回转式空预器.doc

一回转式空预器简介：回转式空气预热器是一种用于大型锅炉的热交换设备，它利用锅炉烟气的热量来加热燃烧所需的空气，以此来提高锅炉的效率。回转式空气预热器主要由中心轴、转子、装在转子格仓里的换热元件、转子外壳、过渡烟风道、顶部结构、底部结构、上部扇形板、下部扇形板、弧形板、支撑轴承、导向轴承、驱动装置等组成。最重要的部件是转子，转子由很多个径向隔板和环向隔板将转子分成若干个格仓，格仓内放置换热元件。转子旋转时通过换热元件实现烟气和空气之间的热交换。转子径向隔板上安装径向和轴向密封片。下部径向密封片与下部扇形板，上部径向密封片与上部扇形板，轴向密封片与弧形板在热态运行中接触或保持很小的距离，形成烟气和空气之间的密封。空预器的密封性能，是最重要性能指标之一，直接影响锅炉效率。由于空气预热器在运行时空气侧的是正压，烟气侧是负压，空气会通过密封片和扇形板、弧形板之间的间隙向烟气侧泄漏，这将降低送、引风机的出力，从而影响整个锅炉效率。空气预热器的漏风率是影响锅炉效率的重要指标，空气预热器漏风率越低，锅炉效率越高。通过改造空预器来提高锅炉效率，是非常经济、有效的方法。在热态运行状态下，空气预热器各部件均会因受热而发生膨胀，转子会变成蘑菇状，转子和扇形板、弧形板之间的间隙会变化，大部分间隙都会变小。热态运行状态下，如果间隙过大，将导致空气预热器漏风率很大，如果过小，将可能导致空气预热器卡死。空气预热器的漏风率是影响锅炉运行效率的重要因素，所以空气和烟气之间的密封，显得尤为重要，空气预热器的密封技术，也是各空气预热器厂家的核心技术之一。二回转式空预器进行技术改造的市场前景：相 对 来 说， 改 造 锅 炉 和 汽 轮 机 的 主 要 部 件 费 用 比 较 高 ，而 锅 炉 辅 机 ， 如 空 气 预 热 器 的 改 造 却 比 较 经 济。 空 气 预 热 器 的 严 重 漏 风 和 低 可 靠 性 是 中 国 电 站 的 普 遍 问 题。 很 多 电 站 的 漏 风 率 达15以上 甚 至 更 高。 另 外， 很 多 电 站 空 预 器 还 有 堵 灰， 维 护 费 用 高 等 问 题。 根据数据对比，进行空预器改造后，通常可使锅炉效率提高1左右，30万千瓦以上机组，节煤和电的费用为200万以上，如果再加上出力增加而提高的发电收益，改造一台机组的空预器，每年可增加500万以上的收益。截至2009年，我国火电总装机容量达到6亿千瓦，相当于1000台60万千瓦机组，每台机组配有2台回转式空预器，相当于全国有2000台以上的空预器（60万千瓦机组）在运行。这其中只有三分之一左右的进行了技术改造。平均每台机组的改造价格为4001000万左右（含换热元件费用）。基本每隔510年空预器就需要进行一次大修或更换元件。这是一个巨大的市场。三目前市场上，回转式空气预热器密封装置主要采用以下几种形式：、可调式密封。扇形板和弧形板是可以通过自动或手动调整的，其中扇形板大多可以自动调整。在回转式空气预热器上安装执行机构，并且在扇形板附近装有间隙监测装置，当热态下间隙发生改变时，将间隙变化信号反馈至执行机构，执行机构动作，根据反馈信息上下调整扇形板，从而使间隙达到最佳状态。这种密封方式结构复杂，对运行要求高，可靠性不好，维护费费用高。哈锅、上锅、东锅等企业生产的空预器主要采用这种技术，已不是市场主流，很少在改造上使用。、固定式密封。该技术有英国Howden公司拥有技术专利。根据回转式空气预热器运行参数，预先计算出热态下密封片和扇形板、弧形板之间的膨胀间隙，在安装时预留出来，以保证热态运行时膨胀以后达到最佳的密封状态。由于转子上的密封片跟扇形板、弧形板之间的冷态间隙是转子与扇形板、空气预热器顶底结构之间的“热膨胀差”，计算和调整方法复杂，施工要求严格。这种技术只被Howden公司掌握，并作为核心技术，通常不提供给客户冷态设定数据和设定方法。国内目前还没有无法精确计算出冷态间隙设定值，自行设定间隙往往存在较大偏差。固定式密封维护方便，可靠性好，但为了保证运行安全性，密封片只有13mm厚度，运行几年就因飞灰磨损和腐蚀需要进行更换，由于间隙设定的核心技术被垄断，只能高价请专业公司再次进行间隙设定，费用高昂。同时由于冷态间隙的计算和调整仍然存在误差，扇形板和密封片之间仍然存在一定的泄漏间隙。并且由于是按额定运行状态计算的间隙值，在锅炉运行异常（如烟温异常）情况下，容易造成转子卡死的情况。英国Howden公司及其在华企业拥有该技术和专利，其新空预器和改造空预器占据了全球大部分的份额。科盛公司也基本采用该技术，但稍有改变，曾被Howden以侵其专利权起诉。、弹片式密封。密封片用弹性材料制作，以保证间隙改变时仍能很好地贴合静态密封面，保证密封。由于旋转式空气预热器处于长期持续运转状态，并且运行环境恶劣，弹性密封片长期处于高温和反复受力状态，很容易造成弹性失效，甚至疲劳断裂，整块密封片折断，造成更大漏风，而且转子旋转需要克服弹片阻力，使旋转阻力增大，增加了驱动装置耗电量。北京华能达拥有其专利。四、自适应式密封技术与现有技术相比有哪些优点： 1、更好的密封效果。独具匠心的密封方式，可以获得更好的密封效果。独特的密封调整方法（此方法正在申请发明专利），使密封间隙更为精确，密封性更好。 2、更长的使用寿命。由于密封组件厚度可以远超过密封片厚度（固定式密封片不能采用较厚钢板制造原因是确保运行安全性），不会如薄密封片那样容易形成飞灰磨损，可以长期不用更换密封组件，使用寿命比固定式密封片更长。 3、 运行更加安全。即便发生空气预热器超温、着火等异常膨胀的情况，也不会导致空气预热器卡死，使运行更加安全。 4、 无需再对热态间隙进行计算，也无需受制于国外的技术垄断，在回转式空气预热器制造或者改造、检修中，运用本实用新型，均不用再进行密封间隙计算，大大减少了安装、检修工作量。空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热交换装置，回收了烟气热量、降低了排烟温度，因而提高了锅炉效率（据计算，锅炉排烟温度每降低4.4，锅炉效率提高1%）；还由于空气的预热强化了燃料的着火和燃烧过程，减少了燃料的不完全燃烧热损失。空气预热器已成为现代锅炉的一个重要组成部分。 器按其传热方式大致可分为表面式和再生式两大类，再生式空气预热器由于具有回转结构，所以又称为回转式空气预热器，回转式空气预热器又可分为受热面旋转和风罩旋转两类。受热面旋转的回转式空气预热器，又称为容克式空气预热器。容克式空气预热器的工作原理是：转子的受热元件在烟气侧从烟气中吸收热量，通过空气侧时再将热量传递给空气。由于转子缓慢地旋转，传热元件交替地通过烟气侧和空气侧通道，当传热元件与烟气接触时吸收热量并积蓄起来，与空气接触时释放贮存的热量来加热空气，如此周而复始。 多数锅炉采用的空气预热器一般是三分仓空气预热器。三分仓容克式空气预热器，由于差压增大，其漏风率比较大。除密封系统进行了加强以外，其基本结构元件三分仓和二分仓基本相同。空气预热器就是锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的受热面。用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。影响空气预热器性能的关键问题是：振动噪声漏风、腐蚀和堵灰。在设计管式空气预热器时，应合理地选用空气流速和管箱尺寸，或者沿气流方向加装防振隔板，以防止引起空腔共振。防振隔板还有消除噪声的作用。空气预热器的漏风是一个重要问题，应从设计、制造、安装和运行等方面采取措施，使其在热状态下动静组件之间保持合理的密封间隙。燃用高硫燃料时，管式和回转式预热器均易产生腐蚀和堵灰。防止的措施有：在空气进口处加装暖风器或采用热风再循环；采用低氧燃烧或掺烧添加剂,以减少烟气中SO2 气体的生成量；定期吹灰，以保持受热面清洁；受热面采用耐腐蚀的材料等。空预器在锅炉中也是一个很重要的部分，空气预热器也有很多种形式，由于我工作所限，我在这只对回转式空预器做介绍。, T9 3 z$ , N3 13.5万机组以上的锅炉一般都为回转式空预器，现在牌子比较响亮的如豪顿华之类的，都可以将漏风率控制的很好，一般电厂里，对于空预器的检修不会是像汽轮机大修那么费事，就算空预器出问题，最多也是效率的问题，不会像汽机那样，出点问题都会产生很大的后果，一般的小修都可以对空预器进行改造，改造也没有像汽机那样什么调间隙、扣缸等问题，改造起来20天左右就可以完成。) b. y8 u z2 s# D 一般空预器的漏风率大于8%时，电厂就要基本检修了，大部分电厂都是这样的，我在这里着重介绍的是空预器的一种叫柔性密封改造，也叫刷式密封改造，正是因为这种改造效果不错，我认为也有必要给大家介绍介绍的：& E X, _) M* V5 ?1 |% Q 对空预器刷封改造最直接的两个影响就是燃烧效率的提高和厂用电的减少，改善机组运行的安全性，避免因风量不足而引起高温腐蚀或限负荷等问题，这对电厂是一笔不小的节能开支，具体体现在以下几个方面：( K: X. D5 s. O9 N& T 1.漏风率降低，可以保证锅炉燃烧氧量充足，减少锅炉不完全燃烧热损和排烟热损，避免燃烧区域受热面的高温腐蚀。$ C( Q) L% A7 q. O7 t& w) B 2.漏风率降低，减少空气和烟气流量，降低一次风机、送风机、引风机、增压风机的电耗。% S8 G$ S g0 x3 c/ Z/ K 3.漏风率降低，减少空预器出口烟气流量，降低烟气流速，从而电除尘效率增加，使下游设备磨损降低，维护费大大减少。W) v2 c7 ! h& s9 J( B 4.漏风率减少，空气侧漏向烟气侧流量下降，流速降低，工件寿命增长，维修、维护工作量减少。/ r9 J% z q1 F+ p3 U( Z& B. i% K 5.排烟温度可以上升，可以控制空预器冷端腐蚀，减缓空预器冷端堵灰，也可以减少厂用电。- n S* G+ H Z7 , W* m0 f可以看见，空预器的刷封改造对于电厂的节能是很有帮助，就减少厂用电这块，节能带来的经济效益就很可观了。7 z6 Z+ _, W6 H( z% s4 S% C- G8 p. 5 q7 |* p豪顿华的空预器基本为固定式双密封，效果也不错，价格不是很便宜，运行一段时间会造成积灰。7 D- 2 G* |: G: R8 t2 p! y5 bW W3 L- 1 G( M6 9 V接触式柔性密封主要就是加了弹簧，这就像在汽轮机上是一种原理，但时间久了，弹簧的弹性多少会有变化，弹性易变，也会产生降低空预器转速。* 7 s* r: J0 o0 m- s9 p+ h* d回转式空气预热器双密封节能改造1、概述河北衡丰发电有限责任公司一期工程2300Mw机组，锅炉为北京巴威公司产B&wB一1025183刈型亚临界、中间再热、自然循环煤粉锅炉，每炉配套两台上海锅炉厂空预器公司产29VI(T)一2083型转子回转式三分仓空气预热器(以下简称空预器)，自1995年12月投产至2002年底已运行52104h，2002年空预器漏风率平均达到1392，河北省电研所在2002年11月对空预器进行了改造前性能试验，结果见表1。，表l 改造前空预器性能试验数据项目(额定负荷)A侧B侧空预器入口空预器出口空预器入口空预器出口平均氧量()2.9715.4013.1525.598过剩空气系数1.1651.3461.1771.363漏风系数0.1810.186漏风率()13.9814.22空预器烟气温度()450.1138.1442.7129.3空预器一次风温度()-2357.4-2350.8空预器二次风温度()-2364.2442.7129.3空预器烟气侧压力损失(Pa)1410.31362.7按设计条件修正后排烟温度()145.4锅炉排烟热损失()6.502、改造必要性21设计结构及规范回转式空预器采用模数仓格式结构，沿周向均匀分为24个15。扇形仓格。由扇形板把转子截面分成四种区域：烟气区(165。)、一次风区(15。)、二次风区(135口)和密封区(上述三个区域相邻之间由扇形板构成的密封区均为15。)。传热元件在仓格内沿轴向分3层布置，热段层、中间层、冷段层高度分别为1067mm、711mm、305mm。额定负荷时进入空预器烟气量11828th；进出口烟气温度为414135；逝出口空气温度(二次风一次风)为(2020)(370350)；漏风率设计值为运行第一年内不大于10，一年后不大于12。22结构缺陷空预器密封系统设置了径向、轴向和旁路密封装置，此外还装有中心筒密封、热端静密封、冷端静密封以及轴向静密封。在径向、轴向和旁路密封间隙中，径向密封间隙漏风量最大，约占总漏风量的70。空预器每个仓格扇形角度与扇形板角度均为15。，转子转动时在径向和轴向通常只有一道密封起作用，即单密封结构，这种单密封结构决定了漏风偏大。另外，静密封结构不合理，径向、轴向、旁路密封间隙过大，也会导致漏风加剧。23漏风率偏高的危害空预器漏风率的升高，使引、送、一次风机电耗增加，高负荷时不能保证足够的过剩空气系数，影响锅炉燃烧稳定性，造成排烟温度升高、飞灰可燃物超标、锅炉掉焦、空预器低温腐蚀，缺风严重时迫使锅炉降出力运行，直接影响机组的安全经济性。3、改造方案依据美国ABBAPI公司“空预器双密封技术，制定以下改造方案。31双密封改造将转子的24个扇形仓格改为48个，将原有的24道径向、轴向密封片各增加一倍变为48道。运行中至少有两条径向、轴向密封片分别与扇形板、弧型板相配合形成双密封，使密封片两侧压差下降50、直接漏风量下降约30，如图1所示。32径向密封片调成“V”形通过计算，确定转子热态蘑菇状变形数值，根据其变形曲线，密封调整时将径向密封片预调成反变形“V形，在转子产生热态蘑菇状变形后，径向密封片近似成为直线，与刚性扇形板形成良好密封配合。33静密封改造热端静密封由原来单侧改为双侧，采用迷宫式静密封。冷端采用胀缩式静密封，既可保证完全密封，又能在冷态或热态时对冷端径向间隙做适当调整，如图2所示。34旁路密封优化加装冷端“T”型钢平法兰，现场加工保证平面度，在冷端“T”型钢平法兰下增加一圈旁路密封片，提高旁路密封效果。35传热元件改造根据设备实际情况，综合考虑漏风率期望值及改造费用等条件，仅对冷段层传热元件进行全部更换，由原15。扇形传热元件盒更换为新的75。扇形传热元件盒。对热段及中间层传热元件进行现场切割，重新组装成75。扇形传热元件盒后回装。4、改造效果在2003年2月1号机组大修中投资252万元进行了空预器双密封改造，2003年4月由河北省电研所对空预器进行了改造后性试验，结果见表2。表2：改造后空预器性能试验数据项目(额定负荷)A侧B侧空预器入口空预器出口空预器入口空预器出口平均氧量()3.0194.1393.4524.613过剩空气系数1.1681.1481.1951.281漏风系数0.0800.086漏风率()6.216.52空预器烟气温度()441.3146.2439.0142.8空预器一次风温度()24373.424363.1空预器二次风温度()25395.625376.3空预器烟气侧压力损失(Pa)1085.61057.1按设计条件修正后排烟温度()143.1锅炉排烟热损失()5.975、效益分析空预器双密封节能改造后漏风率平均可降低7，单机年发电量平均为175108kwh，年平均运行7500h，标煤单价为260元t，分析计算经济效益。结果如下：51漏风率降低效益空预器漏风率每降低l，可降低发电煤耗0169(kwh)，年产生效益5096万元。52风机节电效益根据以往热力试验数据统计，空预器漏风率每降低1，送风机电流下降O5A、引风机电流下降O8A、一次风机电流下降O2A，风机节电年产生效益48万元。53排烟温度下降效益排烟温度每降低1可降低发电煤耗01669(kwh)。改造后锅炉排烟热损失比改造前减少053、排烟温度下降在2左右，年产生效益1511万元。综上所述，空预器双密封节能改造年产生经济效益114万元，两年半内即可收回改造投资。6、结论由于改造后空预器漏风率降低和压差减小，炉膛内配风及燃烧状况得到改善，飞灰及大渣含碳量降低，风机电耗下降和排烟损失减少，使锅炉效率提高、煤耗下降并减少了大气污染物的排放，收到了较好的经济效益和环保效益。回转式空预器漏风率超标原因分析及对策随着电站锅炉蒸汽参数的提高和容量的增大，尤其配300MW 及以上容量的锅炉，通常都采用结构紧凑，重量较轻，布置灵活的回转式空预器，其中采用最多的是受热面转动的回转式空预器。该种形式的空预器主要问题是漏风，下面重点分析漏风的形成原因，并针对本单位部分空预器漏风率偏大提出自己的几点建议。1 漏风的危害漏风对锅炉运行的经济性有很大影响。据试验统计，配300MW 机组锅炉空预器漏风率每降低1，可降低机组煤耗0.16g/kWh。空预器的漏风使得空气直接进入烟道由引风机抽走，使送、引、一次风机电耗增大。同时，漏风使烟气排烟过剩，空气系数增大，进一步增加排烟热损失，使锅炉热效率降低。若漏风严重，会使送入炉膛的风量不足，导致锅炉的机械未完全燃烧热损失和化学未完全燃烧热损失增加，另外，由于供氧不足还会形成还原性气氛，使灰渣熔点下降，引起炉膛结渣及高温腐蚀，甚至限制锅炉出力。2 回转式空预器漏风的原因分析一般电厂要求受热面回转式空预器的漏风率在10% 左右，但多数空预器漏风率却在15%20% 之间，有少数接近30%。现就主要原因分析如下：2.1 携带漏风携带漏风是空预器受热面空间所包容的空气由于转子转动而带到烟气侧所引起的泄漏，这是回转式空预器所固有的。转子旋转越快，携带漏风量越大。转子中受热面的充满度越高，携带漏风量越小。这部分漏风是不可避免的，所影响的漏风率一般为1%。2.2 直接漏风直接漏风是影响回转式空预器漏风率的主要因素。在三分仓结构的空预器中，流经的一、二次风是正压，烟气是负压，而且回转式空预器本身是一种转动机械，动静之间总存在一定的间隙。尽管这些间隙有密封装置，但也不可能将这些间隙堵死。这样，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漏到烟气中去。直接漏风量的多少与这些间隙的大小和两侧压差的平方根成正比。如果动静间隙愈大，空气与烟气压差愈高，则漏风量愈大。引起间隙和压差增大的主要原因有：2.2.1 热态变形受热面回转式空预器在热态运行中，转子上下存在较大的温差，即热端温度高，转子径向膨胀大；冷端温度低，径向膨胀小。同时，中心轴向上膨胀，热端相对冷端膨胀较多。另外，当转子温度升高后转子的钢性会降低，加之转子本身重量很大。所以，当转子受热后会出现转子外围向下变形的“蘑菇”形状。由于转子出现 “蘑菇”状变形，在转子上部与热端扇形板之间形成一条狭窄的三角形漏风区。三角形漏风区所造成的漏风量是比较大的，约占空预器总漏风量的40%。2.2.2 结构设计三分仓结构的空预器受热面一般分成24 个仓格，每道仓格所占圆周角为15，正好与扇行板的扇形角相等，从而使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，漏风增大。空预器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会逐渐增大。空预器热端扇形板通常设计为两端悬吊固定，在热态运行时会产生中间向下弯曲变形，有时变形量超过转子“蘑菇”变形量，则出现热端扇形板与径向密封片发生严重磨损的现象，把径向密封片磨成卷边，扇形板被磨出道道沟痕，造成扇形板密封面不平整，增大漏风。受热面回转式空预器的传动方式多采用圆周围带传动，设计中必须将轴向密封片分成上下两半，中间的区域安装传动销，从而使轴向密封中间形成一个较宽的漏风带，空气就从转子外侧漏入烟气区。空预器中心筒密封一般都是采用比较简单的密封结构，在空预器刚投运后不久就出现中心筒向外漏风冒灰的现象。2.2.3 蓄热元件低温腐蚀燃料当中的硫在燃烧时与水蒸汽作用形成硫酸蒸汽，当金属温度低于或接近酸露点时硫酸蒸汽就会凝结下来腐蚀金属，并可能大量粘灰形成堵灰。回转式空预器低温腐蚀不仅使金属蓄热元件严重腐蚀，破裂穿孔，而且造成整个空预器冷端的堵灰，一、二次风压头巨增，与烟气侧压差变大，进而通过冷端径向密封的漏风量也增大。若堵灰严重，将使流经吸风机的风量减少，引起吸风机喘振，锅炉被迫降负荷运行。2.2.5 设备管理方面的原因空预器在正常运行过程中，若烟气进口温度调整不当超过了设计值或通过空预器的空气流量减少，都会使转子的密封磨损过量，漏风增大。当燃烧器工作变差或热风道积灰严重，会使管路阻力增加，热空气压头增高，空气侧和烟气侧压差变大，漏风量增大。一些为保证空预器性能而配置的设备如暖风器、吹灰器、LCS 热态自动跟踪装置等，由于设备和技术原因不能投运或投运后不正常。另外，检修人员对漏风的危害认识不足，再加上随着设备运行时间的增加，密封磨损严重，调整更换工作量大，生产现场环境差等，造成对检修质量把关不严，要求不高，这些也是漏风率偏大的一个主要原因。3 降低回转式空预器漏风率的主要措施通过原因分析，降低空预器漏风率无论检修还是运行都应从减少直接漏风入手，坚持两个原则：(1)减小间隙：即在回转式空预器的所有动静部件之间装设良好的密封装置，这些密封装置必须把空预器各部件热态膨胀变形造成的间隙降至最低限度。(2)缩小压差：努力降低烟风侧压差及转子阻力。宁夏大坝发电有限责任公司4 300MW 机组锅炉设备系北京锅炉厂引进美国B & W 公司技术生产的B&WB-1025/16.8（18.2）-M 型、亚临界参数、一次中间再热、自然循环、平衡通风、固态排渣煤粉锅炉。制粉系统采用冷一次风直吹式ZGM95 型中速磨煤机，燃烧器采用DRB 型双调风旋流燃烧器，前后墙对吹布置。在尾部竖井设置了两台由上海锅炉厂生产的型号为29-VI（T）-1829（2032）MOD 立式三分仓结构的回转式空预器。二期空预器在一期的基础上加装了一套LCS 热端扇形板漏风自动控制系统。采用逆流式进行再生热交换，空预器采用转子周边围带驱动，转速为1.17r/min。转子直径为10300mm，采用模数仓格结构，全部蓄热元件分别装在24 个仓格内（每个仓格为15）；蓄热元件分为下层冷端，中层热端和上部热端三层组成；密封系统为早期的单道密封技术，即采用径向、轴向、环向三大密封结构。大坝电厂空预器漏风率指标 12%，而实际1#4# 炉漏风率均超标。根据目前设备现状，建议应从以下几点着手解决部分空预器漏风率超标问题：3.1 改进一期密封结构一期空预器运行时间较长，密封件磨损严重，漏风率及转子阻力普遍较大。可结合目前一些生产厂家对空预器密封改造的成功经验，运用“双道”密封技术，双道密封改造是在现有150仓格中间加一道完整径向隔板，相应的在隔板上下加径向密封，在此径向隔板外端加轴向密封，扇形板和轴向密封板尺寸不变，不影响转子的流通面积。这样，径向密封和轴向密封增加一倍，即转子由24仓格变为48 仓格，任何时刻都有两道密封片在密封区。使漏风阻力增加，漏风量减少。3.2 恢复二期LCS 自动控制系统目前，大型锅炉采用的三分仓受热面旋转的空气预热器均装设有密封自动控制系统，能在不同工况运行时，将密封间隙控制在最小值，使漏风量达到最小。LCS 自动控制系统有扇形板调节装置，可使密封间隙保持在设定的范围内，以连续地控制空预器的漏风量。4# 炉甲侧空预器在其他条件不变的情况下曾对这套装置进行了试投试验，结果漏风率降低了约4%。但是，由于这套装置长期处于高温区域，故障率较高，再加上检修人员技术水平的原因，二期的LCS 自动控制系统全部停用。目前，若能积极组织有关专业人员对这套装置进行修复完善，使其正常投运，降低漏风率的效果应该是比较明显的。3.3 防止和减轻空预器低温腐蚀和堵灰3.3.1 提高空气预热器金属壁面温度提高空气预热器壁温可减少硫酸蒸汽凝结量并减缓低温腐蚀。而壁温提高则需要提高排烟温度和入口空气温度，这将使排烟热损失提高并使锅炉热效率降低。实际上提高空气预热器壁温最常用的方法是提高入口空气温度，常采用的方法有以下几种。热风再循环：将空气预热器出口的部分热风通过管道再送回空气预热器入口，使空预器入口空气温度升高并提高金属壁面温度。对燃用高硫煤的锅炉，当烟气露点温度较高时，此方法可能不能满足空气温度需要提高的程度，否则锅炉效率将会下降较多。加装暖风器：在空气预热器和送风机之间加装暖风器作为前置式空气预热器，暖风器是利用汽轮机抽汽加热空气的管式加热器，通过调节蒸汽流量来改变空气出口温度，而暖风器出口处蒸汽应全部凝结成水。这种方法也会使排烟温度提高，锅炉热效率下降。但由于它利用了汽轮机的抽汽，减少了汽轮机的冷源损失，提高了热力系统的热经济性，也即提高了循环热效率，使全厂经济性下降不多。无论是采用热风再循环还是采用暖风器均会使风机电耗增加。3.3.2 采用耐腐蚀材料为减轻空预器冷端受热面的低温腐蚀，在燃用高硫分燃料的锅炉中，管式空气预热器的低温级置换段可用耐腐蚀的玻璃管或其它耐腐蚀材料制作的管子。回转式空气预热器的冷端受热面可采用耐腐蚀的搪瓷，陶瓷或玻璃等材料制造。采用引进技术制造的回转式空气预热器大多采用耐腐蚀的低合金钢材CORTEN 钢制造冷端受热面，并将底部框架制成可以拆除式，以便于更换和检修冷端受热面。3.3.3 采用低氧燃烧在保证完全燃烧或不降低锅炉燃烧效率的条件下，适当降低燃烧所用的空气量，即低过量空气系数的燃烧。这可使烟气中过剩氧减少，从而生成的SO3 容积减少，使烟气露点降低，减轻低温腐蚀。国外在燃油锅炉中已经将过量空气系数降至1.05 或更低，燃煤锅炉采用此方法则需采用配风更加合理的燃烧器和较先进的自动控制装置，否则可能引起不完全燃烧热损失增加。减少锅炉各处的漏风也是减少烟气中剩余氧的重要措施，可以不同程度地减轻腐蚀。3.3.4 采用降低露点或抑制腐蚀的添加剂目前，使用添加剂的方法在燃油锅炉和沸腾炉中已经取得一定的效果。可用粉状石灰石或白云石混入燃料中直接吹入炉膛内燃烧，使烟气中SO3 与石粉发生反应生成CaSO4 和MgSO4，导致烟气中硫酸蒸汽分压力下降并减轻腐蚀。但反应生成的硫酸盐为松散粉尘，会使受热面污染加重，影响传热效率。而烟气中粉尘增加使受热面磨损加重，应采取相应的吹灰和防磨措施。3.3.5 燃料脱硫煤中硫化物有相当部分以黄铁矿的形态存在，可在煤粉制备前利用重力分离方法将其分离出来，可以减少煤中的含硫量。但这种方法只能除去煤中一部分硫，而有机硫则难以去除。燃料的其它脱硫技术尚在研究中。3.4 加强空预器吹灰装置的运行管理空气预热器可以用蒸汽或压缩空气吹灰，吹灰介质中的水分在吹灰时将会引起空气预热器积灰加重，实际运行中发现比不吹灰时积灰更严重。运行实践证明，用湿蒸汽吹灰的受热面每隔数月就需要用水冲洗一次。当改用过热蒸汽吹灰后，可长达2年不需用水冲洗空气预热器。在锅炉冷态启动期间，为减少空气预热器受热面的沾污，只有当吹灰蒸汽高于300时才允许投入吹灰器。当本锅炉自产蒸汽温度不能满足上述条件时，可采用启动锅炉的蒸汽作为吹灰介质，否则不能投入吹灰器。投入吹灰器前，汽源和蒸汽管道应先疏水，保证介质完全干燥。对采用压缩空气吹灰的锅炉，压缩空气应经脱水，否则可能引起受热面沾污。在锅炉启动期间，只有当空气预热器的受热面被加热至某一规定的温度水平之后，才能投入空气吹灰器，否则可能发生由于吹灰引起的受热面过度冷却，严重时会造成回转式空气预热转子变形而使漏风量增加，并可能造成水蒸汽凝结而使受热面沾污加重。一般要求空气出口温度达150时，才允许投入空气吹灰器。回转式空气预热器的冷端和热端均装有固定式多喷嘴水冲洗置，该装置既可装在空气侧也可以装在烟气侧。水冲洗一般在锅炉停炉检修期间进行，在转速降至0.17r/min条件下冲洗80 小时后可将灰沉积物冲洗干净。对回转式空气预热器也可以在锅炉降负荷条件下解列其中一台回转式空气预热器进行冲洗。此时，可利用尾部烟道中的挡板将一台空预器隔开，降低转速后进行冲洗。冲洗完毕后用同样方法对另一台空气预热器进行冲洗。对管式空气预热器也可以用此法进行清洗。另外还有一种清洗方法是停机检修中对受热面上的密实灰垢进行化学清洗，利用清洗泵产生的高压射流（约35MPa）使灰垢与传热元件达到分离作用，对于已碳化的烟油垢，将化学药剂平均撒到蓄热元件上部，然后喷少量的水，药剂受潮后与垢作用，待垢润湿乳化后及时对其冲洗，直到冲洗干净为止。3.5 加强运行管理锅炉运行过程中，严格控制烟气进口温度不超过设计值，以减小密封磨损量。应尽量减少锅炉冷态启动次数，避免过低负荷下运行。3.6 重视空预器检修工作，严把质量关这是降低空预器漏风率比较关键的环节。目前，空预器检修工作量大，特别是一期空预器内部密封元件磨损严重，一些不经常更换的“T”型钢、角钢、扇形板等出现变形开裂现象，漏风地方多。为此，应不断提高检修人员的责任心和技术水平，严格工艺作风，充分利用大、小修及停机消缺机会对空预器密封进行检查调整。使漏风率控制在12% 之内。4 结论(1)回转式空预器漏风主要是由空预器动静间隙及烟风侧压差引起。转子的热变形，结构设计不合理，低温腐蚀和堵灰严重以及设备管理等方面的因素是漏风率超标的主要原因。(2)降低回转式空预器漏风率的主要措施：一是减小转子热态变形所造成的间隙，二是缩小烟风侧压差及转子阻力。可以采用改进一期密封结构和完善二期LCS系统，恢复和完善暖风器系统，吹灰系统以及加强检修管理等手段解决大坝电厂部分空预器漏风率偏大问题，使大坝电厂锅炉运行的经济性得到进一步的提高。1 锅炉空预器结构和漏风问题 容克式空气预热器因其卓越的性能目前已经成为主流的空气预热器形式，但是这种空预器存在一个特殊的漏风问题。容克式空气预热器的基本结构是一个装满蓄热元件的巨型转子（如图1所示）。通过使蓄热元件交替通过烟道和风道将烟气中的余热传递给助燃空气。然而旋转的转子与静止的外壳之间不可避免的存在缝隙，这就使部分空气直接泄露进烟道造成能源的损失。图1 空预器结构图 容克式空气预热器的漏风可以分为径向漏风、周向漏风和携带漏风，而径向漏风又有上部径向漏风和下部径向漏风的分别。由于空预器转子工作时下部温度低上部温度高，中间温度高四周温度低，致使空预器转子工作时呈一种特殊的“蘑菇状”变形（如图2所示）。 空气预热器下部径向变形间隙是随负荷的增加而减小的，而且下部扇型板泄露的是“冷风”，只影响送引风机的出力，一般采取预留间隙的方法。但上部变形间隙是随负荷的增大而增大的，这是与高负荷下需要更大送风量的要求相矛盾的，而且上部扇型板泄露的是经过预热后的热风，热风的大量泄露将直接降低锅炉的燃烧效率，增加煤耗。如果不采取措施，满负荷下将有大约60%的漏风通过上部径向变形间隙泄露。图2 空预器转子变形图 以360MW机组为例，转子上部边沿的极限变形量为30mm，转子半径为5m，按三角型面积公式近似计算一块扇型板就可以形成0.075m2的漏风面积，如果能测量空预器转子外沿的变形量，并根据测量的变形量控制机械升降机构提升扇型板上下动作来补偿变形间隙，这样就可以大幅度降低空预器的漏风率（如图3所示），空预器上部漏风的减小可明显减小单位千瓦的燃煤消耗。图3 密封原理示意图2 锅炉三分仓空预器主流密封方式 目前电厂对空预器径向采用较多的密封方式，主要分机械密封和采用控制系统控制的密封挡板方式的动态密封。机械密封方式多采用柔性的密封片分别布置在转子径向的隔栅分栏上，通过空预器的转动，依靠柔性密封片和密封挡板之间的摩擦来达到密封效果。这种密封方式密封效果好，一般密封效果可以达到空预器漏风率5%6%，但对柔性密封片的要求很高，同时具有磨损性，在机组运行一段时间后，将更换柔性密封片，增加经济成本，也存在设备一次性投入高的问题。 采用控制系统控制的密封挡板的动态密封方式，一般采用工控机加PLC来控制密封挡板的密封间隙，通过跟踪对密封挡板和转子之间的间隙测量，以闭环控制的方式，实时控制空预器的密封间隙，使密封挡板和装子之间的间隙达到最小。由于投入少，密封效果好，采用控制系统的空预器密封挡板动态密封方式成为常用的控制空预器漏风的手段。空预器密封控制系统以测量原理分以下几种控制方式： (1) 通过机械探针周期性测量密封挡板和转子间隙的方式。这种方式较早应用于空预器密封控制，缺点是存在机械磨损，对探针的要求较高，而且不是完全的连续测量； (2) 采用测量空预器内部噪音音谱来实现间隙的测量，实际应用较少； (3) 采用耐高温腐蚀和磁感应线圈的方式来测量密封挡板和转子的间隙，优点是测量较准，但对探头要求较高； (4) 采用对空预器转子的电流的测量来实现对空预器密封的控制。 还有其他的控制方式，如采用跟踪机组锅炉负荷的变化，在不同负荷下，计算出的空预器转子的变形量，根据这种变形量，通过函数曲线的方式设定密封挡板的下降幅度，达到空预器密封的效果。这种方式由于是开环控制，实际应用中，考虑到每次检修后和长时间运行后，转子的变形量不一，往往设计有较大的间隙余量，因此效果不是太好。3 锅炉空预器密封控制系统应用实例及分析 华能珞璜电厂机组采用法国ALSTOM公司引进的360MW火力发电机组，空预器采用容克式三分仓空预器，一期工程两台360MW机组的空预器密封控制系统在引进时采用的是机械探针式的密封控制方式。二期工程两台360MW机组的密封控制系统采用的是开环控制方式，即根据锅炉负荷的变化，固定密封挡板的密封行程的方式，实际密封效果均不理想。 2002年，华能珞璜电厂对空预器密封控制系统进行了改造，采用的是耐高温腐蚀和磁感应线圈的方式来测量密封挡板和转子的间隙的方案。3.1 空预器漏风间隙控制系统原理 空预器漏风间隙控制系统是在空预器上部扇型板上固定一个变形间隙测量探头，由该探头连续的测量扇型板与空预器转子外沿法兰之间的漏风间隙。如果漏风间隙因热变形发生变化，则测量探头就可以将这个变化反馈给控制计算机，由计算机控制执行机构上电机的动作来调节扇型板的位置使漏风间隙始终维持在不使扇型板与转子发生激烈摩擦的最小间隙值。3.2 空预器漏风间隙控制系统结构 空预器间隙控制系统采用工业计算机和高可靠的PLC作为控制器。由扇型板上安装的密封间隙测量装置将测量的信号传送到主控制柜，由柜内的计算机和PLC根据间隙测量值和设定值比较产生扇型板的调节信号驱动机械提升结构的电机产生动作，达到稳定漏风间隙的目的。图4 空预器密封控制系统结构图3.3 系统的间隙调节原理 控制系统对预热器转子旋转一周的间隙信号进行实时测量，从中找出最小值（即转子法兰面与扇形板之间的最小间隙值）作为调节依据。将测量的最小值与间隙给定值进行比较，当测量值大于给定值0.3mm时，输出间隙大信号；当测量值小于给定值0.2mm时，给出间隙小信号；当测量值在给定值上0.3mm，下0.2mm之间时输出间隙正常信号。例如：当给定值为7.0mm时，间隙信号在6.8mm7.3mm之间为正常，在7.3mm以上为间隙大，在6.8mm以下为间隙小。在测量信号与给定值相比大或小时，如果系统处于自动状态，系统会自动调整扇形板到正常状态。系统每60s根据测量的间隙最小值进行一次调节，调节时间与间隙偏差的大小有关，偏差越大调节时间越长，但每次最大调节时间均小于12s，对应调节距离为1mm。 为提高系统间隙调节的稳定性，防止干扰引起的执行机构频繁动作，调节规律中增加了调节的滞后启动功能。当回路状态由“正常”变为“大”或“小”的第一个周期并不立即进行调节，等待第二个周期的状态，如果第二个周期的状态恢复为“正常”则认为第一个周期“大”或“小”状态是由干扰引起的，如果第二个周期的状态与第一个周期的状态一致则按照相应的规律进行调节。这样做既可以有效的防止干扰又不会降低调节的响应速度。由于防止了