回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)因素分析及對策

王克遙

摘 要：本文介紹了應(yīng)用于600MW火電機組即以上大型機組的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（以下簡稱空預(yù)器）漏風(fēng)原理及降低漏風(fēng)率的對策。通過分析漏風(fēng)產(chǎn)生的原因提出雙重密封或多重密封降低漏風(fēng)系數(shù)，降低間隙面積，控制空氣側(cè)與煙氣側(cè)的壓力差等漏風(fēng)控制方法，降低機組空預(yù)器的漏風(fēng)量，為機組安全、高效、環(huán)保、節(jié)能運行提供了有力的保證。

關(guān)鍵詞：空預(yù)器；漏風(fēng)系數(shù)；漏風(fēng)控制

1 回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)問題分析

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器是大中型電站鍋爐常用的尾部換熱設(shè)備，當前被國內(nèi)300MW及以上燃煤機組鍋爐普遍采用，但回轉(zhuǎn)式空預(yù)器具有高漏風(fēng)率的致命缺點。當過多的空氣漏入煙氣側(cè)時，它不僅使送、引風(fēng)機電耗和排煙損失增大，影響電廠的經(jīng)濟指標；有時還會因引風(fēng)量不足而迫使機組降負荷運行，影響整個機組的安全、經(jīng)濟性。

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子是運行部件，外殼是靜止部件，動靜部件之間肯定有間隙存在，這種間隙就是漏風(fēng)的渠道?？諝忸A(yù)熱器同時處于鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)的進口和出口，空氣側(cè)壓力高，煙氣側(cè)壓力低，二者之間存在壓力差，這是漏風(fēng)的動力。由于壓差和間隙的存在造成的漏風(fēng)稱為直接漏風(fēng)。還有一種漏風(fēng)叫結(jié)構(gòu)漏風(fēng)，是由于轉(zhuǎn)子內(nèi)具有一定的容積，當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，就像水車一樣，必定攜帶一部分氣體進入另一側(cè)。通過計算得出，結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量與轉(zhuǎn)子內(nèi)容積及轉(zhuǎn)速成正比，為了降低結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量，在滿足換熱性能的前提下，盡量選擇較低的轉(zhuǎn)速，因為在轉(zhuǎn)速大于1.5r/min時，提高轉(zhuǎn)速對傳熱不再有益；轉(zhuǎn)子內(nèi)盡量充滿傳熱元件，增加金屬所占容積份額，提高y值，即轉(zhuǎn)子高度不要留有太多的剩余空間。結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量占預(yù)熱器總漏風(fēng)量的份額較少，空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)主要是直接漏風(fēng)，直接漏風(fēng)量的計算公式可以按如下方法推導(dǎo)出來。把空氣側(cè)和煙氣側(cè)視為兩個一壁之隔的充滿氣體的無限大容器，空氣通過間壁上的微小間隙泄漏到煙氣側(cè)。

2 漏風(fēng)因素的分析及對策

2.1 降低泄漏系數(shù)K的措施——雙重密封或多重密封

早先的回轉(zhuǎn)式空預(yù)器采用單密封技術(shù)，為了降低泄露系數(shù)K值，回轉(zhuǎn)式空預(yù)器應(yīng)采用雙重密封或多重密封技術(shù)。雙密封技術(shù)主要是指雙徑向密封和雙軸向密封，所謂雙密封，就是在任何時候都有兩條密封片與密封板相接觸，形成兩個密封。雙密封降低漏風(fēng)的原理推導(dǎo)如下：采用單密封時，煙氣與空氣只有一壁之隔；采用雙密封時，煙氣與空氣被過度區(qū)域隔開。在工況相同間隙相同的情況下，采用雙密封結(jié)構(gòu)時，漏風(fēng)先從空氣區(qū)泄漏到過度區(qū)，再從過度區(qū)泄漏到煙氣區(qū)。

2.2 降低間隙面積F的措施

2.2.1 選擇合理的轉(zhuǎn)子直徑間隙面積

為了控制間隙長度，必須合理選擇轉(zhuǎn)子直徑。選擇轉(zhuǎn)子直徑的原則有兩個：一是確保煙氣和空氣在預(yù)熱器內(nèi)有適當流速，煙氣在空氣預(yù)熱器內(nèi)的最佳流速為8～12m/s，空氣流速等于或略低于煙氣流速。二是空氣預(yù)熱器是鍋爐系統(tǒng)的一部分，空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)阻力加上空氣側(cè)阻力之和應(yīng)小于127mm水柱。因為阻力與氣體流速和受熱面高度有關(guān)，流速越大，受熱面越高，阻力越大，所以當受熱面較高時，可以選用較低流速，即較大轉(zhuǎn)子直徑；當受熱面較低時，可以選用較高流速，即較小轉(zhuǎn)子直徑。

2.2.2 熱端徑向間隙的控制

熱端徑向間隙是空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的主要渠道，必須嚴格控制。熱端徑向密封片在安裝調(diào)整時，一般安裝成直線，內(nèi)外側(cè)間隙均為0mm，在熱態(tài)運行時預(yù)熱器發(fā)生復(fù)雜的綜合變形，尤其是轉(zhuǎn)子的蘑菇狀變形，使熱端徑向間隙增大，如果不采取措施的話，預(yù)熱器65%的漏風(fēng)發(fā)生在熱端徑向間隙?，F(xiàn)代預(yù)熱器一般都采用冷端支撐熱端導(dǎo)向定位的結(jié)構(gòu)，熱端扇形板內(nèi)側(cè)吊掛的中心軸上，外側(cè)吊掛在中心桁架上。預(yù)熱器發(fā)生變形之后，熱端扇形內(nèi)側(cè)隨著轉(zhuǎn)子中心軸膨脹向上移動，所以內(nèi)側(cè)間隙是不變的，而外側(cè)間隙則由于轉(zhuǎn)子的蘑菇狀下垂和外殼增長而增大。

2.2.3 冷端徑向間隙的控制

由于冷端壓差大于熱端壓差，冷端氣體密度大于熱端密度，因此冷端徑向漏風(fēng)是空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的重要因素，冷端間隙必須得到有效的控制。冷端間隙的控制一般采用冷態(tài)預(yù)留熱態(tài)彌補的辦法，即在冷態(tài)安裝調(diào)整時，冷端內(nèi)側(cè)間隙為0 mm，而外側(cè)預(yù)留出一定間隙；熱態(tài)運行時，內(nèi)側(cè)間隙由0 mm變?yōu)橹味溯S的膨脹值，外側(cè)間隙由于轉(zhuǎn)子的蘑菇狀下垂變?yōu)?mm。

2.2.4 軸向密封間隙的控制

現(xiàn)代大型預(yù)熱器一般都裝有軸向密封裝置，當旁路密封（環(huán)向密封）不良時，軸向密封可以防止氣體通過外殼與轉(zhuǎn)子之間的環(huán)形通道繞到煙氣側(cè)，也就是說，軸向密封起到第二條防線的作用。實際上，旁路密封的生產(chǎn)和安裝精度不易保證，再加上旁路密封片的磨損，旁路漏風(fēng)是存在的。當旁路密封所泄漏空氣從冷端進入轉(zhuǎn)子與外殼之間后，又分為兩個去向，一部分通過軸向密封間隙泄漏到煙氣側(cè)，一部分又從另一端匯入到空氣風(fēng)道中。

2.2.5 靜密封間隙的控制

為了保證空氣預(yù)熱器扇形板和軸向密封板的可調(diào)性，在扇形板與中心桁架之間，軸向密封板與外殼之間，都裝有靜密封。

3 總結(jié)

通過以上分析和論述，進行合理選擇預(yù)熱器型號和計算封堵間隙，大大降低空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率，改善爐爐膛風(fēng)量不足、風(fēng)機出力不夠的情況。近年來我國電站的建設(shè)在向大型化方向發(fā)展，600MW以上的超大型機組將成為我國今后電站建設(shè)的主力。超大型機組對電站經(jīng)濟、高效的運行提出了更高的要求，而以上分析的漏風(fēng)率大的幾點問題也將成為重點，需要通過理論計算進行實際解決。這樣鍋爐的漏風(fēng)量會顯著下降，熱效率明顯增加，大大提高能源的使用效率。如600MW機組而言，漏風(fēng)率由12%下降到6%以下，每年每臺機組即可節(jié)能降耗210萬元，而對于600MW以上的超大型機組產(chǎn)生的經(jīng)濟效益將更加顯著，具有重要的推廣意義。

參考文獻

[1]羅洪新，姜家仁，蘇盛波.600MW機組回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的技術(shù)改造及效益分析[J].發(fā)電設(shè)備，2000，（4）：6-7.

（作者單位：浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司）