空气预热器设计特点(东锅)

1 东锅空气预热器设计特点 薛安怀二 九年九月 2 一空气预热器结构 本工程配两台三分仓容克式空气预热器 立式布置 由置于推力轴承下部的中心驱动装置传动 空气和烟气以逆流方式进行换热 转子直径13494mm 受热面根据计算后按800mm 800mm 300mm设计 并预留有以后加装脱销装置后增加蓄热元件的高度 300mm 其中 根据燃料成分结构 合理选择冷段蓄热元件 以防止发生预热器的低温腐蚀 热段和中间段蓄热元件采用优质低碳钢 预热器转子采用双密封全模数仓格结构 即每个模数仓格均由两块径向隔板及若干环向隔板组成相对独立的单件 从而大大减少了工地组装的焊接工作量 预热器转动速度为0 99rpm 热段蓄热元件由压制成特殊波形的碳钢板构成 按模数仓格内各小仓格的形状和尺寸 制成各种规格的组件 每一组件都是由一块具有垂直大波纹和扰动斜波的定位板 与另一块具有同样斜波的波纹板一块接一块地交替层叠捆扎而成 冷段采用耐腐蚀蓄热元件 也按仓格形状制成各种规格的组件 每一组件都是由一块具有垂直大波纹的定位板与另一块平板交替层叠捆扎而成 3 4 5 二 预留SCR设施的改造条件针对本工程同步脱硝的要求 东锅根据性能计算确定预热器受热面高度 并在原基础上增加了300MM的高度 以保证加装SCR设施后预热器受热面的性能 同步脱硝 对于受热面元件的调整 热端蓄热元件无须变动 只需加长冷端蓄热元件即刻 三 停运的空气预热器采取防止变形和漏风的措施当由于各种原因需要停转空气预热器时 必须保证关闭预热器前烟风挡板 尽一切可能维持预热器转动 直至预热器前烟道温度低于200 在烟道温度过高时停转预热器 由于烟 风两侧的温度差异太大 势必造成空气预热器的不规则变形 再启动时很可能会出现预热器卡死现象 空气预热气漏风控制 在发电机组运行过程中 空气预热器漏风率一直是一个重要的技术指标 我公司经过几十年来的经验积累 结合国外的先进技术 自主研发了有效控制空气预热器漏风的技术 采用先进的径向 轴向 径向 旁路双密封系统和间隙自动跟踪系统 该技术广泛运用于东锅工程项目配套空气预热器 使用效果良好 预热器漏风率控制在6 以下 6 防止预热器漏风的措施由于进入预热器的一 二次风与烟气及一次风与二次风均存在一定的压力差 导致空气预热器存在一定的泄漏 针对空气预热器的漏风问题 我公司在空气预热器结构设计和设置高效的间隙调整系统等方面均采取针对性措施 具体措施如下 采用双密封系统该设计的实质是确保在转子旋转的任何时候 密封面上都有两道密封片参与密封 和原有的单道密封系统相比 双道密封系统将密封的直接泄露率降低了30 7 8 采用结构优化的固定密封结构将扇形板固定密封装置紧固螺栓的安装方式设计为与扇形板配对攻丝 现场安装时用扳手拧紧即可 不需逐个点焊固定 这样 既可以避免因现场螺栓焊接变形 又可以避免因焊缝过高等因素而引起密封压板的弯曲 导致密封不严的现象 该结构已在我公司提供的300MW和600MW机组广泛使用 效果较好 对空气预热器导向轴承和上梁接合面密封进行的优化设计预热器导向轴承和上梁之间的密封采用多重全密封结构 在密封环下留出了烟气的回转通道 由于烟侧为负压 空气侧为正压 即使有少量烟气漏出 由于压差的作用在通道内流动后也将被吸回到烟气侧 杜绝了此处的外泄漏 减少上梁的积灰 这一方案我公司已在多个300MW 600MW等工程项目中广泛采用 效果非常好 采用性能可靠的新型密封控制系统容克式空气预热器的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现一种特殊的 蘑菇状 变形 空气预热器通过密封控制系统跟踪转子的热变形 使热段扇形板与转子径向密封片的间隙在运行过程中始终维持在冷态设定值范围内 采用该系统对减少预热器的漏风是必不可少的 自动跟踪系统的关键在于它的可靠性和投入率 西安理工大学与我公司联合开发的空气预热器漏风自动控制系统 在国内外大量的电厂中成功使用 对预热器的漏风控制起到了明显的作用 同时 根据现场反馈信息 我们对此系统的设计不断地进行着改进 我公司目前采用的新型漏风控制系统已成功应用于大量300MW 600MW 1000MW等工程项目中 系统的可靠性和投入率近100 对减少空预器的漏风起到很重要的作用 9 10 密封控制系统由传感器 间隙调整机构 间隙控制装置组成 间隙调整机构 空预器漏风间隙控制系统是在上部扇型板上固定一个漏风间隙测量探头 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 如果密封间隙热变形发生变化 测量探头就可以将这个变化反反馈给控制计算机 由计算机调节扇型板的位置 使密封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 间隙调整机构如图所示 11 间隙控制装置 系统采用PLC 可编程逻辑控制器 和工业一体化工作站相结合的方法 所有的模拟信号和开关量信号都输入PLC 由可靠性高的PLC完成控制功能 上位计算机通过友好的界面显示和设定PLC内部的调节状态 PLC与上位计算机之间通过RS232串行通讯相连接 两着之间互为监视 其中一个故障另一个会报警 可靠性高 预热器冷态间隙的预留 东锅预热器对预热器漏风率的控制 是通过热端自动跟踪转子变形 冷端 轴向及旁路密封预留间隙的方法来实现的 对于多密封系统的运行 要取得一个较为理想的密封效果 密封间隙越小越好 因此 除了在预热器变形较大的热端采用间隙自动跟踪系统以保持较小的密封间隙外 对冷端密封间隙的预留也应以其热态运行时密封间隙最小为预留原则 东锅对于冷态密封的预留同时考虑到了空预器运行时的安全性和减小空预器的漏风 12 防止预热器低温腐蚀和堵灰 空气预热器的低温腐蚀往往伴随着冷段堵灰 产生的原因主要是由于冷段温度较低 容易产生结露 形成弱酸后对材料进行腐蚀并沾结灰 从而形成低温腐蚀 冷端腐蚀发生的几率随着燃料含硫量的升高而升高 针对此工程燃用煤质含硫量中等的特点 根据我公司的设计经验 本次设计主要采取了以下措施 合理选取空预器冷段平均温度 按照美国CE空气预热器设计的平均温度曲线 并按照招标提供的燃料参数查取 使本工程空气预热器的冷段平均温度不小于70 现取约75 留有足够的安全裕度 即使煤质含硫量发生较大幅度的波动 对预热器也不会产生腐蚀影响 13 空气预热器采用暖风器进风方式 对空气预热器采用暖风器的进风方式 使得环境温度下的冷风在暖风器加热后温度得到大幅度的提高 从而使得风侧区域有一个较高的金属壁温 从而提高了冷端的平均温度 防止预热器的低温腐蚀 选取合理的冷段蓄热元件板型及材料 预热器冷段板型及材料的选取也充分考虑了预热器的防结露 抗腐蚀以及堵灰性 此次空气预热器蓄热元件采用N6板型 从图中不难看出 烟气在通过冷段蓄热元件时是以层流形式流动的而不是紊流 热端采用紊流 使得蓄热元件不易积灰 同时 冷端传热元件的材料采用1 0mm厚的低合金耐腐蚀钢 对防止低温腐蚀和堵灰都将有着非常大的作用 也能保证冷端传热元件的使用寿命 14 空气预热器设置有效的清洗装置 在空气预热器上 下两端沿半径方向 从内到外设置有不同孔径的清洗喷嘴 使预热器在运行过程中高压水流能自由的对其进行清洗 如采用60 70 的温水作为清洗水源 将很大程度的防止预热器的粘结和堵灰现象 从而避免低温腐蚀的发生 我公司推荐在预热器单台运行时对预热器分别进行清洗 这样 预热器内部较高的温度将得到很好的利用 保证预热器良