300mw机组空预热器漏风率的分析

300mw机组空预热器漏风率的分析

1空预器漏风严重超标大唐洛阳热能设备300mw是从东锅厂生产dg1025、18.2-4号自然循环蒸汽包炉。四个角，圆燃烧，固体连续排渣。每台炉所配两台回转式空气预热器为东方锅炉厂制造,型号为LAP10320/883,三分仓结构,即空气侧采用两个分仓,将一次风与二次风分隔,模数仓格为48格,空预器设有径向、轴向和旁路密封系统,热端径向密封设有自动控制系统跟踪转子变化,进而调整密封间隙来达到控制漏风的目的。两台空预器的转子直径10.32m,受热面高度1900mm,其中热端层800mm,热端中间层800mm,冷端层300mm。高温段、中温段蓄热元件采用0.6mm普通碳钢压制;冷段采用1.2mm耐腐蚀低碳钢压制。驱动方式为底部中心驱动,主驱动电机为Y160L-6B311kW,主驱动电机驱动时转速为1.14r/min,辅助电机为Y132M2-6B35.5kW,辅助电机驱动时转速为0.507r/min;减速机为北方公司生产的硬齿面齿轮减速箱。由于锅炉工况经常处于变动中,因此空气预热器的蘑菇状变形曲线并不固定,常常导致空预器热端间隙自动调整失灵,导致预热器漏风过大,同时自动跟踪扇形板背部存在的二次漏风也导致了空预器漏风增加。随着运行时间的延长,漏风部位的磨损越来越大,导致预热器漏风率严重超标。为满足机组出力达到节能降耗的目的,特对空器预热器密封系统进行改造。2空预器漏风影响机组出力(1)我厂5号机组于2005年11月22日完成168h试运投入商业运营以来,5号炉空预器漏风率已由机组投运初期的8%左右一直增加到24.9%左右,致使送、引、一次风机电耗居高不下。2007年4月份5号机组负荷至290MW时引风机出力已达到最大值,空预器漏风已严重影响到了机组出力。(2)在停炉备用期间对空气预热器检查发现,由于漏风率高导致预热器径向密封板、轴向密封板、旁路密封板、热端扇形板等磨损严重,同时预热器热端扇形板背部漏风导致预热器上壳体板磨损严重,到处漏灰,严重影响安全文明生产。(3)2007年4月,对5号炉进行了漏风实验。试验表明预热器漏风严重,漏风率为24.96%,使锅炉效率降低了1.01%,辅机电流升高了50A,每小时多耗电441.66kW·h,使厂用电率升高了0.23%,导致机组最大负荷只能保持在290MW,使供电煤耗升高了3.84g/(kW·h)。具体试验数据如表1。(4)随着密封磨损加剧5号炉空气预热器漏风率越来越大如图1所示。3减少了一次风区沿转子的间隙漏风量(1)对于回转式空气预热器,漏风是个很重要的问题。这是因为预热器产生漏风会直接影响锅炉机组的安全经济运行,漏风不仅会使送、引风机的电耗增大,而且严重时还将使锅炉的出力被迫降低和加剧预热器的低温腐蚀,以及由此引起的的其它不良后果。造成回转式预热器漏风的情况有二种,即间隙漏风(或称密封漏风)和携带漏风。回转式预热器是转动机械,其转动的转子与静止的机壳之间总是存在一定的间隙,由于预热器内的空气区(一次风仓和二次风仓)呈正压,而烟气区为负压,空气区和烟气区之间存在压差,就导致一部分空气通过空气区与烟气区的交界处的间隙而漏到烟气中去,这种经动静之间间隙的漏风称为间隙漏风。(2)径向密封装置是用以防止和减少预热器中空气沿转子的上、下端面通过径向间隙漏到烟气区的漏风量,还可以减少一次风区沿转子的上下端面通过径向间隙漏到二次风区的漏风量。径向间隙过大是造成漏风的原因之一。(3)热端密封扇形板的外侧通过销子连接的连杆装置,在热态时可借助电动调节执行机构的外力,进行弯曲变形调节,在调节机构的作用下扇形板近转轴侧1/3基本不变形,而近外侧的2/3产生变形,变形情况不能较好地与转子的“蘑菇状”变形相吻合,从而导致径向密封间隙过大发生漏风。(4)回转式空气预热器在转子外圆周与机壳之间有较大的空间,轴向密封装置主要由轴向密封片和轴向密封板所构成,如果轴向密封装置磨损,空气会在转子周围沿其周向漏入烟气区漏入烟气中去造成漏风。(5)旁路密封装置是用来减小经转子与机壳之间通过的烟气和空气旁通量,即部分烟气和空气不经转子中的受热面而直接从转子与机壳之间的间隙中短路流过。同时,它对减少轴向密封和径向密封的漏风也起到一定的作用,旁路密封不严会加剧空气预热器漏风率。(6)在回转式预热器的上述三种密封间隙中,漏风量最大的是径向间隙漏风(一般约占总漏风量的2/3);其次环向的密封间隙漏风;最小是轴向风。在间隙及漏风通流截面积相同条条件下,冷端处的漏风量较热端为大,这是因为空气区与烟气区的压差,冷端要比热端为大;且冷端的空气温度低,密度大,故冷端的漏风量也较大,通常约为热端漏风的二倍左右。(7)根据回转式空气预热器漏风原因分析,针对5号炉漏风情况,大唐洛阳热电厂5号炉空预器设有径向、轴向和旁路密封系统,热端径向密封设有自动控制系统跟踪转子变化,进而调整密封间隙来达到控制漏风的目的。由于锅炉工况经常处于变动中,自调节系统的运行曲线呈蘑菇状,空气预热器的密封装置长时间运行很容易发生变形,导致空预器热端间隙自动调整失灵,使预热器漏风过大,同时自动跟踪扇形板背部存在的二次漏风也进一步加重了空预器漏风。随着运行时间的延长,漏风部位的磨损越来越大,致使预热器漏风率严重超标。5号炉空预器漏风率已由机组投运初期的8%增加到24.9%左右。5号机组的负荷290MW时引风机出力已达到最大值,使机组负荷带不上去,空预器漏风已影响到了机组出力。有必要进行改造以降低漏风对设备密封件的磨损,提高设备寿命达到节能降耗的目的。4固定密封技术的应用随着空预器漏风控制技术的发展,预热器固定密封技术又重新得到了广泛地应用,该技术虽然初期漏风较大,但机组长期运行预热器漏风的增长率却较低,能够保持漏风的稳定;并且随着计算技术的发展,固定密封技术也能将空预器初期漏风率降低到7%以内,国内很多厂家都将空预器热端自动跟踪系统改为了固定密封系统。为了恢复机组出力,提高机组运行的经济性,降低送、引、一次风机电耗,提出对5号炉空气预热器进行密封改造,将原热端自动跟踪技术改为固定密封技术,保证机组的初期漏风率控制在7%以下,一个大修期内漏风控制在10%以下。5采取的措施5.1径向密封片的更换将原有扇型板割除,将一次风至烟气侧扇形板、弧形板,二次风至烟气侧扇形板、弧形板分别向烟气侧加宽了15°,形成双密封效果;在任意时刻,至少有两块密封片处在径向、轴向密封中,而当某一块密封片即将离开扇形板或轴向密封装置时,第三块密封片则刚好进入,此时径向、轴向密封中均有三块密封片,大大地减少漏风量。更换新的径向密封片。把新扇形板固定在预先设计好的位置上,形成完整的焊接结构;径向密封片密封隔板之间间隙形成焊结构;径向密封间隙整定在预先设计好的位置上:径向密封片与扇形板冷态整定间隙,热端内侧到外侧依次为4.0mm、7.0mm、9.0mm、12mm,冷端内侧到外侧依次为1.5mm、6.0mm、9.0mm、15mm、23mm。5.2内缘环密封条对比内缘环密封改造:根据冷态密封设定图的尺寸要求将新型内缘环密封条安装在转子与转子中心轴之间的间隙处。新型内缘环密封条比原内缘环密封条沿轴向加长60mm,以减小压差,降低漏风。外缘环密封改造:将六套新型外缘环密封条及压板装到支撑板上,并按照冷态密封设置图的要求调整T型铁和密封片的间隙,保证热端密封间隙为5mm,冷端密封间隙为2mm,新型外缘环密封条为加长双棘型密封条以减小漏风。5.3静态密封间隙改造更换所有弧形板。把弧形板固定在预先设计好的位置上,将弧形板顶底部与扇形板满焊、两侧端部与外壳内部满焊,形成完整的焊接密封结构;把轴向密封条安装到径向隔板的外缘,裁切密封条保证与T型钢的间隙,按照冷态密封设置图调整与弧形板边缘间隙。对扇形板及弧形板等静态密封部件结构进行改造,提高结构稳定性并消除原来的结构缝隙,消除二次漏风及由此带来的磨损问题。取消自动跟踪系统、转子找正、重新进行三向密封间隙计算和调整;检查转子顶底部外缘T型钢,对漏点封堵。通过改造降低空气预热器的漏风率。用“以疏代堵”的原理将原来的强压堵漏改造为负压吸漏,即用烟气侧的负压吸引漏进中心筒内的热风及烟气。中心筒下部改造:将安装在中心筒底部的填料压板装置改为自膨胀式压板,并进行满焊密封,从而解决了中心密封筒因填料被吹损后大量漏风的问题。6锅炉漏风运行试验数据分析2007年10月至11月利用5号机组中修完成了空气预热器改造,12月由河南电力试验研究院进行空预器漏风率试验。收集了锅炉漏风运行试验工况(表2)、试验煤质资料(表3),布置了试验测点、确定了主要测量方法、准备了试验仪器、进行了多个数据分析(图3)。最后确定了数据处理方法,由空气预热器漏风率的计算公式计算得出空气预热器漏风率(表4)。效果检查图如图3所示:通过对5号炉空气预热器密封治理,漏风率大大减少,由原来24.9%次减少到现在的5.3%,完全满足机组满负荷运行。7空预器密漏风治理效果(1)改造后按照空预器漏风每降低1%,降低供电煤耗0.1625g/(kW·h)计算,供电煤耗降低3.185g/(kW·h),5号机组利用小时按4500h计算,5号机每年发电13.5亿kW·h,每年节约标煤:3.185×13.5×108×0.91=3913(t)。按照标煤单价500元计算,每年可节约费用:500×3913=195.6(万元)。(2)空预器密漏风治理后,锅炉热效率提高了0.5%;送风机节省电量7%,年节省电量可达1340MW·h;每年可节约费用30多万元。(3)引风机出力也大大减少,年节省电量近百万度。同时,提高了热风温度,改善了燃烧条件,节约了燃煤;减少了劳动强度,节约了维护费用,(4)改造后发电机组出力由290MW恢复至300MW,每年可多发电15000MW·h,按0.3元计算,合计450万元。(5)改造后,解决5号炉空气预热器漏风严重超标、风机电流过大、机组不能满负荷运行问题,有效地提高了设备运行的经济性,达到节能降耗的目的。8间隙自动调整系统失效,