空气预热器漏风率偏大问题浅析

空气预热器漏风率偏大问题浅析

李兵

宝钢湛江钢铁有限公司

摘要：回转式空气预热器因结构紧凑，外形尺寸小，钢材消耗量小，受烟气腐蚀危险性小等优点，被大型电站广泛应用。本文对回转式空气预热器漏风率偏大的形成原因及影响因素进行分析，提出了技术改造方向和预期目标，来降低回转式空气预热器的漏风率，提高锅炉及机组运行的经济性。

关键词：空气预热器；漏风率偏大；问题浅析

1、漏风存在问题分析

1.1空气预热器间隙自动调整装置不能正常投入

自动装置探测部分为平面检测线圈，采用涡流探测原理测量径向密封间隙，自动装置根据测量值自动控制热端扇形板上台或下降，以保证空气预热器漏风在设计值范围内。因平面检测线圈及前置放大镜在高温下难以正常工作，运行中经常损坏，造成间隙自动调整装置不能正常投入。机组正常运行时热端扇形板与转子径向密封的间隙达不到设计要求。另外，控制装置设计功能不完善，缺乏应有的保护功能，一旦控制装置失灵易造成空气预热器卡死、密封片损坏或间隙调整到最大位置，使漏风增大。

1.2固定密封使用寿命短

固定密封为热端扇形板与钢梁之间的密封，由两块厚度为6mm的12Cr1MoV钢板搭接而成，一块采用螺栓紧固在扇形板上，另一块紧固在钢梁上，保证热端扇形板能上下移动，隔绝热风向烟气侧泄漏。因烟风侧的差压大，且热风中含有灰尘，热风向烟气侧泄漏的同时，使固定密封磨损，特别是一次风与烟气侧的固定密封只使用3～4个月就磨出孔洞，使漏风巨增。

1.3下部径向密封间隙过大

在运行中，高温烟气从上而下流动，而冷空气从下而上流动，形成转子上部温度高，下部温度低，其径向隔热板膨胀量同样出现上部大于下部，加之转子受热后其刚性会出现一定的下降，最终使转子形成“蘑菇状”变形。我们利用停炉机会测试冷态下的三向密封间隙分别为:径向密封靠中心上端为9mm，下端为13mm;轴向密封热端为18.5mm，冷端为11mm;环向密封热端为10mm，冷端为5mm。以上间隙大大超过了厂家给定的设计值。从环向密封的几个测点所测数据可以判断，空气预热器的T字钢椭圆度也较大。同时测得下部径向密封片预留空气预热器转子热态时的变形间隙，实际外侧预留为40mm，预留值偏大，这是一个主要漏风点。

1.4部分静密封设计欠佳

空气预热器扇形板和轴向圆弧板的静密封设计原为单侧动、静贴紧密封结构形式，由于热态运行时静密封压板螺丝受热膨胀，使静密封压板发生松动而产生间隙，在间隙处不断有含尘高压风通过吹损静密封板，使密封间隙进一步增大，导致漏风量逐步增加。

1.5预热器传热元件堵灰严重

由于空气预热器除灰是选用蒸汽吹灰装置，从运行情况看，蒸汽吹灰效果不理想，每次停炉检修均发现冷端受热面积灰较严重，其堵灰面积约30%，这就使得运行中流通截面减少，流动阻力系数增大，空气预热器上下进出口风压差增大，造成漏风率进一步增大。

2、漏风预防方案

2.1仓格结构

将蓄热元件清理后，新增一块径向隔板，使仓格一分为二。如果传热元件使用寿命已到(剩余板厚热端低于0.3mm，冷端低于0.5mm)或锅炉现采用的燃料堵灰特性与空气预热器波形不匹配，则建议此时更换高效的传热元件。

2.2调整径向密封

2.2.1热端径向密封

取消间隙自动跟踪调整装置，对磨损严重的扇形板进行更换，对局部磨损出现沟槽的扇形板进行补焊后车削打磨，使每块扇形板表面平整光滑。在新增径向隔板上安装密封片，使热端径向密封变成双密封。

2.2.2冷端径向密封

对磨损严重的扇形板进行更换，对局部磨损出现沟槽的扇形板进行补焊后车削打磨，使每块扇形板表面平整光滑。在新增径向隔板上安装密封片，使冷端径向密封变成双密封。由于冷端压差大于热端压差，冷端气体密度大于热端密度，因此冷端径向漏风是空气预热器漏风的重要因素，冷端间隙必须得到有效的控制。冷端间隙的控制采用冷态预留热态弥补的办法(采用“V”形布置)，采用冷态调整后焊接固定的方法。即在冷态安装调整时，冷端内侧间隙为0mm，而外侧预留出一定间隙:热态运行时，内侧间隙由0mm变为支撑端轴的膨胀值，外侧间隙由于转子的蘑菇状下垂变为0mm。

为缩小密封间距，可以增加径向密封道数，使每侧密封片达到48片，保证在径向扇形板下始终有两道密封。调整后将径向密封间隙设定为:热端0mm、冷端0～19mm，将所有径向密封片接头密封焊接，两端和其相邻结构件密封焊，从而消除固定后密封片之间缝隙的漏风。

2.3对旁路密封调整

转子上、下为配合旁路密封也做相应变动。更换上、下部“T”字钢，并在原来弹性旁路密封的基础上，将冷、热端面上增加旁路密封，使冷、热端都成为双道旁路密封。对冷、热段端面“T”加工处理，提高密封精度，强化对气流的导向作用，以减少旁路漏风量，提高转子换热效果。在原来的弹性旁路密封的两片密封片槽口间点焊固定，消除两片密封片间间隙。在旁路密封片和扇形板静密封间作密封焊处理。

2.4内环向密封进行调整

更换中心密封片，对上下密封盘做固定处理，将中心筒对中后焊在中间梁上，保证密封间隙均匀，消除密封盘偏心。同时将导向端轴部中心筒底部将上、下两层填料室全部更换新填料，来解决导向轴承因下部漏风而长期超温运行的状况。

2.5对轴向密封调整

对磨损严重的轴向密封板进行更换，对局部磨损出现沟槽的轴向密封板进行补焊后车削打磨，使每块轴向密封板表面平整光滑。针对其密封间距过大的问题，相应增加密封片数量，使密封道数翻倍，在新增径向隔板上安装密封片，使轴向密封变成双密封。每侧密封片达到48片，保证在轴向圆弧板下始终有两道密封。安装时，将所有密封片两端和其相邻结构密封焊。

3、改造预期效果

回转式空气预热器进行双密封改造后，对空气预热器自身部件及锅炉的整体运行性能有一定影响。

3.1对锅炉负荷影响

因为空气预热器漏风量下降，这样空气预热器可以和锅炉负荷同步升降，滞后较小。

3.2对锅炉效率影响

改造后锅炉炉膛的氧量充足，使锅炉的化学不完全热损失Q3和机械不完全热损失Q4都有所降低，使锅炉的效率提高。

3.3对轴承的影响

对支承轴承，双道密封新加部分转子重量和转子支承轴承承载能力相比很小(1%～2%)，如原空气预热器设计留有加传热元件空间，空气预热器支承轴承设计选型时就已考虑过可能增加重量，故没有影响。对导向轴承，中心端轴漏风减小，扇形板固定后不再有空气对扇形板的风压力传导到导向轴承上，工作条件有所改善。

3.4对温度的影响

由于增加径向隔板，同时改成双道密封后计算惰性区有所增大，对排烟温度有一定的负面影响。因为增加径向隔板后将使总传热元件的布置区减少，所以会使排烟温度升高1℃左右。

3.5对送、引风机的影响

因为采用了双道密封后使空气预热器的漏风量下降很多，这就减小了送风机的送风量。同时，漏风减少也使得烟气量有所下降。这样送、引风机的电耗降低，使整个厂的用电量降低。

4、结论

改造后的空气预热器漏风率会明显下降，煤耗、一次风机、二次风机和引风机电耗及Q4损失相应降低，锅炉烟风系统裕量增加，特别是一次风机调节幅度明显好转，密封片等备件使用寿命提高，检修费用和维护工作量降低，锅炉效率和机组运行经济性提高，锅炉运行的安全性有了保障。解决了回转式空气空气预热器漏风的问题，并且达到节能降耗的目的。

参考文献：

［1］马鞍山当涂发电有限公司1号炉制粉系统调整试验报告［Ｒ］．东南大学能源与环境学院，2014．

［2］中国电力投资集团公司．600MW火电机组节能对标指导手册［M］．北京:中国电力出版社，2009．