[QC成果]降低受热面回转式空气预热器漏风系数

1、降低受热面回转式空气预热器漏风系数XXXXQC小组二一一年四月一、 背景材料目前我国正在大力倡导创建节约型社会,推行低炭经济。国内五大发电集团积极响应国家的这一战略决策,纷纷制定节能减排的具体目标,其中降低空气预热器漏风系数就是华能集团出台的节能减排三大措施之一。我公司承接的XX三期2600MW超超临界机组5#机组安装工程,位于美丽的洞庭湖畔；为给子孙留下一片蓝天碧水,业主要求:空气预热器漏风系数必须达到设计值(或以下),确保锅炉效率,减少能量损耗和排放,争创节能减排的示范工程。二、 小组概况注册号DES10YYXMB-01注册时间2020年7月小组类型攻关型成立时间2020年7月 姓名性别年

2、龄职务组内分工XX男46项目部总工组长XX男45项目部锅炉主管副组长XX男39热机项目工地副总工组员XX男23项目部锅炉专工组员XX女35工程部专工组员XX女24工程部专工组员XX男32作业组长组员XX男30作业组长组员小组名称 小 组 成 员 巴陵QC小组 本次活动情况降低受热面回转式空气预热器漏风系数活动课题2020年7月2020年4月活动时间 三、 活动计划及实施日程项 目任务分担月 份2020202020207月8月12月1月10月11月12月1月4月选定课题全 员计划实施现状调查全 员计划实施原因分析全 员计划实施制定对策全 员计划实施实施全 员计划实施效果检查全 员计划实施总结全

3、员计划实施 图1 活动计划甘特图 制图:XX 时间:2020年7月 代表实施代表计划四、 结构简介 空气预热器是利用锅炉排烟余热加热空气,达到降低排烟热损失和提高燃烧效率,从而提高锅炉效率的设备；受热面回转式空气预热器工作流程是受热面在烟气侧吸收烟气热量,当受热面旋转到空气侧就将其吸收的热量传递给空气,如此循环不断地进行,达到降低排烟温度、提高助燃空气温度的目的。本锅炉配置2台三分仓受热面回转式空气预热器,其主要由动、静两部分组成；动部分包括:支承轴承、转子、导向轴承等；静部分包括:冷端连接板、外壳、热端连接板等；因动、静部件间存在间隙和空气和烟气间存在压差,所以就必然存在介质的流动,于是就产

4、生了漏风。五、 选题理由业主要求XX市场,提高竞争力,夯实业务基础公司要求空气预热器漏风系数控制在551. 目前运行的电厂大部分空气预热器漏风系数均大于设计值(6),有的高到12左右；2. 由于漏风量高于设计值,使机组效率降低,同时低温腐蚀加剧,机组寿命缩短；3. 各电厂也纷纷采取措施确保漏风系数不高于设计值；同时国家也将“节能、减排、治污”作为可持续发展的国策,也要求控制空气预热器漏风系数。现 状现 状降低受热面回转式空气预热器漏风系数选 题六、 目标确定根据业主的指令,我们将空气预热器的漏风系数控制目标值设定为55。图3 漏风系数控制目标图 制图:王宁生 时间:2020年7月1现状分析下面

5、是华能集团部分已建成电厂运行中的空气预热器漏风系数统计表:表1 现状调查表 制表:胡圣华 时间:2020年7月单位名称空气预热器厂家型号锅炉厂内编号漏风系数设计值()性能试验时测得的漏风系数()玉环电厂哈锅34-VI(T)-1850(2020)-SMR#1炉65#2炉658#3炉671#4炉674淮阴电厂哈锅28-VI(T)-SMR#3炉666#4炉667#5炉668巢湖电厂哈锅315-VI(T)-1833(1933)-SMR#1炉6A侧:704B侧:785阳逻电厂东锅LAP13494/883#5炉6A侧:1048B侧:821#6炉6A侧:1017B侧:1208岳阳电厂东锅分仓回转式#3炉61

6、0#4炉610以上统计资料由华股工便字(2020)029号提供。由上表算出漏风系数平均值为8.08；从上表可以清楚地看出,绝大部分漏风系数均大于设计值,更有胜者超出两倍以上,到了非治理不可的地步。2目标可行性分析我们对阳逻电厂6#锅炉空气预热器产生漏风的症结进行了全面的分析,确认漏风是由以下三个环节产生的:1)转子由空气侧转动到烟气侧,必然会将扇形仓中的空气带入烟气中,而形成携带漏风。2)由于静止部件密封扇形板和旋转部件密封片之间必然存在间隙,烟气侧为负压,而空气侧为正压,因此在压差的作用下,会使空气漏向烟气侧形成直接漏风。3).由于安装不当产生的一些漏风:比如转子水平误差偏大, 密封元件位置

7、误差偏大,密封间隙值偏差过大没有达到设计要求等。从上述产生漏风的三个环节来看,第一、二个是结构设计固有的现场无法解决；而第三个是由于安装未达到设计要求造成的；现结合阳逻电厂6#锅炉空气预热器安装情况对造成漏风大于设计值的原因,绘制分析图如下:表2 现场附加漏风分析表 制表:XX 时间:2020年7月序号名称比例()1转子水平误差偏大602密封元件位置误差偏大253密封间隙值偏差过大134其它因素2图4 现场附加漏风分析图 制图:XX 时间:2020年7月1)从上图显示:转子水平误差偏大+密封元件位置误差偏大+密封间隙值偏差过大=60+25+13=98；是造成漏风增加问题的症结,因此消除现场施工

8、不当后可将附加漏风系数减去0.982.08=2.0384;就能将漏风控制在8.08-2.0384=6.04,接近于设计值。2)现状调查表显示目前国内较好的玉环电厂1#锅炉空气预热器的漏风系数为5,足以说明采取措施加强关键环节的控制,提高控制标准,将漏风系数降到设计值以下的目标是能够实现的。 因此,我们从两方面着手,一是将造成漏风系数高于设计值的因素消除,二是在一的基础上提高关键环节控制标准,将漏风系数降到设计值以下。七、 原因分析影响空气预热器漏风系数的因素有多个方面,我们小组成员结合以往施工经验,从人、机、料、法、环五大影响方面进行了认真分析,一共找出10条影响漏风系数的末端原因,并画出因果

9、图如下: 人料机法 环设备变形测量误差偏大 密封间隙增大 附加载荷影响作业人员操作错误漏风系数增大测量器具使用方法不对技术交底无针对性 水平度误差增大测量器具精度不够人员培训少设备堆放混乱设备防护不当转子水平误差偏大 密封间隙值偏差过大 密封元件位置误差偏大转子晃动大密封片磨损图5 因果分析鱼刺图 制图：XX 时间：2009年8月八、 要因确认确认一:技术交底无针对性确认方法:现场调查确认人:XX XX验证时间:2020年8月08日确认标准:交底内容涵盖方法、程序、控制重点,所有参加施工人员均参加交底。查阅了安全技术交底,其内容涵盖方法、程序、控制重点；参与施工的16名人员均接受了交底并签字；

10、并且在施工中一直有技术员和厂家工代在现场指导安装和调试工作,能确保施工人员了解工序、熟悉操作方法。结论:技术交底没有针对性是次要原因确认二:测量器具精度不够确认方法:现场调查确认人:XX XX验证时间:2020年8月10日确认标准:使用的合像水平仪已送检,检验合格； 合像水平仪已送XX市技术监督局检验合格,误差为0.01mm/m,且在有效使用期内；已报监理部备案。结论:测量器具精度不够是次要原因确认三:人员培训少确认方法:现场调查确认人:XX XX验证时间:2020年8月10日确认标准:进行专业培训 工程准备期就派员参加华能集团在南京组织的专题讨论会,与到场的同行进行了充分的交流,学习先进经验

11、；回到施工现场后对全体参加安装人员进行培训；使大家对本型号的空气预热器特点和难点有了清醒的认识。结论:人员因培训少是次要原因确认四:测量器具使用方法不对确认方法:现场调查确认人:XX XX验证时间:2020年8月10日确认标准:正确使用 合像水平仪现场使用时,左右掉头各测量一次,操作方法正确。结论:测量器具使用方法不对是次要原因确认五:设备堆放混乱确认方法:现场调查确认人:XX XX验证时间:2020年8月6日确认标准:堆放有序。 设备按裸件和箱件分开存放,经监理等检查,摆放整齐、堆放有序,现场未发生变形。结论:设备堆放混乱是次要原因确认六:设备防护不当确认方法:现场调查确认人:XX XX验证

12、时间:2020年8月10日确认标准:正确防护。 密封片下部加垫枕木,上面覆盖油布；经监理等检查,加垫和覆盖符合要求,现场未发生变形。结论:设备防护不当是次要原因确认七:附加载荷影响确认方法:现场调查确认人:XX XX验证时间:2020年1月20日确认标准:相应烟风道和空气预热器无硬性连接点 所有和空气预热器相接烟风道支吊架施工完毕,和空气预热器间连接为膨胀节过渡,因此无载荷传递给空气预热器。 结论:附加载荷影响是次要原因确认八:转子水平误差偏大确认方法:现场调查确认人:XX XX验证时间:2020年8月18日确认标准:中心筒顶部水平误差小于0.2mmm 中心筒顶部水平误差大于0.2mmm,运行

13、中转子端面跳动增大,转动部件在运行中发生偏摆,造成安装好的密封元件出现不正常的磨损,导致密封间隙增大,漏风量增加,漏风系数增大。阳逻电厂6#锅炉空气预热器检修时,测得中心筒顶部水平误差为0.3mmm；转子直径为16m左右,转子运行时高点和低点高差达4.8mm；偏摆值为2.4mm,而密封间隙只有2mm,所以就会发生磨损。中心筒冷端径向扇形板热端径向密封片转子轴向密封片结论:转子水平误差偏大是主要原因确认九:密封元件位置误差偏大确认方法:现场调查确认人:XX XX验证时间:2020年8月18日确认标准:密封元件位置误差小于0.5mm漏风量的大小和密封间隙成正比；密封元件安装不符合图纸要求,位置不对

14、一是密封间隙偏大将使漏风量增加,漏风系数增大。二是密封间隙偏小,会造成密封片磨损密封间隙增大的现象,也会使漏风量增加,漏风系数增大。阳逻电厂6#锅炉空气预热器检修时,测得密封元件位置误差为1 mm；即使中心筒顶部水平误差控制在0.2mmm；转子直径为16m左右,转子运行时高点和低点高差达3.2mm；而密封间隙只有2mm,偏摆值(1.6mm)加上位置正误差将大于2 mm；造成密封片磨损使间隙增大。负误差直接造成密封间隙大于设计值,导致漏风增加。结论:密封元件位置误差偏大是主要原因确认十:密封间隙值偏差过大确认方法:现场调查确认人:XXXX验证时间；2020年8月18日确认标准:密封间隙误差小于0

15、.5mm 密封间隙调整不符合设计规定,当误差超过0.5mm时,会出现密封间隙调整过小将造成异常磨损使密封间隙增大；将使漏风量增加,漏风系数增大或密封间隙过大,直接造成漏风量增加,漏风系数增大。阳逻电厂6#锅炉空气预热器检修时,测得密封间隙误差为1 mm；为+1 mm时通流间隙增大,直接造成漏风增加；为-1 mm时,因转子运转中固有晃动加间隙变小值,大于密封间隙值,会发生密封片磨损使密封间隙增大的现象,导致漏风增加。结论:密封间隙值偏差过大是主要原因通过充分的分析论证,我们共找出影响空气预热器漏风系数的3条主要原因:1 转子水平误差偏大；2 密封元件位置误差偏大；3 密封间隙值偏差过大。九、 制

16、定对策我们针对上述三条主因按5W1H原则分别制定对策,如下表所示:表3 对策表 制表:王宁生 时间:2020年8月序号要因对策目标措施地点完成日期负责人1转子水平误差偏大减小空气预热器热态运行中的晃动1.支承轴承箱水平0.4mm/m2.导向轴承水平0.25mm/m3.中心筒顶部水平0.2mm/m1外加载荷法找正支承轴承2. 静态找正加动态校正法找正导向轴承3旋转法找转子垂直度岳阳电厂5#锅炉13.7米平台2020-11-20XXXX2密封元件位置误差偏大正确安装密封元件位置误差0.5mm1.校正尺法控制径向密封片安装2. 校正尺法控制轴向密封片安装岳阳电厂5#锅炉13.7米平台2020-6-2

17、1XXXX3密封间隙值偏差过大保证密封间隙值误差0.5mm1. 旋转法复查校正冷态密封间隙2. 热态微摩擦法调整密封间隙岳阳电厂5#锅炉13.7米平台2020-1-10XXXX十、对策实施实施一:减小空气预热器热态运行中的晃动1外加载荷法找正支承轴承I、找同心:将冷端中间梁的中心点标识出来,并从中心点向下吊一线锤,以冷端中间梁中心为准,找准支承轴承组件和冷端中心梁的同心度。即使支承轴承组件中心线与冷端中心梁的中心线重合；并在找正后,用点4个临时限位块限好位加以固定,防止发生变动。支承轴承组件支承轴承组件中心线冷端中间梁中心线冷端中间梁图6 支承轴承组件找正图 制图:王宁生 时间:2020年8月

18、II、外加载荷法找轴承箱水平:先临时焊一加压支架,用4台10T千斤顶加压轴承箱座垫,将垫片间间隙消除,并将其水平度控在0.4mm/m范围内,拧紧连接螺栓；然后将轴承箱安装到轴承箱座垫上,用合像水平仪测量轴承箱的水平度,反复调节垫片,使轴承箱的水平度控制在0.4mm/m范围内。为确保找正效果将此数据提升为0.2mm/m；通过上述实施后实测得支承轴承水平误差为0.18 mm/m；具体见下面验收单。2. 静态找正加动态校正法找正导向轴承(1) 首先确认了找正前的几个先决条件:I.导向轴承和紧固套组合后轴承的原始径向间隙(游隙)减小值达到厂家规定值(岳阳为0.18mm)。II.主座架板与冷端中间梁的同

19、轴度1mm。III.热端中间梁与主座架板的同轴度1mm。热端中间梁导向轴承主座架板冷端中间梁图7 同心度说明图 (2) 静态找正加动态校正法找正导向轴承导为了确保导向轴承的水平误差小于0.25mmm。我们采取以下三个步骤进行实施: I.找正紧固套上端面水平,其端面水平小于0.4mmm；II.以紧固套顶部为准架百分表找正轴承座；III.反复盘动中心筒对进行校正。导向轴承紧固套轴承座图8 导向轴承组件找正图 制图:王宁生 时间:2020年9月通过上述实施后实测得导向轴承的水平误差值为0.12mmm,具体见下面验收单。3旋转法找转子垂直度本方法是通过找中心筒的水平,以调节转子水平来达到调整转子垂直度

20、之目的,具体做法是:I. 找正上轴端水平,水平误差小于0.25mmm；II. 找正中心筒顶部水平,水平误差小于0.2mmm；III. 盘动转子,反复复查提高效果。上轴端导向轴承组件中心筒顶部图9 转子找正图 通过上述实施后实测得中心筒顶部水平误差为0.12 mm/m；具体见下面验收单。实施二:正确安装密封元件1. 校正尺法控制径向密封片安装本方法是以校正尺为基准,控制密封片安装位置,以达到减少位置误差值之目的,具体实施步骤如下:I将冷端径向扇形板和热端径向扇形板位置误差控制在小于0.5mm范围。II保证径向密封校正尺其纵横水平度均小于0.1mm。III保证各条热端径向密封片成一条直线,密封片间

21、相互高低差小于0.5mm；.为适应转子热态膨胀,冷端径向密封片安装时安装成曲线形。图10 径向密封元件安装图 制图: 时间:2020年6月 2. 校正尺法控制轴向密封片安装 I保证轴向密封校正尺垂直,垂直度误差小于0.5mm。 II安装时让轴向密封片靠在校正尺上,不要加外力；尽量做到均匀一致,以减少安装造成的径向误差,将轴向密封片的直径误差控制在0.5mm的范围内。图11 轴向密封片安装图 制图: 时间:2020年6月通过上述实施后径向密封片位置误差控制在0.5mm内,轴向控制0.4mm内,达到控制效果,具体见下面验收单。实施三:保证密封间隙值1. 旋转法复查校正冷态密封间隙 热端校正时先找出

22、最高的一条密封片,以其为准复查三块热端径向扇形板的位置,确保不致发生因间隙过小而使热端径向密封片磨损,影响空气预热器稳定运行；同时也避免了因间隙过大使漏风量增加而导致机组效率降低等现象的发生。 图12 密封间隙校正图 制图:XX 时间:2020年7月冷端则是以最低的一条径向密封片为准对冷端径向密封片和冷端扇形板间的相互位置进行校正。校正时旋转转子将基准片转到扇形板一侧校正间隙,若不符微调扇形板的位置来确保密封间隙值；然后转到另一侧进行校正；重复进行校正其它扇形板。通过上述实施,随即对密封间隙进行测量,最大误差为0.5mm。具体见下面测量记录表:2. 热态微摩擦法调整密封间隙转子在热态时会发生蘑

23、菇型变形(如下图所示),因此冷态调整好的间隙值,在热态时不一定是最佳值,为确保热态密封效果,我们在空气预热器热态变形达到最大值时分别调动各扇形板和轴向密封弧形板的位置调节螺栓,使其和密封片有极轻微的摩擦,这样磨合出的密封曲线最佳。图13 转子热态变形图 制图: 时间:2020年1月通过上述实施,确保在机组连续运行中空气预热器漏风系数维持在5.2以下。十一、效果检查 通过小组成员的共同努力,我们终于实现了本次活动课题目标,且经受了168小时试运的考验,运行效果良好。1.目标值检查岳阳电厂三期5#机组于2020年1月6日顺利完成168小时试运；下图为本小组获取的岳阳电厂5#机组168期间第七天运行参数截面图,图中显示空气预热器进口烟气含氧量和出口烟气含氧量；通过计算公式漏风系数=(O2出口-O2进口)/(21- O2进口),计算出其漏风系数:A侧漏风系