锅炉预热器密封调整方案

锅炉预热器密封调整方案

1.概述：我厂空预器为三分仓容克式空气预热器。转子直径φ13010mm，

冷端为低合金(CORTEN钢)耐腐蚀传热元件，其余热段蓄热元件为碳钢。转子转速转/分。气动盘车转速:转/分。热端和热端中间层由厚度为的型碳钢波纹板叠制而成，冷端由厚度为 mm DU3型H=300 mm考登钢(C0RTEN)波纹板叠制而成。

2.空气预热器的径向、周向和轴向均有密封装置，以防止和减少

漏风，密封片由考登钢制成。径向密封片厚度δ= mm；转子中心筒周向密封板厚度δ=6 mm；轴向密封片厚度δ= mm，旁路密封片厚度δ=。空气预热器配有漏风控制系统和脉冲式吹灰器及多喷嘴清洗管。

2. 工作原理：

回转式空气预热器是一种以逆流方式运行的再生式热交换器。加工成特殊波纹的金属蓄热元件被紧密地放置在转子扇形仓格内，转子以转/分的转速旋转，其左右两部分分别为烟气和空气通道。空气侧又分为一次风通道及二次风通道，当烟气流经转子时，烟气将热量释放给蓄热元件，烟气温度降低；当蓄热元件旋转到空气侧时，又将热量释放给空气，空气温度升高。如此周而复始地循环，实现烟气与空气的热交换。

3.漏风发生的原因分析

(1) 回转式空气预热器的一次风压比二次风和烟气侧的风压均高很多，加上转子与外壳之间有间隙的存在，因此不可避免地存在一次风向二次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、径向漏风三部分组成。其中，径向漏风约占总漏风量的60%～70%。

(2) 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或静子处于冷态时，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，转子和静子处于热态，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，使转子产生蘑菇状变形，扇形板与转子或静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，如下图所示。

(2).1 转子热变形计算

转子热变形量主要取决于转子半径和高度以及空气和烟气的进出口温度。图1 示出转子热变形的各个几何形状和变形量。各个变形量的计算分别简述如下：

(2). 转子热端的热变形量（δ

上

）

δ

上=2/ H

△t (1)

式中：δ

上

—转子热端变形量(mm)；R—转子半径(m)；

H

—转子高度(m)；

△t—转子冷热端温差(?C)，

△t =1/2（t?

烟+t?

空

）－1/2（t?

烟

+t?

空

）

式中：“t?”、“t?”分别为进口和出口温度，（℃）。

(2.) 转子中心筒的热变形量（δ中）

δ

中= H

△t

式中δ

中

—转子中心筒的热变形量（mm）；

H

—转子高度(m)；

△t—平均温度（?C）；

△t =1/4（t?

烟 + t?

烟

+ t?

空

+t?

空

）-t

，

式中t?、t?分别为进口、出口温度(?C)；t

—环境温度(?C)。

(2.)转子冷端的热变形量（δ

下

）

由图2可知：

H=H

x +δ

上

，

H= H

0+△+δ

上

，

两式合拼，整理后得

δ

下=δ

上

-( H

x-

-H

)+ △

=δ

上 -δ

中

+ △。

式中△值从现场实测中获得，一般为1mm左右。

(2.) 漏风的机理及其规律

容克式空气预热器主要有筒形转子和外壳组成，转子是运动部件，外壳是静止部件，动静部件之间肯定有间隙存在，这种间隙就是漏风的渠道。空气预热器同时处于锅炉岛烟风系统的进口和出口，空气侧压力高，烟气侧压力低，二者之间存在压力差，这是漏风的动力。由于压差和间隙的存在造成的漏风称为直接漏风。还有一种漏风叫携带漏风，是由于转子内具有一定的容积，当转子旋转时，就像水车一样，必定携带一部分气体进入另一侧。

(2.) 携带漏风量

其计算公式为：

为结构漏风量，m3／s；D为转子内径，m；d为中心筒直径，式中：△V

xd

m；n为转子旋转速度，r／min；y为转子内金属所占容积份额；h为转子高度，m。

携带漏风是容克式空气预热器的固有特点，是不可避免的。由公式看出，携带漏风量与转子内容积及转速成正比，为了降低结构漏风量，在满足换热性能的前提下，尽量选择较低的转速，因为在转速大于 r／min时，提高转速对传热不再有益；转子内尽量充满传热元件，增加金属所占容积份额，提高y值，即转子高度不要留有太多的剩余空间。

(2.) 直接漏风量

携带漏风量占预热器总漏风量的份额较少，空气预热器的漏风主要是直接漏风，直接漏风量的计算公式可以按如下方法推导出来。把空气侧和烟气侧视为两个一壁之隔的充满气体的无限大容器，空气通过间壁上的微小间隙泄漏到烟气侧，如下图，根据粘性流体的伯努利方程得到：

这就是空气预热器漏风量的基本计算公式，式中△P为空气侧与烟气侧的压力差，公式中气体密度ρ是基本不变的，因此，影响漏风的主要因素是：系数K；间隙面积F；空气侧与烟气侧之间的压力差△P。

(3) 空气预热器中间层波纹板积灰严重导致漏风增大。回转式空气预热器长期运行，如不及时吹灰疏通，使冷、热、中间受热面积灰增多，引起风压阻增大，出口烟气负压加大，漏风量上升。另外，波纹板堵灰使上下不通畅，引起预热器冷、热端温差变大，也可以使转子产生蘑菇状的变形更严重。

(4) 漏风控制系统传感器机械部分失灵或不敏感。回转式空气预热器装有漏风控制系统，对扇形板底面和径向密封片之间的密封间隙进行自动跟踪控制，并使密封间隙保持在一定的距离（一般为 mm左右），从而达到对空气预热器漏风量进行自动控制的目的。但空气预热器运行一段时间后发现，因烟道内积灰较多，使探测头通道堵塞，不能自由上下活动，影响了扇形板的跟踪调节，使漏风增大。

(5) 有少数径向、环向、轴向密封片不整齐。由于长时间运行或受热不均匀，环向、轴向密封片有少数偏斜或变形，使密封间隙变大而导致漏风增大。

(6) 检修、装配问题，如转子不垂直，漏风控制系统出现偏差，导致漏风增加。(7) 锅炉安装质量较差，漏风、漏灰点较多，这些从外界漏入的空气使烟气侧负压加大，增加了回转式空气预热器的漏风，导致漏风率上升。

4 漏风因素的分析

由公式（8）看出，漏风量与泄漏系数K、间隙面积F、空气与烟气的压力差△P的平方根成正比，要降低漏风量，就必须降低K，F，△P值。

影响漏风率的其他因素

锅炉负荷对漏风率的影响

因为空预器漏风主要与泄漏系数K、间隙面积F、空气与烟气的压力差△P 有关。当锅炉负荷降低的时候，送风机的出力也将降低，这时假设锅炉负荷降低到50%,风机的负荷是50%、泄漏系数K、间隙面积F不变，空气与烟气的压力差△P（一次风与烟气侧冷端压差）也将减小（2000Pa<△P<7000 Pa）, △P取4500 Pa。根据公式（8）可以得出漏风量G1，当满负荷△P取7000 Pa，可以得出漏风量G0。

半负荷的漏风率AL

1

AL

1= G

1

/Q

总1

2Q总

1= Q

总1

AL

1= / Q

总1

，

AL

1= / Q

总

，

AL

1= / Q

总

，

△P取4500 Pa，

AL

1= / Q

总

，

满负荷的漏风率AL

AL =G

0/ Q

总

，

AL= / Q

总

，

△P取7000 Pa，

AL= / Q

总

。

式中Q

总是满负荷时的送风量，Q

总1

是半负荷时的送风量

通过以上比较可得出半负荷时的漏风率要比满负荷时候高倍。从上面的结论可以说明当锅炉负荷降低

将使空预器的漏风率显著提高。

据有关电厂的试验，可以得出下列数据：

锅炉在100%出力工况下，空气预热器漏风率为%。

锅炉在70%出力工况下，空气预热器漏风率为%。

锅炉在50%出力工况下，空气预热器漏风率为%。

以上数据说明，负荷对锅炉空气预热器的影响非常大。

空气侧与烟气侧压差

对炉膛为负压运行的锅炉来说，空气预热器的空气侧为正压，额定风压为，烟气侧是负压。两者之间的压差导致漏风，压差越大，漏风越大。

5. 空预器漏风对风烟系统的影响

空预器漏风严重，导致一次风压降低，为了防止一次风管堵管，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，空预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。另外对于燃煤机组在一些情况下由于排烟量增加或磨煤机中的干燥风量不足，也会导致整个机组的出力下降。

6. 减少空气预热器漏风应采取的对策和措施

(1) 减小密封漏风。回转式空气预热器的漏风主要是密封漏风，其中径向漏风约占总漏风量的60%～70%。因此，解决回转式空气预热器的漏风问题首先应尽量减小径向漏风。利用机组临检、大、中、小修、技改的时候对空气预热器各种密封元件进行检查调整。对少数径向和环向密封片因受热原因使材料在高温区域发生一些塑性变形，着手进行更换处理，以保证减少密封间隙漏风发生；冷、热端旁路密封按照间隙数值进行校正，更换不合格的旁路密封片，应采取两片叠置交叉形式安装，减少旁路漏风；对轴向密封检修发现间隙超标，根据安装时数据进行调整，避免轴向漏风；中心筒处由于密封材料没有堵实，另外有的地方磨损，会造成漏风，发现后及时重新填实密封材料，磨损处及时补焊处理。

(2) 加强对空预器传热元件的堵灰进行疏通。由公式知道，必须尽可能减小ΔT，才能使转子变形量和漏风减少。如果传热元件堵灰无法疏通，将使ΔT增大，空预器的漏风增大。另外，大小修时用高压水多嘴清洗管进行喷射除灰，对发现堵死的元件要加强疏通。大修时采取将传热元件盒取出，割开盒架，对堵死的传热元件一片一片清理，然后全部重新安装。

(3) 调节好漏风控制系统扇形板的水平位置。如果漏风控制系统扇形板本身不是水平的，扇形板可出现前后左右的倾斜，必然会导致因漏风控制系统

出现偏差而使漏风增大。因此，减小空预器漏风必须保持扇形板的水平，要对扇形板的水平进行测量，即将任意一处径向密封片转到扇形板的两侧进行测量，如测量结果不水平要采取措施进行调节至水平。

(4) 消除空预器上部烟道的漏风。经常检查空气预热器上部烟道的补偿器。必要时更换为金属补偿器，增强其耐磨性能以消除漏风。

(5) 摸索、改进扇形板控制系统，以烟温或间隙为标准，降低漏风率。解决热端径向密封是在其上方设置扇形板控制系统，动态跟踪转子变形，以隔离烟道和空气，从而达到消除漏风目的。比较温度跟踪与间隙跟踪哪种方式好。

（6）正确计算转子变形量。作为各密封间隙的参考值。

（7）保证各密封间隙的均匀一致性。、

（8）保证转子的水平度。

7.结论

回转式空气预热器的漏风是回转式空气预热器普遍存在的问题。设备状况不同，漏风的原因也不同。如何减少漏风应是火力发电厂不断探索并加以解决的方向，不断通过检修实践，采取一些检修改造措施和改造设想，其漏风率是可以降低的，这有利于锅炉排烟热损失减少，降低烟温引起的设备低温腐蚀，减少送风机、引风机的运行负荷，降低其电耗，节约厂用电，防止由于回转式空气预热器漏风而影响锅炉出力问题的发生。

目前，我厂#1炉两台空气预热器漏风率已达到10%左右，为降低漏风率，(径向漏风占总漏风量的70%以上，预热器漏风的65%发生在热端，所以我们的工作重点放在径向密封间隙，特别是热端。)

制定方案如下：

一、冷态调整：

1.利用停机检修机会，会同热工、及策化部人员校核热端调节装置

零位。

2.测量冷端密封间隙，视情况调整。建议最外端值调为33mm。

3.测量热端密封间隙，掌握密封片不平整度。

4.利用检修机会测量调整轴向、环向密封间隙，必要时对环向密封

进行改造。

5.对空气预热器进行水冲洗。

6.必要时在三向密封片处安装指示铝板，观察密封间隙，在下次停

机时进行调整。

检查2B空气预热器，存在的问题如下：A.各扇板中心处，间隙较大。约为4-5mm。打算调整为。B.一次风---二次风之间的扇形板零位较

小，左右，打算调整到4mm左右。

二、热态调整：

1.在机组负荷500MW-550MW稳定2h，记录有关数据(送风机、一次

风机、引风机、空气预热器电流，空气预热器进出口烟温、一次风压等)，

先测出漏风率:

空气预热器漏风率，为漏入空气预热器烟气侧的空气质量流量与进入空气预热器的烟气质量流量之（%）。

根据GB/T10184中关于空气预热器漏风率的测定及计算，空气预热器漏风率计算公式为：

A L 90'

'''?-=ααα 式中：A L －空气预热器漏风率，％

'α－空气预热器入口的过量空气系数；

''α－空气预热器出口的过量空气系数。

过量空气系数的计算方法：过量空气系数＝21/（21－该处的氧量）。

改变热端自动跟踪装置系数，减小间隙（通过调整扇形板），同时观察空气预热器电流，并仔细倾听上部扇形板处声音，如遇异常停止调整。因热端自动跟踪装置在积灰等因素情况下，可能造成失灵，易损坏设备，建议在热态时，定一极限系数，使密封间隙达最小，不再自动跟踪。(一般投入热端自动跟踪装置，如有效果，电流要上升10A 左右,有摆动现象也属正常)。调整结束，再测一下漏风率。

2. 对冷端密封间隙进行调整（通过调整扇形板）。将扇形板调整螺母做好标记，每次调整八分之一个边或四分之一个边，向上调整扇形板(先调整与预热器旋转的方向相反的螺母)，同时观察空气预热器电流，并仔细倾听上部扇形板处声音，如遇异常停止调整。

3. 建议运行时，对空气预热器经常进行吹灰。启动时，采取双一次、送风机，单吸引风机方式运行。减轻对密封片的磨损。

4. 尽快找出1A 空气预热器一次风与烟气之间跟踪装置投不上的原因，尽快投入。

5. 检修、运行、热工人员共同努力，试验温度跟踪与间隙跟踪哪种方式效果好，建议投入间隙跟踪。