锅炉空气预热器接触式柔性密封技术的创新与实践1

1、锅炉空气预热器接触式柔性密封技术的创新与实践锅炉空气预热器接触式柔性密封技术的创新与实践发布人发布人: :席广辉席广辉单单 位位: :大唐集团江苏徐塘发电有限公司大唐集团江苏徐塘发电有限公司锅炉空气预热器接触式柔性密封技术的锅炉空气预热器接触式柔性密封技术的创新与实践创新与实践锅炉空气预热器接触式柔性密封技术的创新与实践锅炉空气预热器接触式柔性密封技术的创新与实践 席广辉席广辉 张俊张俊（大唐集团江苏徐塘发电有限公司，江苏（大唐集团江苏徐塘发电有限公司，江苏 邳州邳州 221300221300）席广辉（席广辉（19801980），男，东南大学热能与动力工程系毕业，学士学位，工程），男，东南大学

2、热能与动力工程系毕业，学士学位，工程师，从事火力发电厂锅炉设备管理工作。师，从事火力发电厂锅炉设备管理工作。mobilemobile ：1381444551113814445511phonephone（0 0）：）：0516-834385530516-83438553E-mailE-mail：张俊（张俊（19631963年年），男，上海电力学院热能与动力工程系毕业，工程师，中），男，上海电力学院热能与动力工程系毕业，工程师，中国大唐集团公司江苏分公司国大唐集团公司江苏分公司 ，高级主管。，高级主管。mobile mobile 13913956891 phonephon

3、e（0 0）：）025-83116035 E-mailE-mail：Z Z 摘要：针对江苏徐塘发电有限责任公司摘要：针对江苏徐塘发电有限责任公司300MW300MW机组锅炉回转式空气机组锅炉回转式空气 预热器存在漏风率偏大的问题进行分析；结合近几年检修的经验，预热器存在漏风率偏大的问题进行分析；结合近几年检修的经验，对回转式空气预热器密封进行了接触式柔性密封技术改造，改造对回转式空气预热器密封进行了接触式柔性密封技术改造，改造后其漏风率下降明显，达到了改造的预期目的。后其漏风率下降明显，达到了改造的预期目的。关键词：锅炉；空气预热器；漏风；密封；改造关键词：锅炉；空

4、气预热器；漏风；密封；改造0 背景背景 回转式空气预热器在大中型电站锅炉上被普遍采用，漏风率是其回转式空气预热器在大中型电站锅炉上被普遍采用，漏风率是其重要的经济指标之一。有效控制空气预热器漏风率，可以从降低送、重要的经济指标之一。有效控制空气预热器漏风率，可以从降低送、引风机电耗和提高锅炉效率两个方面得到节能收益。因而无论是国内引风机电耗和提高锅炉效率两个方面得到节能收益。因而无论是国内外空气预热器生产厂家或广大的空气预热器使用单位，都努力从不同外空气预热器生产厂家或广大的空气预热器使用单位，都努力从不同方面降低空气预热器漏风率。方面降低空气预热器漏风率。 根据国内外调研发现，传统密封是基于

5、对空气预热器的热变形进根据国内外调研发现，传统密封是基于对空气预热器的热变形进行了预估而确定密封间隙，而空气预热器的热变形又是极其复杂和随行了预估而确定密封间隙，而空气预热器的热变形又是极其复杂和随机的，所以预估带来两个问题：一是间隙过小，影响安全；二是间隙机的，所以预估带来两个问题：一是间隙过小，影响安全；二是间隙过大，密封有效期很短。过大，密封有效期很短。1 1 概述概述 徐塘发电有限公司徐塘发电有限公司#4#4炉为国产引进型亚临界参数汽包炉，燃用炉为国产引进型亚临界参数汽包炉，燃用烟煤。该锅炉配备两台采用引进的美国烟煤。该锅炉配备两台采用引进的美国ALSTOMALSTOM预热器公司（预热

6、器公司（APCAPC）技术制造的三分仓回转式空气预热器，空气预热器的主轴垂直布置，技术制造的三分仓回转式空气预热器，空气预热器的主轴垂直布置，烟气和空气以逆流方式换热。烟气和空气以逆流方式换热。徐塘发电公司总装机容量为徐塘发电公司总装机容量为4 4300MW300MW，其中，其中6 6号机号机组配置了两台双室四电场电除尘器，组配置了两台双室四电场电除尘器，20052005年年9 9月，月，6 6号机号机组达标投产时电科院对除尘器总体效能进行了试验，测组达标投产时电科院对除尘器总体效能进行了试验，测试除尘效率为试除尘效率为99.7%99.7%，除尘器高压电场总电晕功率为，除尘器高压电场总电晕功率

7、为P P=822.7kW=822.7kW。除尘器虽然满足了环保要求，但能耗相对较大，无除尘器虽然满足了环保要求，但能耗相对较大，无法满足现代企业经济运行要求。法满足现代企业经济运行要求。 2.1 2.1 空气预热器主要技术规范空气预热器主要技术规范 转子直径转子直径 10.33m10.33m 转子高度转子高度 2378mm2378mm 转子转速转子转速 1.15r/min1.15r/min2.2 2.2 空气预热器结构概述空气预热器结构概述空气预热器主要由转子、外壳与端轴、导向轴承、支撑轴承、冷空气预热器主要由转子、外壳与端轴、导向轴承、支撑轴承、冷端、热端连接板、密封装置、传动装置、控制系统

8、、润滑系统、吹灰端、热端连接板、密封装置、传动装置、控制系统、润滑系统、吹灰器及清洗装置等部分组成。其密封装置有径向密封，环向密封，轴向器及清洗装置等部分组成。其密封装置有径向密封，环向密封，轴向密封三种。密封三种。2 2 空气预热器技术规范及结构简介空气预热器技术规范及结构简介徐塘发电公司总装机容量为徐塘发电公司总装机容量为4 4300MW300MW，其中，其中6 6号机号机组配置了两台双室四电场电除尘器，组配置了两台双室四电场电除尘器，20052005年年9 9月，月，6 6号机号机组达标投产时电科院对除尘器总体效能进行了试验，测组达标投产时电科院对除尘器总体效能进行了试验，测试除尘效率为

9、试除尘效率为99.7%99.7%，除尘器高压电场总电晕功率为，除尘器高压电场总电晕功率为P P=822.7kW=822.7kW。除尘器虽然满足了环保要求，但能耗相对较大，无除尘器虽然满足了环保要求，但能耗相对较大，无法满足现代企业经济运行要求。法满足现代企业经济运行要求。 3.1 3.1 空气预热器漏风的机理空气预热器漏风的机理回转式空气预热器的一次风压比二次风和烟气侧的风压高的很多，回转式空气预热器的一次风压比二次风和烟气侧的风压高的很多，加上转子与外壳之间的间隙存在，因此不可避免地存在一次风向二次加上转子与外壳之间的间隙存在，因此不可避免地存在一次风向二次侧和烟气侧的直接泄漏以及二次风向烟

10、气侧的漏风。密封漏风是漏风侧和烟气侧的直接泄漏以及二次风向烟气侧的漏风。密封漏风是漏风的主要部分，而密封漏风是由轴向漏风、周向漏风、径向漏风三部分的主要部分，而密封漏风是由轴向漏风、周向漏风、径向漏风三部分组成。其中，径向漏风约占总漏风量的组成。其中，径向漏风约占总漏风量的6070%6070%。另外由于转子转动，。另外由于转子转动，必然会将格仓中的少量空气带入烟气中而形成携带漏风。必然会将格仓中的少量空气带入烟气中而形成携带漏风。由于回转式空气预热器自身变形，引起密封间隙过大。装满传热由于回转式空气预热器自身变形，引起密封间隙过大。装满传热元件的空气预热器转子处于冷态时，扇形板与转子端面为一间

11、隙很小元件的空气预热器转子处于冷态时，扇形板与转子端面为一间隙很小的平面。而当空气预热器运行时，转子处于热态，热端转子径向膨胀的平面。而当空气预热器运行时，转子处于热态，热端转子径向膨胀大于冷端转子；同时由于中心轴向上膨胀，加上自重下垂，使转子产大于冷端转子；同时由于中心轴向上膨胀，加上自重下垂，使转子产3 3 空气预热器漏风原因分析空气预热器漏风原因分析图一 空气预热器漏风示意图徐塘发电公司总装机容量为徐塘发电公司总装机容量为4 4300MW300MW，其中，其中6 6号机号机组配置了两台双室四电场电除尘器，组配置了两台双室四电场电除尘器，20052005年年9 9月，月，6 6号机号机组达

12、标投产时电科院对除尘器总体效能进行了试验，测组达标投产时电科院对除尘器总体效能进行了试验，测试除尘效率为试除尘效率为99.7%99.7%，除尘器高压电场总电晕功率为，除尘器高压电场总电晕功率为P P=822.7kW=822.7kW。除尘器虽然满足了环保要求，但能耗相对较大，无除尘器虽然满足了环保要求，但能耗相对较大，无法满足现代企业经济运行要求。法满足现代企业经济运行要求。 3.2 3.2 空气预热器漏风对机组的影响空气预热器漏风对机组的影响空气预热器漏风严重，导致一次风压降低，而为了维持一次风空气预热器漏风严重，导致一次风压降低，而为了维持一次风压，只好增大一次风机挡板开度，增加了一次风机和

13、送风机的出力。压，只好增大一次风机挡板开度，增加了一次风机和送风机的出力。一次风和二次风大量地漏到烟气中，增加了引风机的出力。不仅造成一次风和二次风大量地漏到烟气中，增加了引风机的出力。不仅造成电厂厂用电上升，而且还造成机组满负荷运行时引风机调节余量不足，电厂厂用电上升，而且还造成机组满负荷运行时引风机调节余量不足，制约运行人员进行燃烧调整，影响机组出力。同时炉内燃烧所需氧气制约运行人员进行燃烧调整，影响机组出力。同时炉内燃烧所需氧气送不进去，影响机组的安全运行。由于漏风严重，烟气温度降低，空送不进去，影响机组的安全运行。由于漏风严重，烟气温度降低，空气预热器受热面腐蚀和堵塞较严重，锅炉热效率

14、降低，这些都将影响气预热器受热面腐蚀和堵塞较严重，锅炉热效率降低，这些都将影响机组的安全经济运行。机组的安全经济运行。生蘑菇状变形，扇形板与转子端面密封的外缘间隙，在热态时比冷态生蘑菇状变形，扇形板与转子端面密封的外缘间隙，在热态时比冷态时增大很多，形成三角状的漏风区。时增大很多，形成三角状的漏风区。4 4 空气预热器改造技术简介空气预热器改造技术简介 4.1 154.1 15扇形板与扇形板与2424分仓式：分仓式： 把扇形板制作成把扇形板制作成1515，将转子分割为，将转子分割为2424分仓。这种密封形式保证了分仓。这种密封形式保证了在转子转动的过程中，任何一个时刻都有一道密封片在扇形板下，

15、由于在转子转动的过程中，任何一个时刻都有一道密封片在扇形板下，由于扇形板固定在空气预热器的热端，扇形板与径向密封之间形成了一个很扇形板固定在空气预热器的热端，扇形板与径向密封之间形成了一个很大的楔形间隙，产生较大的漏风。大的楔形间隙，产生较大的漏风。 4.2 双密封和双密封和4848分仓式分仓式 4.2.1 4.2.1 双密封技术：双密封技术： 双密封技术在早期回转式空气预热器上采用过，主要是早期空气预双密封技术在早期回转式空气预热器上采用过，主要是早期空气预热器直径较小（一般直径小于热器直径较小（一般直径小于6m6m）。从热力学原理上分析，双密封没有）。从热力学原理上分析，双密封没有泄漏空气

16、比容增大的空间。目前有些公司采用这种技术进行空气预热器泄漏空气比容增大的空间。目前有些公司采用这种技术进行空气预热器改造。可能改造后，漏风率有一定的降低，但那并不是增加了一道密封改造。可能改造后，漏风率有一定的降低，但那并不是增加了一道密封片的原因，而是其他部位进行了精修后产生的效果。片的原因，而是其他部位进行了精修后产生的效果。 4.2.2 484.2.2 48分仓改造技术：分仓改造技术： 由于自动跟踪技术在理论上讲是一种很好且很理想的控制技术，但由于自动跟踪技术在理论上讲是一种很好且很理想的控制技术，但实际在使用过程中，存在的现实问题也是无法回避的。所以在实际在使用过程中，存在的现实问题也

17、是无法回避的。所以在9090年代，年代，英国豪顿公司对空气预热器进行英国豪顿公司对空气预热器进行4848分仓改造（我们也叫真实分仓改造（我们也叫真实4848分仓技分仓技术）。也就是说，在扇形板（术）。也就是说，在扇形板（1515）下任何一个时刻都有两道径向密封）下任何一个时刻都有两道径向密封形成双道密封。这种改造技术在现场改造工期较长，工程量大，需要取形成双道密封。这种改造技术在现场改造工期较长，工程量大，需要取出全部蓄热元件，焊接量大，蓄热元件的篮子也要进行改造。由于是有出全部蓄热元件，焊接量大，蓄热元件的篮子也要进行改造。由于是有间隙密封，存在着飞灰磨损问题。间隙密封，存在着飞灰磨损问题。

18、 4.3 接触式柔性密封技术接触式柔性密封技术 应用接触式柔性密封系统后漏风率指标可达到应用接触式柔性密封系统后漏风率指标可达到6%6%，节能效益显著，节能效益显著，性能安全可靠。性能安全可靠。5 5 空气预热器接触式柔性密封改造技术空气预热器接触式柔性密封改造技术5.1 5.1 原理原理 将扇形板固定在某一合理位置，接触式柔性密封系统安装在径向转将扇形板固定在某一合理位置，接触式柔性密封系统安装在径向转子格仓板上，在未进入扇形板时，接触式柔性密封滑块高出扇形板子格仓板上，在未进入扇形板时，接触式柔性密封滑块高出扇形板5mm5mm 10mm 10mm 。当接触式柔性密封滑块运动到扇形板下面时，

19、合页式弹簧。当接触式柔性密封滑块运动到扇形板下面时，合页式弹簧发生形变。密封滑块与扇形板接触，形成严密无间隙的密封系统。当该发生形变。密封滑块与扇形板接触，形成严密无间隙的密封系统。当该密封滑块离开扇形板后，合页式弹簧将密封滑块自动弹起，以此循环进密封滑块离开扇形板后，合页式弹簧将密封滑块自动弹起，以此循环进行。行。图2： 接触式柔性密封运行示意图图图3：轴向安装柔性接触式密封组件图：轴向安装柔性接触式密封组件图图图4：径向安装柔性接触式密封组件图：径向安装柔性接触式密封组件图5.2 5.2 主要特点主要特点a a、采用柔性接触式密封技术，不会形成密封间隙，密封效果好。由于、采用柔性接触式密封

20、技术，不会形成密封间隙，密封效果好。由于扇形板与密封滑块之间没有间隙，则没有气流通过，也就没有冲刷扇形板与密封滑块之间没有间隙，则没有气流通过，也就没有冲刷磨损的问题，密封系统能长期运行。磨损的问题，密封系统能长期运行。b b、采用合页式弹簧技术。该技术允许空气预热器的转子在热态运行状、采用合页式弹簧技术。该技术允许空气预热器的转子在热态运行状态下有一定的圆端面变形及圆周方向的变形，特别适合空气预热器态下有一定的圆端面变形及圆周方向的变形，特别适合空气预热器的改造。对于围带驱动的空气预热器转子，圆端面有的改造。对于围带驱动的空气预热器转子，圆端面有5mm5mm 10mm10mm的跳的跳动量是十

21、分普遍存在的。空气预热器热态下，圆端面和圆周椭圆度动量是十分普遍存在的。空气预热器热态下，圆端面和圆周椭圆度均有不同幅度的变形问题存在。采用这种合页式弹簧也可以柔性自均有不同幅度的变形问题存在。采用这种合页式弹簧也可以柔性自动补偿这样的变化。动补偿这样的变化。c、柔性接触式密封滑块采用自润滑合金，摩擦系数较小。柔性接触式密封滑块采用自润滑合金，摩擦系数较小。d d、检修工艺简化：接触式密封系统采用整套生产，车间组装成单个密、检修工艺简化：接触式密封系统采用整套生产，车间组装成单个密封元件封元件, ,对原有转子的椭圆度、两端面的平行度、平面度；及转子转对原有转子的椭圆度、两端面的平行度、平面度；

22、及转子转动跳动量要求降低，大大简化了现场安装的工艺程序，工期短、效动跳动量要求降低，大大简化了现场安装的工艺程序，工期短、效果好。果好。5.3 5.3 柔性接触式密封具体实施方案柔性接触式密封具体实施方案5.3.1 5.3.1 空气预热器检查空气预热器检查 检查扇形板的磨损情况：扇形板外侧圆周向水平误差不大于检查扇形板的磨损情况：扇形板外侧圆周向水平误差不大于0.10mm0.10mm，磨损严重的进行挖补。补后的铁板应与四周平板在同一水平，磨损严重的进行挖补。补后的铁板应与四周平板在同一水平面上面上, ,焊缝磨平，扇形板竖面磨损的地方贴补即可，但不可超过扇形板焊缝磨平，扇形板竖面磨损的地方贴补即

23、可，但不可超过扇形板平面。检查动静部分之间的间隙平面。检查动静部分之间的间隙, ,扇形板与扇形板与“T”T”型钢监测板之间的间型钢监测板之间的间隙为隙为4mm4mm。检查扇形板上的所有焊缝，开焊的地方补焊，检查扇形板有。检查扇形板上的所有焊缝，开焊的地方补焊，检查扇形板有无凸点及卡住现象，如发生异常，提高扇形板，将其磨平。检查各吊无凸点及卡住现象，如发生异常，提高扇形板，将其磨平。检查各吊杆螺丝是否完整，焊缝是否开裂，如有则用磨光机将开裂处磨出坡口，杆螺丝是否完整，焊缝是否开裂，如有则用磨光机将开裂处磨出坡口，进行堆焊。检查扇形板上的机械保安装置的保险销是否完整。打开扇进行堆焊。检查扇形板上的

24、机械保安装置的保险销是否完整。打开扇形板调整元件箱，进行积灰清理、清洗，并进行上下移动调整，确保形板调整元件箱，进行积灰清理、清洗，并进行上下移动调整，确保灵活。灵活。 5.3.2 5.3.2 径向密封改造径向密封改造 在安装径向接触式密封同时，更换所有硬性密封片，将扇形板调在安装径向接触式密封同时，更换所有硬性密封片，将扇形板调节在某一合理位置，柔性接触式密封系统安装在转子隔仓板上，在热节在某一合理位置，柔性接触式密封系统安装在转子隔仓板上，在热态运行中接触式密封滑块高出扇形板态运行中接触式密封滑块高出扇形板10mm10mm 15mm 15mm ，当接触式密封运动，当接触式密封运动到摩擦板下

25、面时，合页式弹簧发生弹性变形。密封滑块与磨擦板接到摩擦板下面时，合页式弹簧发生弹性变形。密封滑块与磨擦板接触，形成严密无间隙的密封系统。当该接触式密封离开扇形板后，合触，形成严密无间隙的密封系统。当该接触式密封离开扇形板后，合页式弹簧将密封滑块自动弹起，以此循环进行。页式弹簧将密封滑块自动弹起，以此循环进行。 5.3.3 5.3.3 轴向密封改造轴向密封改造 在安装轴向密封片前，检查原有密封片，如有损坏的须更换，轴在安装轴向密封片前，检查原有密封片，如有损坏的须更换，轴向原固定式密封片拆除，更换为考登钢，厚度向原固定式密封片拆除，更换为考登钢，厚度2mm2mm的密封片。的密封片。5.3.4 5

26、.3.4 旁路密封改造旁路密封改造a a、打开检修人孔门，检查旁路密封片，更换旁路密封片。、打开检修人孔门，检查旁路密封片，更换旁路密封片。b b、拆除所有的旁路密封片，拆除密封片时，采用气焊切割螺栓。冷，、拆除所有的旁路密封片，拆除密封片时，采用气焊切割螺栓。冷，热端更换为考登钢。热端更换为考登钢。c c、为了避免运转时的晃动影响旁路密封效果，冷、热端旁路密封片的、为了避免运转时的晃动影响旁路密封效果，冷、热端旁路密封片的顶部到顶部到T T型钢下端保持型钢下端保持19-25mm19-25mm的距离。的距离。 5.4 5.4 密封形式比较分析密封形式比较分析 柔性接触式密封组件柔性接触式密封组

27、件 4848分仓分仓 双密封双密封扇 形 板径 向 密 封 片径 向 密 封 片33扇 形 板2211 项目名称柔性接触式密封分仓双密封效果改造后漏风率6大修期内8改造后810改造后工期20天天天投资回收期一年一年半一年改造后负面影响增加52Pa的烟气阻力容易积灰，传热面积减少无工程量组件工厂化生产，便于安装，适合空气预热器改造需要对全部蓄热元件进行切割改造增加测量间的传动装置年维护量可根据年磨损情况，小修大修期间进行调整，使之永远保持最佳状态改造后无法再进行任何调整，需定期更换部分被腐蚀及磨损密封片定期维护测量及传动装置抗磨抗腐采用合金材料，抗磨抗腐性好采用常用考登钢，抗磨抗腐性一般已发生传

28、动故障，测量故障表一表一 柔性接触式密封、柔性接触式密封、48分仓、双密封形式比较表分仓、双密封形式比较表6 6 空气预热器改造效果空气预热器改造效果测点位置RO2RO2+ O2O2过剩空气系数漏风系数漏风率%空气预热器入口15.4219.484.061.240.075.08出口14.6119.584.971.31表二 空气预热器左侧试验数据测点位置RO2RO2+ O2O2过剩空气系数漏风系数漏风率%空气预热器入口15.6719.423.751.220.085.90出口14.7219.654.931.30平均值5.50表三 空气预热器右侧试验数据 从上表试验数据看，从上表试验数据看，#4#4炉空气预热器改造后，漏风情况得到较大炉空气预热器改造后，漏风情况得到较大的改善，漏风率由改造前的的改善，漏风率由改造前的12%12%降低到改造后的降低到改造后的5.5%5.5%，取得了比较好的，取得了比较好的效果。效果