空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热交换装置

空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热交换装置。

由于它工作在烟气温度最低的区域，回收了烟气热量，降低了排烟温度，因而提高了锅炉效率。

同时，由于燃烧空气温度的提高，有利于着火和燃烧，减少了燃料不完全燃烧热损失。

空气预热器按传热方式可分为两大类，即导热式和回转式（又称容克式）。

前者为管式预热器，烟气和空气各有自身的通道；后者为烟气和空气交替流过受热面进行热交换，在烟气通过波纹板蓄热元件时，将热量传给波纹板蓄存起来，当冷空气提高波纹板时，波纹板金属再将蓄存热量传给空气，使空气升温。

回转式空气预热器结构紧凑、体积小、金属耗量少，故在大容量锅炉上得到了广泛应用。

但回转式空气预热器结构复杂，制造工艺要求高，设计维护较好时，漏风系数可控制在10%以内，另外由于通流截面小，稍有积灰将使其阻力大为增加。

回转式空气预热器又分为两种不同设计类型，一种是受热面转动另一种是风罩转动。

目前大多采用转子受热面转动的三分仓回转式空气预热器。

选用了由豪顿华工程有限公司设计制造的32.5VNT2200型空气预热器，每台炉设置两台，其整体结构如图4-1所示。

转子是空预器的核心部件，其中装有换热元件。

从中心筒向外延伸的主径向隔板将转子分为24仓，这些分仓又被二次径向隔板分隔，呈48仓。

主径向隔板和二次径向隔板之间的环向隔板起加强转子结构和支撑换热元件盒的作用。

转子与换热元件等转动件的全部重量由底部的球面滚子轴承支撑，而位于顶部的球面滚子导向轴承则用来承受径向水平载荷。

三分仓设计的空预器通过有三种不同的气流，即烟气、二次风和一次风。

烟气位于转子的一侧，而相对的另一侧则分为二次风侧和一次风侧。

上述三种气流之间各由三组扇形板和轴向密封板相互隔开。

烟气和空气流向相反，即烟气向下、一次风和二次风向上。

转子的转向为烟气/二次风/一次风。

通过改变扇形板和轴向密封板的宽度可以实现双密封和三密封，以满足电厂对空预器总漏风率和一次风漏风率的要求。

转子外壳用以封闭转子，上下端均连有过渡烟风道。

过渡烟风道一侧与空预器转子外壳连接，一侧与用户烟风道的膨胀节相连接，其高度和接口法兰尺寸可随用户烟风道布置要求的不同作相应变化。

转子外壳上还设有外缘环向密封条，由此控制空气至烟气的直接漏风和烟风的旁路量。

转子外壳与空预器铰链端柱相连，并焊接成一个整体支撑在底梁结构上。

转子外壳烟气侧和空气侧分别由两套铰链侧柱将转子外壳支撑在用户钢架上，该支撑方式可以保证转子外壳在热态时能自由向外膨胀。

中心驱动装置直接与转子中心轴相连。

驱动装置包括主驱动电机、备用驱动电机、减速箱、联轴器、驱动轴套锁紧盘和变频器等。

水洗时转子以低速旋转。

此外，驱动装置还配有手动盘车手柄，以便在安装调试和维修中手动盘车时使用。

根据设计要求，驱动装置启动时必须通过变频器进行，以降低启动力矩，保护减速箱和传动机构。

严禁驱动电机直接启动驱动装置。

空预器的静态密封件由扇形板和轴向密封板组成。

扇形板沿转子直径方向布置，轴向密封板位于端柱和转子外壳上，与上、下扇形板连为一体组成一封闭的静态密封面。

转子径向隔板上、下及外缘轴向均装有密封片，通过有限元计算和现场的安装调试经验来合理设定这些密封片，可将空预器在正常运行条件下的漏风率降至最低。

转子顶部和底部外缘角钢与外壳之间均装有外缘环向密封条。

底部环向密封条安装在底部过渡烟风道上，与底部外缘角钢底面组成密封对；顶部环向密封条焊在转子外壳平板上，与顶部外缘角钢的外缘组成密封对。

下面就该空预器的结构特点作一介绍。

一、32.5VNT2200型空气预热器的结构介绍1 换热元件换热元件由薄钢板制成，一片波纹板上有斜波，另一片上除了方向不同的斜波外还有直槽，带斜波的波纹板和带有斜波和直槽的定位板交替层叠。

直槽与转子轴线方向平行布置，使波纹板和定位板之间保持适当的距离。

斜波与直槽呈30°夹角，使得空气或烟气流经换热元件时形成较大的紊流，以改善换热效果。

由于冷端（即烟气出口端和空气入口端）受温度和燃烧条件的影响最易腐蚀，因而换热元件分层布置，其中，热端和中温段换热元件由低碳钢制成，而冷端换热元件则由等同考登钢制成。

换热元件均装在元件盒内以便于安装和取出。

其中，热端和中温段换热元件垂直向上抽取，冷端换热元件则根据技术协议要求的抽取方式进行具体布置和设计。

2 转子连在中心轮毂上的低碳钢主隔板为转子的基本构架，转子隔仓由中心筒和外部分仓组成。

转子中心筒包括中心筒轮毂和内部分仓，其中转子主径向隔板与中心筒轮毂连为一体。

从中心筒轮毂向外延伸到转子外缘的主径向隔板将转子分为24个分仓，这些分仓又被二次径向隔板和环向隔板分割成若干个隔仓，用以安装规格不同的换热元件盒。

3 转子外壳转子外壳封闭转子并构成空预器的一部分，由低碳钢制成。

转子外壳由六个部分现场组装而成正八面体，位于两个端柱之间。

端柱两侧的转子外壳由四套铰链侧柱支撑在用户钢架上，铰链侧柱的布置角度考虑到了转子外壳和铰链侧柱能沿空预器中心向外自由均匀膨胀。

铰链侧柱和端柱的设置确保空预器静态部件在热态运行时能沿不同方向自由膨胀，以实现空预器安全、经济的运行。

转子外壳还支撑着顶部和底部过渡烟风道的外部，过渡烟风道分别与转子外壳的顶部和底部平板连接。

4 端柱端柱支撑着包括转子导向轴承在内的顶部结构。

每一端柱上都含有轴向密封板，轴向密封板与上下扇形板连为一体。

端柱与底部结构的扇形板支板相连，并通过铰链将载荷直接传递到底梁和用户钢架上。

5 顶部结构顶部结构上连接有顶部扇形密封板，顶部扇形密封板在设定固定前由若干个调节螺杆悬吊在扇形板支板上。

顶部结构将两侧端柱連为一体，组成一中心承力框架，一方面将顶部导向轴承定位在中心位置并支撑由顶部轴承传递的横向载荷，另一方面还承受着由驱动装置扭矩臂传递过来的载荷。

顶部结构扇形板支板的翼板在烟气和空气侧均开有若干个通流槽口，以使顶部结构梁上的上下温度场尽可能分布均匀，从而减小顶部结构纵向热变形和转子热端径向间隙的变化。

6 底部结构底部结构包括底梁、底部扇形板和底部扇形板支板等。

底梁通过底部轴承凳板支撑着空预器转动部件的载荷。

底梁还支撑端柱、底部扇形板和底部扇形板支板的重量。

底部过渡烟风道的重量由底部结构承受。

底梁上的所有载荷分别由两端传递到用户钢架上。

7 过渡烟风道过渡烟风道位于转子热端和冷端和烟气侧和空气侧，其作用是将气流导入和引出转子。

三分仓布置的风道又被进一步分为二次风道和一次风道。

过渡烟风道连接在转子外壳平板以及顶、底结构上，其法兰口大小和形式根据用户烟风道设计并与其相配。

为保证空预器结构合理受力，所有过渡烟风道内均设置内撑管。

8 转子驱动装置转子由中心驱动装置驱动，驱动装置直接与转子顶部端轴相连。

两台电机均能以正、反两个方向驱动空预器，只有在空预器不带负荷时才允许改变方向。

两台驱动电机与初级减速箱均为法兰连接。

终级减速箱一侧装有扭矩臂，扭矩臂被固定在顶部结构上的扭矩臂支座内，扭矩臂支座通过扭矩臂给驱动机构一个反作用力矩从而驱动轴和转子旋转，而驱动装置扭矩臂沿垂直方向可以在扭矩臂支座内上下自由移动，以适应转子与顶部结构的热态胀差。

主电机的非驱动端设有键连接的输出轴，以便在维护时用盘车手柄进行手动盘车。

减速箱为油浴润滑。

驱动装置的驱动电机配有变频器，用以降低空预器启动时的启动力矩，减轻启动时对减速箱的冲击作用，以实现“软启动”。

此外，通过变频控制，可以改变空预器的转速，用以满足停炉时空预器在低速下对换热元件进行水冲洗的需要。

9 底部推力轴承转子由自调心球面滚子推力轴承支撑，底部轴承箱固定在支撑凳板上。

转子的全部旋转重量均由推力轴承支撑。

底部轴承箱在定位后，将螺栓和定位垫板一起锁定，并将垫板焊在支撑凳板上。

底部轴承两侧均设有防护网，以防止空预器正常运行时无关人员靠近转动部位而发生意外。

底部轴承采用油浴润滑。

轴承箱上装有注油器和油位计，并开有用于安装测温元件的1〃BSP螺纹孔。

底部轴承箱下面配有不同厚度的调整垫片，用于现场调整转子的上下位置和顶底部径向密封间隙的大小。

安装时还应适当增加垫片数量用以补偿底梁承载后的弯曲变形。

10 顶部导向轴承顶部导向轴承结构如图4-2所示，该轴承为球面滚子轴承，安装在一轴套上。

轴套装在转子驱动轴上，并用锁紧盘与之固定。

导向轴承和轴套的大部分处于顶部轴承箱内。

图4-2 顶部导向轴承结构顶部轴承箱两侧焊有槽形支臂，通过调节固定在顶部结构上的螺栓和支臂的相对位置来改变转子顶部轴承中心的位置，从而达到调整转子中心线位置的目的。

顶部轴承支臂与顶部结构用8个锁紧螺栓和上下垫板定位固定，待顶部轴承位置最终调整就位后，即可将上述垫片与顶部结构的翼板焊在一起。

此外，通过调整顶部轴承支臂下不同位置的垫片高度可以调节顶部轴承箱的水平度。

顶部轴承采用油浴润滑，润滑油等级与底部推力轴承相同。

顶部轴承箱上有加油孔、注油器、油位计、呼吸器和放油塞。

另外还设有用于安装测温元件的1〃BSP螺纹孔。

顶部轴承箱还配有水冷却系统。

冷却水法兰入口温度要求不超过38℃。

11 转子密封系统空预器的密封系统由转子径向、轴向、环向以及转子中心筒密封组成。

(1) 径向密封径向密封片安装在转子径向隔板的上、下缘，结构如图4-3所示。

图4-3 径向密封结构密封片由1.6ｍｍ厚的考登钢制成，与6ｍｍ厚的低碳钢压板一起通过自锁螺母固定在转子隔板上。

所有密封片均设计成单片直叶型。

径向密封片用来减小空气到烟气的直接漏风。

(2) 轴向密封轴向密封片和径向密封片一起，用于减小转子和密封挡板之间的间隙。

轴向密封片由1.6ｍｍ厚的考登钢制成，安装在转子径向隔板的垂直外缘处，其冷态位置的设定应保证锅炉带负荷运行以及停炉时无冷风时与轴向密封板之间保持最小的密封间隙。

轴向密封的固定方式与径向密封片相同。

轴向密封片供货时两端均留有修整余量，现场可根据转子外缘角钢最终的实际位置进行裁切。

(3) 环向密封环向密封条安装在转子中心筒和转子外缘角钢的顶部和底部，其主要功能是阻断因未经过热交换而影响空预器热力性能的转子外侧的旁路气流。

此外，环向密封还有助于轴向密封，因为它降低了轴向密封片两侧压差的大小，其结构如图4-4和4-5所示。

在转子底部外缘，由1.6ｍｍ厚等同考登钢加工的单片环向密封条安装在底部过渡烟风道上并与转子底部外缘角钢构成密封对。

由于在满负荷运行时转子向下变形，因此安装该密封条时需预先考虑到这一间隙要求。

该密封条用螺母以及压板固定。

顶部环向密封由焊在转子外壳上的密封条组成。

在设置该密封条时应预先考虑到满负荷时转子以及外壳的径向变形差。

内缘环向密封条安装在转子中心筒的顶部和底部，与顶部和底部扇形板一起构成密封对，通过螺栓与焊在固定板内侧的螺母一起锁定。

(4) 转子中心筒密封转子中心筒密封结构如图4-6所示，它为双密封布置，密封片安装在扇形板上，与中心筒构成密封对。