回转式空气预热器漏风因素分析及对策

热空气送入锅炉后参加燃烧，变成烟气，由于锅炉的阻力，在预热器的烟气入口，烟气压力为

烟气通过预热器后，由于烟气侧的阻力，烟气出口压力为

由公式（16）、（17）看出，预热器热端压差等于锅炉阻力，预热器冷端压差等于锅炉阻力和预热器总阻力之和。因此，要控制预热器的烟风压差，就要在锅炉总体设计时选择合适的磨煤机型号、燃烧器型式和受热面布置，降低系统的阻力，并防止尾部结露。在预热器设计时，装设吹灰器、水冲洗装置以及风压测量管道，在运行过程中，进行正常有效的吹灰，否则，随着运行时间的延长，因积灰堵塞而造成阻力增加和冷端压差增加，预热器漏风率升高。在停炉维修时，进行水冲洗，保持受热面清洁，清洗后一定要烘干后再投入使用。蒸汽吹灰时一定要保证吹灰蒸汽压力和过热度，否则将加剧积灰堵塞。有些电厂因吹灰蒸汽达不到品质要求，又没有其它形式的吹灰器，干脆不吹灰，因而随着运行时间的延长，积灰加重，阻力增加，漏风率越来越大。
2．3　降低间隙面积F的措施
　　空气预热器漏风量与间隙面积成正比，控制间隙面积可以有效地控制漏风。漏风间隙包括热端径向密封间隙、冷端径向密封间隙、轴向密封间隙和静密封间隙，间隙越小越好，但是间隙不可能为零，更不能为负值，因为间隙太小会造成设备磨损，影响使用寿命。下面分别介绍控制各个间隙的措施。
2．3．1　选择合理的转子直径间隙面积的计算公式为
　　F＝δ·L
式中：δ为间隙宽度；L为间隙长度。
　　间隙长度L与转子直径有关，转子直径越大，间隙越长，径向间隙长度为
　　Lr＝R－r
式中：R为转子半径；r为中心轴（筒）半径。环向密封间隙长度为
　　Lcir＝2πR
为了控制间隙长度，必须合理选择转子直径。选择转子直径的原则有两个：一是确保烟气和空气在预热器内有适当流速，烟气在空气预热器内的最佳流速为8～12 m／s，空气流速等于或略低于烟气流速。二是空气预热器是锅炉系统的一部分，空气预热器的总阻力不能太高，根据美国ABB－APC公司的技术资料，空气预热器烟气侧阻力加上空气侧阻力之和应小于127 mm水柱。因为阻力与气体流速和受热面高度有关，流速越大，受热面越高，阻力越大，所以当受热面较高时，可以选用较低流速，即较大转子直径；当受热面较低时，可以选用较高流速，即较小转子直径。
2．3．2　热端径向间隙的控制
　　热端径向间隙是空气预热器漏风的主要渠道，必须严格控制。热端径向密封片在安装调整时，一般安装成直线，内外侧间隙均为0 mm，在热态运行时预热器发生复杂的综合变形，尤其是转子的蘑菇状变形，使热端径向间隙增大，如果不采取措施的话，预热器65％的漏风发生在热端径向间隙。现代预热器一般都采用冷端支撑热端导向定位的结构，热端扇形板内侧吊挂的中心轴上，外侧吊挂在中心桁架上。预热器发生变形之后，热端扇形内侧随着转子中心轴膨胀向上移动，所以内侧间隙是不变的，而外侧间隙则由于转子的蘑菇状下垂和外壳增长而增大。外侧间隙的计算公式为

式中：δr－h为热端径向密封外侧间隙，δt为转子蘑菇状变形下垂量；δh为外壳膨胀量；δb为冷端中心桁架弯曲量（挠度）；δp为中心筒膨胀量；δsp为支撑端轴膨胀量。
　　50 MW锅炉机组6 m预热器，这一间隙可达10mm；600 MW锅炉机组15 m预热器这一间隙可达50mm。为了弥补这一间隙，可以采取以下措施。
　　①安装漏风自动控制系统。安装漏风控制系统后，热态运行时，漏风控制系统根据转子变形下垂量的多少，由电脑控制，自动提升或下放扇形板外端，使密封间隙始终保持在设定的范围内，如图5所示，从而达到对漏风自动控制的目的，提高整个机组的运行效率。由于转子上端面变形为曲线，为了使热端扇形板与密封片之间形成均匀一致的间隙，防止磨损，有时需折线安装热端径向密封片。

　　②确保转子垂直度。如果转子不垂直，就不能保证扇形板、弧形板在同一密封面上，三向（径向、轴向、旁路）密封间隙的调整和控制更无从谈起，因此转子找正是调整密封间隙的前提条件。
　　③径向密封片的安装要以靠尺为基准，确保径向密封片的高度差小于1 mm。
2．3．3　冷端径向间隙的控制
　　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。冷端间隙的控制一般采用冷态预留热态弥补的办法，即在冷态安装调整时，冷端内侧间隙为0 mm，而外侧预留出一定间隙；热态运行时，内侧间隙由0 mm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。这样一来预留间隙的计算就非常重要，根据美国ABB－APC公司的技术资料，冷端预留间隙的计算公式为

式中：α为平均温度Tav时的材料线性膨胀系数，／℃，其值可以根据表1选取；△T为转子上下端温差，℃；Tai为空气进口温度，℃；Tao为空气出口温度，℃；Tgi为烟气进口温度，℃；Tgo为烟气出口温度，℃；H为传热元件高度，m；αsp为支撑端轴膨胀系数，／℃；△Tsp为支撑端轴温差，℃；Lsp为支撑端轴长度，m。
　　支撑端轴膨胀量很小，一般不大于1 mm，可以忽略不计。根据以上公式进行正确计算，冷端漏风可以减低到最低水平。冷端扇形板一般在用螺杆支撑在中心桁架上，如果预留间隙偏大，可以手动均匀调整冷端扇形板。

2．2．4　轴向密封间隙的控制
　　现代大型预热器一般都装有轴向密封装置，当旁路密封（环向密封）不良时，轴向密封可以防止气体通过外壳与转子之间的环形通道绕到烟气侧，也就是说，轴向密封起到第二条防线的作用。实际上，旁路密封的生产和安装精度不易保证，再加上旁路密封片的磨损，旁路漏风是存在的。当旁路密封所泄漏空气从冷端进入转子与外壳之间后，又分为两个去向，一部分通过轴向密封间隙泄漏到烟气侧，一部分又从另一端汇入到空气风道中。为了控制轴向漏风，可以采取以下措施。
　　①保证旁路密封质量，减轻轴向密封负担，如现场车加工旁路密封面。
　　②冷端元件装卸门加装填料，防止额外环向泄漏。
　　③根据转子半径膨胀量，正确预留轴向密封间隙。
2．3．5　静密封间隙的控制
　　现代大型预热器，为了保证扇形板和轴向密封板的可调性，在扇形板与中心桁架之间，轴向密封板与外壳之间，都装有静密封，早期的静密封都是迷宫式结构，如图2，由于这种密封结构的螺栓易松动和部件易磨损，往往造成漏风，已逐渐被淘汰。现在填压式静密封和金属胀缩节式静密封得到越来越多的应用。
3　结束语
　　通过以上分析和论述，减低空气预热器的漏风的措施归纳如下。
　　①合理选择预热器型号，尽量选用低转速，提高转子充满度，降低结构漏风。
②使用双重密封或多重密封。
③安装漏风自动控制系统。
　　④设置可调性扇形板和轴向密封板，正确计算转子变形量。
⑤保证密封间隙的均匀一致性。
⑥采用新结构静密封。
⑦保证转子和扇形板的水平度。
⑧进行有效吹灰，保持受热面清洁。

参考文献

［1］　董泳，李有文，王成敏等．回转式空气预热器热端径向密封间隙控制技术研究与应用［J］．节能技术，2000（4）
［2］　罗洪新，姜家仁，苏盛波．600 MW机组回转式空气预热器技术改造及效益分析［J］．发电设备，2000（4）
［3］　吕兆聚，刘立圣，余琴清．容克式空气预热器的双密封技术［J］．四川电力技术，2000（2）

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