回转式空气预热器漏风率超标原因分析及对策

回异式登宁雳淤器报况毕'A阳司 母分灰及对 发电设备(2004No. 4 ) 回转式空气预热器漏风率超标原因 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 及对策 董万印 (宝鸡第二发电有限责任公司，陕西 宝鸡721405) 摘 要:漏风，作为回转式空气预热器运行过程中存在的主要问题，直接影响到锅炉的安全、经济运行。 针对宝鸡第二发电有限责任公司回转式空气预热器漏风率严重超标的具体情况，详细分析了回转式空气预 热器漏风的形成原因，并提出降低回转式空气预热器漏风率的措施与对策。 关健词:锅炉;回转式空气预热器;漏风率;超标;原因;对策 中图分类号:TK223. 34 文献标识码:A 文章编号:1671-086X(2004)04-0193-05 Analytical Study and Remedies of Excessive Air Leakage of Rotary Air Preheaters DONG Wan-ying (Baoj i’s Second Power Generating Co. Ltd.，Baoji 721405，China) Abstract:Air leakage, being rotary air preheaters' main operational problem, has a direct bearing on the safety and economy of boilers during their operation. Keeping an eye on the air leakage of Baoji's Second Power Generating Co. Ltd. 's rotary preheater, which seriously exceeds standards, the paper analyses in detail the factors that causes air leakage of rotary preheaters and advances measures and ways of reducing the leakage. Keywords: boiler; rotary air preheaters; air leakage rate; exceeding standards; cause; remedy 宝鸡第二发电有限责任公司(新厂)总装机容 量4 x 300MW，锅炉采用东方锅炉厂生产的 DG1025 /18.3- II 9型亚临界、一次中间再热、自然 循环、平衡通风、单炉膛 II型露天布置、固态排 渣、全悬吊结构燃煤汽包锅炉。空气预热器采用 结构紧凑、重量较轻、布置灵活的回转式空气预热 器，它是由东方锅炉厂根据美国C-E预热器公司 技术进行设计和生产的LAP10320/3883型。自 1998年相继投运以来，空气预热器漏风率超标问 题一直严重地影响着锅炉的安全、经济运行。虽 然多次采取措施，但仍未得到根治。 回转式空气预热器的漏风会导致机组热力工 况的变化，对锅炉运行的经济性有很大影响。空 气预热器的漏风使得空气直接进人烟道，并由引 风机直接带走，增大送风机、引风机、一次风机的 功率消耗。同时，漏风使得烟气排烟过量空气系 数增大，进一步增加了锅炉的排烟热损失。如果 漏风严重，也会使送人锅炉炉膛的风量严重不足， 导致锅炉的机械和化学不完全燃烧热损失增加。 对于一般的火力发电厂对回转式空气预热器 的漏风率的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 应控制在7.5%左右。根据实验 测定，自投运以来，宝鸡第二发电有限责任公司 (新厂)的回转式空气预热器的漏风率均在 10% 以上(见表 1)。因此，解决空气预热器的漏风率 超标问题就成为当务之急。 1 回转式空气预热器的漏风原因分析 回转式空气预热器主要有转子和外壳组成， 转子是运动部件，外壳是静止部件，动静部件之间 必有间隙存在，这种间隙就是漏风的通道。空气 收稿日期:2003-12-30 作者简介:蓝万印(1968-)，男，陕西宝鸡第二发电有限责任公司高级工程师，主要从事发电厂设备的检修与技术管理工作。 万方数据 发电设备(2004No.4 ) no式登气烦淤器点风确Aff习 fiV分有艺及对毋 表1 宝鸡第二发电有限资任公司锅炉回转式空 气预热器汤风率统计表 炉号 1号炉 2号炉 3号炉 设备名称 ~~~一 空气预热器漏风率A/% 空气预热器漏风率s/% 4号炉 l 13.6 11_16 10.7 2 10.8 10.03 12.8 ? ? ? ? 预热器同时处于锅炉烟风系统的进口和出口，空 气侧与烟气侧之间存在的压力差，这是漏风的动 力。由于压差和间隙的存在造成的漏风称为直接 漏风。还有一种漏风叫携带漏风，是由于转子内 具有一定的容积，当转子旋转时，必将携带一部分 气体进人另一侧。 1.1 携带漏风 携带漏风是回转式空气预热器的转子从空气 侧旋转到烟气侧时，仓格空间中空气被携带到烟 气侧所引起的漏风，这是回转式空气预热器本身 的结构所决定的。携带漏风量可用下列公式进行 计算: 晋(D，一d2)·”·(‘一y) ??? ?? ???? ?? 式中:LE为携带漏风量，M'/s; D为回转式空气 预热器的转子直径，m; d为中心筒的直径，m; H 为转子的高度，m; n为转子转速，r/min; y为蓄 热元件和灰垢所占转子容积的份额。 亦可采用下式进行计算: LE=0.94。7Cx60n·PA [(R2一r2)"(E+a) x0.85+K,(R2一r至)] 式中:LE为携带漏风量，kg/h;0.94为考虑转子 构件占据容积的修正系数;;n为转子转速，r/min; PA为空气预热器进出口空气的平均密度，kg/m3; R为转子的半径，m; rf为端板的半径，m; rp为 中心筒的半径，m; (E+a)为受热元件框架的最 高线和最低线之间的距离，m;0.85为受热元件的 流通截面与转子横截面的比值;K为上下扇形板 的密封面之间距离减去(E+a),mo 由上述两公式可以看出:携带漏风量与转子 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 积及转速成正比，即转子的旋转速度越快，携 带漏风量就越大;转子中蓄热元件的充满度越高， 携带漏风量就越小。在满足换热性能的前提下， 尽量选择较低的转速;转子内尽量充满传热元件， 增加金属所占容积份额。所以，携带漏风量是回 转式空气预热器的固有特点，是不可避免的，其影 194 响回转式空气预热器的漏风率一般为 1%左右。 故携带漏风不是回转式空气预热器的主要漏风。 1.2 直接漏风 在LAP10320 /3883型回转式空气预热器中， 空气侧是正压区，烟气侧为负压区，而且回转式空 气预热器本身就是一种转动机械，动静之间总存 在一定的间隙。尽管这些间隙之间有密封装置， 但是不可能消除这些间隙，这样，正压的空气会在 这种压差的作用下通过这些动静之间的间隙直接 泄漏到烟气侧中去。直接漏风是影响回转式空气 预热器漏风的主要因素。 直接漏风量可以用下式计算: 习L。一习(508.7A·K V万" OP) 式中:名LD为各部位直接漏风量的总和，kg/h; A 为计算处的密封间隙的面积，m2 p为计算处的空 气密度，kg/m3 ; OP为计算处的烟气侧和空气侧 之间的压差，Pa; K为阻力系数。 由上式可以看出:直接漏风量的大小跟密封 间隙的大小和烟气侧与空气侧之间的压差的平方 根成正比。即: LD oc A(AP)1/2 由此关系可以得出:直接漏风量主要取决于 密封间隙的大小和烟气侧与空气侧之间的压差。 本公式适用于回转式空气预热器的径向密封、轴 向密封、静密封和中心环向密封。 引起回转式空气预热器动、静之间的间隙和 空气侧与烟气侧的压差增大的主要原因有以下几 点。 1.2.1 热态变形 回转式空气预热器在热态运行过程中，转子 的热端和冷端存在较大的温差，热端的温度高，转 子的径向膨胀大;冷端的温度低，其径向的膨胀量 小。同时，中心轴向上膨胀，热端相对于冷端的膨 胀量较大。另外，当转子温度升高后转子的刚性 会降低，加之转子的自身的重量很大。所以，当转 子在热态运行过程中，沿着高度方向上的温度梯 度引起的转子外围向下变形的“蘑菇”形状。在转 子的热端面外凸，冷端面内凹，冷热端面与相应的 扇形板之间形成了一个漏风区(见图1) 转子的热变形量主要取决于转子的半径和高 度以及空气和烟气的进出口温度。转子变形后的 万方数据 LJ冷式登宁JJ7淤器点况斌澎奋厦茵汾抓及万蔚 发电设备《2004No.4 ) 各个部位的热变形量(见图2)分别为: 图1 转子冷态和热态(变形后)的漏风间隙情况 ，亡 } ~~一~~~~一 工户曰口一目~一 一~T 开 入 {二}){」匕 /tz . 一~一一一一一~一 ! l I we一~~~~~~ }. ‘·‘ R 图2 转子变形后的各个部位的热变形量 (1)转子热端的热变形量(s上)、 -一 R2 ‘J卜 = u.UUb -,-} .Ot 一 月。 式中:a上为转子的热变形量，mm; Ho为转子的 高度，m; R为转子的半径，m; At为转子的冷热 端温差，℃。 △t二 1，，，-- k u + t 乙 1，~ )一 下丁ka + t 乙 式中: 度，℃ O',0',t',t?为烟气和空气的进、出口的温 (2)中心筒的热变形量(8中) s中=0.o12Ho·OT 式中:S中为中心筒的热变形量，mm; H。为转子 的高度，m;OT为中心筒的平均温差，℃。 ? ?? ? ??△T 二 +0"+t'+t")一to 式中:0', B", t', t"为烟气和空气的进、出口的温 度，℃;t。为环境温度，℃。 (3)转子冷端的热变形量(S下) 根据图2可知，H=场 十S下和H=H。十△ +8上 两式相合并，整理后得: s下=8上一(Hx一Ho)+△ =S上一S中+△ 式中:△值从现场实际测量获得，一般为I mm左 右。 另外，回转式空气预热器的扇形板、壳体也会 在运行中受热变形，也会使动静部分间的间隙增 大，加大了回转式空气预热器的漏风量。 因此，回转式空气预热器的动、静部分间隙， 特别是在运行中由于回转式空气预热器的热变形 使得间隙在局部或整体进一步加大，在热态运行 过程中由于烟气侧与空气侧间存在着相当大的压 差，使得空气进人烟气侧而形成的漏风量是比较 大的，约占回转式空气预热器总漏风量的40%左 右，这部分漏风量是回转式空气预热器的主要的 漏风途径。所以，降低回转式空气预热器的漏风 率的主要方法是尽可能地减小空气预热器在热态 下动、静部分间的密封间隙。 1.2.2 结构设计本身的原因 回转式空气预热器的蓄热元件一般分成24 个仓格，每个仓格所占圆周角150，正好与扇形板 的扇形角相等，从而使回转式空气预热器的径向 密封片和轴向密封片在通过扇形板和弧形板时均 形成单道密封结构，造成密封片两侧的压差很大， 漏风量增大。 回转式空气预热器的扇形板和弧形板在设计 上是考虑可进行调整的，所以在扇形板和弧形板 侧面只设计了单道静密封装置。由于静密封片在 运行中易产生热态变形和磨损，经过一段时间的 运行，单道静密封处的漏风量会逐渐增大。 回转式空气预热器的热端扇形板通常设计为 两端悬吊固定，在热态运行过程中会产生中间向 下弯曲变形，有时其变形量超过了转子的“蘑菇” 状变形量，则出现了热端扇形板与径向密封片发 生严重的磨损现象。在实际运行过程中，把径向 密封片磨成卷边，扇形板被磨成道道沟痕，造成扇 形板的密封面不平整，增大了漏风量。 回转式空气预热器的传动方式多采用圆周围 带传动，所以在设计上必须将轴向密封片分成上 下两半，中间部分安装传动销，从而使轴向密封中 间形成了一个较宽的漏风带，空气就从转子的外 侧漏人烟气区域。 回转式空气预热器中心筒的密封形式一般均 采用比较简单的密封结构，在回转式空气预热器 万方数据 发电设备(2004No. 4 ) No才空有厉 器甫月斌 冻厦国分奋诬对 刚投运后不久，就出现中心筒处向外严重漏风冒 灰的现象。 1.2.3 堵灰 由于回转式空气预热器的蓄热元件布置很紧 凑，波纹板间烟气通道狭窄，因而飞灰比较容易沉 积在蓄热元件表面上造成堵塞，转子阻力增加， 一、二次风压头剧增，与烟气侧压差变大，进而通 过冷端密封的漏风量也增大。若堵灰严重，将使 流经引风机的风量减少，引起风机喘振或失速，锅 炉被迫降负荷运行等。 通常情况下，积灰有两种情况，一是由于气流 扰动使炉膛烟气中携带的一些大颗粒的炉渣或灰 粒沉积到蓄热元件表面上，或者安装过程中建筑 材料等碎块镶嵌人热端受热面中，并以此为核心， 飞灰聚集形成堵塞;另一种是当锅炉冷态启动、低 负荷或冬季运行时，空气预热器人口风温及排烟 温度较低，蓄热元件表面温度比较低，烟气中水蒸 汽及S03蒸汽凝结使蓄热元件表面润湿，燃烧产 物及飞灰容易粘附在蓄热元件表面上造成堵塞。 !r 降低回转式空气预热器漏风率的 措施与对策 通过对回转式空气预热器的漏风原因分析， 提出降低空气预热器漏风率必须坚持的原则是: ①尽可能地减少产生漏风的途径;②尽量减小漏 风间隙;③消除堵灰。 由于回转式空气预热器一般均配备有漏风控 制系统、可调节转子的径向和轴向扇形密封板。 热端扇形板是通过自动跟踪装置进行调节。冷端 及轴向密封板是通过机械螺杆进行调节。在空气 预热器外壳和可调密封板之间设置有滑片密封 条。这些密封条是非常容易被腐蚀和磨损的，长 时间运行后形成一条缝隙，使得空气和灰尘从扇 形密封挡板背后流过。这样一方面形成了漏风， 另一方面由于长期受灰尘积累的影响，导致了自 动调节装置的卡涩，阻碍了扇形密封挡板的灵活 动作，最终使密封跟踪系统安全失灵，对维护工作 带来很大麻烦。 另外，转子与扇形板之间的距离是由传感器 测得的，其间隙的大小与温度有关并受其影响。 当空气预热器变冷时，转子向热端密封板方向移 动，便发生摩擦，磨损密封条和扇形密封板;当下 一次转子温度再次升高时，由于密封的受损产生 了更大的间隙。如此循环往复，从而使漏风量增 大。 因此，控制动、静部分之间的间隙和消除空气 预热器堵灰，是从根本上解决回转式空气预热器 的漏风的主要目标。 2.1 密封装置的结构改进 根据空气预热器结构上存在的不足和运行过 程中漏风、堵灰、排烟温度高等实际情况，结合目 前一些生产厂家对空气预热器密封装置改造的成 功经验，建议采用英国HOWDEN公司的VN密 封技术，对其进行如下技术改造，以期达到控制和 减少漏风量的目的 (1)将现有的空气预热器的可调密封改成固 定式密封，取消密封自动跟踪系统。考虑到转子 的热变形情况，采用“双道密封”来提高空气预热 器径向和轴向密封效果。由于改变了密封形式， 增加密封数量，使烟气流过迷宫式”双道密封”时， 大大提高了烟、风的流动阻力，降低烟气侧与空气 侧之间的压差，有效地抑制漏风，使设备部件磨损 减小，提高密封件的使用寿命。 通过准确计算，并充分考虑热态运行时动静 部件之间的相对变形量，在制造安装时预留其热 态变形值，使空气预热器在满负荷运行时密封间 隙达到最佳。由于取消热端扇形板的自动跟踪系 统，也就没有了电子元件传感器和执行机构的滞 后和摆动问题，就使减小漏风和维持漏风率得到 保证。 (2)将现有的空气预热器24个隔仓改成48 个隔仓。这样保证在转子转动的任一时刻都有两 个密封条对扇形密封板起到密封的作用，从而有 效地减少二次漏风，降低漏风量。 (3)因扇形板和热端中心筒密封盘的重量转 移到上连接板上，就可取消四根悬吊螺杆，将热端 中心筒密封板固定在上连接板上，并把中心筒密 封盘轴封焊死，消除其漏风。 根据目前国内300MW的回转式空气预热器 的改造结果看，采用VN型密封结构对减少直接 漏风效果较为明显，可使其漏风率控制在7.5% 以内。 2.2 防止和减轻堵灰 针对回转式空气预热器堵灰的根本原因，应 万方数据 No才空仃 A器点风戮留氛厦刃分77/ /X )ft* 发电设备(2004No. 4 ) 从以下几方面着手防止和减轻堵灰现象: (1)加强设备的运行维护管理 在运行中应加强对空气预热器一次风、二次 风出、人口及烟气侧压差等参数的监视。当发现 压差有异常变化时，应加强调整，采取加强吹灰等 措施。吹灰时尽量保持高一点的负荷，以保证受 热面一定的壁温。同时吹灰前要将吹灰蒸汽疏水 彻底排净，吹灰时吹灰蒸汽应保持足够的过热度， 避免湿蒸汽经吹灰器进人空气预热器从而加剧堵 灰。吹灰过程中发现缺陷及时联系有关部门进行 处理。 同时加强燃烧调整，保持适当的过量空气系 数，减少三氧化硫的产生，从而最大限度地降低空 气预热器的冷端低温腐蚀。 (2)加强设备的检修管理 加强对暖风器系统的维护，利用停机的机会 对暖风器系统进行彻底清扫，避免暖风器在运行 中的漏泄和堵塞现象，保证暖风器正常投人。 为了保证受热面清洁，空气预热器还配有吹 灰装置和水洗装置。因此当发现空气预热器有堵 塞现象时，对蓄热元件上的密实灰垢进行水力清 洗，使灰垢与传热元件达到分离作用。但水力清 洗不能经常进行，因为清洁度一般难以保证 10096，也就是说每次清洁完后有一部分的面积没 有冲洗干净，当锅炉运行后这些面积中的灰垢将 被烧烤成为坚固的硬块，下次停炉很难将其清洗 掉，如此循环下去，清洗工作将越来越困难。所以 建议将工作的中心前移，在运行中尽量减少空气 预热器的积灰，加强蒸汽吹灰装置的运行管理，确 保空气预热器吹灰器能够正常投人。必要时考虑 声波、冲击波等吹灰方式，提高清灰效果。 3 结 语 (1)回转式空气预热器漏风主要是由于动、静 部件之间的间隙及烟气侧与空气侧之间的压差引 起。转子的热态变形、结构设计不合理、堵灰等因 素是使漏风率超标的主要原因。 (2)解决回转式空气预热器漏风率超标的主 要措施一是尽可能的减小空气预热器在热态下 动、静部分之间的密封间隙;二是减小烟、风侧之 间的压差。 (3)采用英国HOWDEN公司VN密封技术 对密封装置进行改造，加强设备的运行与检修管 理，防止和减轻空气预热器堵灰等手段。 参考文献: 【ll 中国动力工程学会.火力发电设备技术手册，第一卷:锅炉 [M].北京:机械工业出版社，2000. ，之、之 、口J‘刃 、之‘之、巴、之丫几之勺之广‘、一1;之宝之佗之厂习之 ;之 、之、之、之二之宝之宝之佗之写e写之几之写之‘之‘之‘之‘之‘之写之佗迎佗之弋之令卫写之产写之布之‘之‘之‘之‘之宝之二巴 尹，沙，，，》，，，，、 二行业信息 : 、二 《cu ccu sY 发电设备行业科技情报网2004年网长工作会议召开 发电设备行业科技情报网2004年网长工作 会议于2004年5月 13日至 15日在湖南张家界 市召开，出席会议的有总网和各分网正副网长单 位共11名代表。会议在情报网总网长单位上海 发电设备成套设计研究所的主持下，检查了第九 届全网 工作计划 幼儿园家访工作计划关于小学学校工作计划班级工作计划中职财务部门工作计划下载关于学校后勤工作计划 的落实情况，各分网情报课题的 进展情况以及讨论部署情报网下阶段的工作。 会议肯定了发电设备行业的情报人员在超超 临界机组、燃气轮机联合循环机组、环保脱硫等方 面的情报收集方面做了大量细致的工作，取得了 明显的成绩，为各网员单位承接超超临界机组和 燃气轮机机组的任务完成了大量的前期技术准备 工作，也为各网员单位在技术开发方面的共同发 展提供了便利。上海发电设备成套设计研究所在 会上介绍了国家发电设备中长期规划的有关信 息。 会议要求各网员单位和广大科技情报人员抓 住机遇，与时俱进，继续做好科技情报工作，特别 在百万千瓦级核电机组、超超临界火电机组、燃气 轮机、循环硫化床锅炉、高效清洁发电和新能源发 电、高温材料和特殊用途新钢种的研究和应用等 方面情报工作，为发电设备行业的发展做出新的 努力。 (倪佩伦) 万方数据