas elemen pusat, memindahkan sebagian panasnya ke elemen, dan kemudian disalurkan untuk perawatan lebih lanjut dalam pengumpul debu dan peralatan lainnya sebelum dikeluarkan dari tumpukan gas buang . Sektor kedua, yang lebih kecil, diumpankan dengan udara sekitar oleh kipas , yang melewati elemen yang dipanaskan saat berputar ke sektor tersebut, dan dipanaskan sebelum dibawa ke tungku boiler untuk pembakaran. Sektor ketiga adalah yang terkecil dan memanaskan udara yang dialihkan kepulverizer dan digunakan untuk membawa campuran udara-batubara ke pembakar boiler batu bara. Dengan demikian, total udara yang dipanaskan dalam RAPH menyediakan: udara panas untuk menghilangkan kelembaban dari debu batu bara bubuk, udara pembawa untuk mengangkut batu bara bubuk ke pembakar ketel dan udara utama untuk pembakaran.

The rotor itu sendiri adalah media transfer panas dalam sistem ini, dan biasanya terdiri dari beberapa bentuk baja dan / atau keramik struktur. Berputar cukup lambat (sekitar 1-2 RPM ) untuk memungkinkan perpindahan panas yang optimal pertama-tama dari gas buang panas ke elemen, kemudian saat berputar, dari elemen ke udara dingin di sektor lain.

Fitur konstruksi 

Dalam desain ini seluruh casing preheater udara didukung pada struktur pendukung ketel itu sendiri dengan sambungan ekspansi yang diperlukan dalam saluran.

Rotor vertikal didukung pada bantalan dorong di ujung bawah dan memiliki pelumasan penangas minyak, didinginkan oleh air yang bersirkulasi dalam gulungan di dalam penampung minyak. Susunan ini untuk mendinginkan ujung bawah poros, karena ujung rotor vertikal ini berada pada ujung panas ducting. Ujung atas rotor memiliki bantalan rol sederhana untuk menahan poros pada posisi vertikal.

Rotor dibangun pada poros vertikal dengan penyangga radial dan sangkar untuk menahan keranjang pada posisinya. Pelat seal radial dan sirkumferensial juga disediakan untuk menghindari kebocoran gas atau udara di antara sektor-sektor atau antara saluran dan casing saat diputar.

Untuk pembersihan saluran endapan secara langsung dari keranjang uap disediakan sedemikian rupa sehingga debu dan abu yang tertampung dikumpulkan pada hopper abu dasar dari pemanas awal udara. Hopper debu ini terhubung untuk mengosongkan bersama dengan hopper debu utama dari pengumpul debu.

Rotor diputar oleh motor yang digerakkan udara dan gearing, dan diperlukan untuk memulai sebelum memulai boiler dan juga harus disimpan dalam rotasi untuk beberapa waktu setelah boiler dihentikan, untuk menghindari ekspansi dan kontraksi yang tidak merata yang mengakibatkan lengkungan atau retaknya rotor. Udara stasiun umumnya benar-benar kering (udara kering diperlukan untuk instrumentasi), sehingga udara yang digunakan untuk menggerakkan rotor disuntikkan dengan minyak untuk melumasi motor udara.

Jendela inspeksi yang dilindungi keselamatan disediakan untuk melihat operasi internal preheater dalam semua kondisi operasi.

Keranjang berada di rumah sektor yang disediakan pada rotor dan dapat diperbarui. Umur keranjang tergantung pada abrasivitas abu dan sifat korosif gas outlet boiler.

Gas buang ketel mengandung banyak partikel debu (karena kadar abu yang tinggi) yang tidak berkontribusi terhadap pembakaran, seperti silika, yang menyebabkan keausan keranjang yang abrasif, dan mungkin juga mengandung gas korosif tergantung pada komposisi bahan bakar. Sebagai contoh, batubara indonesia umumnya menghasilkan kadar abu dan silika yang tinggi dalam gas buang. Karena itu keausan keranjang umumnya lebih dari bahan bakar pembakaran bersih lainnya.

Dalam RAPH ini, gas boiler korosif yang sarat debu harus lewat di antara elemen keranjang pemanas awal udara. Unsur-unsur terdiri dari pelat bergelombang zig zag yang ditekan ke dalam keranjang baja yang memberikan ruang annular yang cukup di antaranya untuk dilewati gas. Pelat-pelat ini bergelombang untuk memberikan lebih banyak luas permukaan agar panas dapat diserap dan juga memberikannya kekakuan untuk menumpuknya ke dalam keranjang. Oleh karena itu penggantian sering dilakukan dan keranjang baru selalu siap. Pada hari-hari awal, baja Cor-sepuluh digunakan untuk elemen. Hari ini karena kemajuan teknologi banyak produsen dapat menggunakan paten mereka sendiri. Beberapa produsen memasok bahan yang berbeda untuk penggunaan elemen untuk memperpanjang umur keranjang.

Dalam beberapa kasus, endapan yang tidak terbakar dapat terjadi pada elemen preheater udara yang menyebabkannya terbakar selama operasi normal boiler, sehingga menimbulkan ledakan di dalam preheater udara. Kadang-kadang ledakan ringan dapat dideteksi di ruang kontrol dengan variasi suhu saluran masuk dan keluar udara pembakara.

Preheater udara regeneratif plat stasioner 

Elemen pelat pemanas dalam jenis preheater udara regeneratif ini juga dipasang dalam selubung, tetapi elemen pelat pemanasnya lebih diam daripada berputar. Alih-alih saluran udara di preheater diputar sehingga dapat sebagai alternatif memaparkan bagian elemen pelat pemanas ke udara dingin yang meluap. 

Seperti ditunjukkan dalam gambar yang berdekatan, ada saluran udara masuk berputar di bagian bawah pelat stasioner mirip dengan saluran udara outlet outlet di bagian atas pelat stasioner.

Regenerator

Sebuah regenerator terdiri dari sebuah checkerwork bata: batu bata diletakkan dengan ruang yang setara dengan lebar bata di antara mereka, sehingga udara dapat mengalir relatif mudah melalui checkerwork. Idenya adalah bahwa ketika gas buang panas mengalir melalui checkerwork, mereka melepaskan panas ke batu bata. Aliran udara kemudian dibalik, sehingga batu bata panas memanaskan udara dan bahan bakar yang masuk. Untuk tungku pelebur kaca, regenerator duduk di kedua sisi tungku, sering membentuk keseluruhan yang tidak terpisahkan. Untuk tanur tinggi , regenerator (biasa disebut kompor Cowper)) duduk terpisah ke tungku. Tungku membutuhkan tidak kurang dari dua tungku, tetapi mungkin memiliki tiga tungku. Salah satu kompor adalah ‘on gas’, menerima gas panas dari atas tungku dan memanaskan checkerwork di dalamnya, sementara yang lain adalah ‘on blast’, menerima udara dingin dari blower, memanaskannya dan meneruskannya ke blast furnace.