针对回转式空气预热器漏风的解决方案

保证扇形板 # 弧形板在同一密封面上 " 三向 4 径向 # 轴 向 # 旁路 5 密封间隙的调整和控制更无从谈起 " 因此 转子找正是调整密封间隙的前提条件 !
# %&%&!
径向密封片的安装要以靠尺为基准 " 确保 冷端径向间隙的控制
径向密封片的高度差小于 ’ (( ! 由于冷端压差大于热端压差 " 冷端气体密度大 于热端密度 " 因此冷端径向漏风是空气预热器漏风 的重要因素 " 冷端间隙必须得到有效的控制 !冷端间 隙的控制一般采用冷态预留热态弥补的办法 " 即在 冷态安装调整时 " 冷端内侧间隙为 " ((" 而外侧预 留出一定间隙 % 热态运行时 " 内侧间隙由 " (( 变为 支撑端轴的膨胀值 " 外侧间隙由于转子的蘑菇状下 垂变为 " ((! 这样一来预留间隙的计算就非常重 要 " 根据美国 899!8:; 公司的技术资料 " 冷端预留 间隙的计算公式为
密封片起到密封作用 # 同样 "轴向密封装置内也只有 一片密封片起到密封作用 "这种密封形式称为 $ 单密 封 %& 能否将转子的 ’! 分仓改为 !$ 分仓 "扇形仓角 度由 %"! 变为 ’#! " 使得两个密封片同时起到密封作 用 "并用逐级降压的方法来减小差压 " 达到减小直接 漏风的目的 &这种密封形式称为 $双密封 %&双密封技 术一般分为双径向密封和双轴向密封 " 双径向密封 就是指在任何时候都有两条密封片与密封板相接 触 "形成两个密封仓 (如图 ’) & 双轴向密封就是每块
!+<-!30!21
& & !3-" $" #!=4!$5
$"-4"%&’"()5=!04"%)’"(&5=!
式中 $" 为稳态时的材料线性膨胀系数 "=" " 其 值可以根据表 ’ 选取 %$" 为转子上下端温差 "" %* 为传热元件高度 "( % 支撑端轴膨胀量 !21 很小 " 一般不大于 ’ ((" 可 以忽略不计 ! 根据以上公式进行正确计算 " 冷端漏风 可以减低到最低水平 ! 冷端扇形板一般用螺杆支撑 在中心桁架上 "如果预留间隙偏大 "可以手动均匀调 整冷端扇形板 !
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式中 &!!,- 为结构漏风量 !5&67 %# 为转子直径 !
5%$ 为 中 心 轴 直 径 !5 %" 为 转 子 旋 转 速 度 !8659:%4
为转子内金属蓄热板所占容积份额 %% 为转子高度 !
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结构漏风是回转式空气预热器的固有特点 ! 是 不可避免的 $ 而且这部分漏风占预热器总漏风量的 份额较少 $ 回转式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如下 ’ ’ " &’( ) "!*
图’
空预器的双径向密封形式
轴向密封板在转子转动时与两条轴向密封片配合 & 采用单密封时 "烟气与空气只有一壁之隔 #采用双密 封时 " 烟气与空气被过渡区域隔开 & 在工况相同间隙 相同的情况下 " 采用双密封结构漏风量降低 %"* " 推导如下 ’ 从空气区泄漏到过渡区的漏风量为
图! 空预器的风烟流程图
能 源 研 究 与 利 用
年 第 期
$ ! " " #
国家造成能源浪费 $ 所以本文从漏风的机理及其规 律 出 发!论 述 降 低 漏 风 的 途 径!对 火 电 厂 安 全 经 济 运行具有一定的指导意义 $
3!2
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漏风的机理及其规律
回转式空气预热器由于转子和外壳之间有间
这就是空气预热器漏风量的基本计算公式 ! 适 用于回转式空气预热器的径向密封 !轴向密封 ! 静密 封和中心环向密封 $ 式中 !+ 为空气侧与烟气侧的 压力差 ! 公式中气体密度 " 是基本不变的 ! 因此 ! 影 响漏风的主要因素是 & 泄漏系数 ( % 间 隙 面 积 )% 空 气侧与烟气侧之间的压力差 !+ $
%&%&’
热端径向间隙的控制 热端径向间隙是空气预热器漏风的主要渠道 "
必须严格控制 !热端径向密封片在安装调整时 " 一般 安装成直线 " 内外侧间隙均为 " (( " 在热态运行时 预热器发生复杂的综合变形 " 尤其是转子的蘑菇状 变形 " 使热端径向间隙增大 " 如果不采取措施的话 " 预热器 )#* 的漏风发生在热端径向间隙 ! 现代预热 器一般都采用冷端支撑热端导向定位的结构 " 热端 扇形板内侧吊挂在中心轴上 " 外侧吊挂在中心桁架 上 !预热器发生变形之后 " 热端扇形内侧随着转子中 心轴膨胀向上移动 " 所以内侧间隙是不变的 "而外侧 间隙则由于转子的蘑菇状下垂和外壳增长而增大 ! 外侧间隙的计算公式为
) ( ! "’+! # !($%&$’, 从过渡区泄漏到烟气区的漏风量为 ) ) ! "!+! # !($’&$(, 律得
(%,
可以算出空预器热端压力差为
($,
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同样可以得到冷端压力差为
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根据流体力学的流体连续性原理和质量守恒定
!$:+$127$53+!$1;!$4;!$5 "’+"!
能 源 研 究 与 利 用
年 第 期
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达 #" (( ! 为了弥补这一间隙 " 可以采取以下措施 !
!
安装漏风自动控制系统 ! 安装漏风控制系
转子材料线性膨胀系数
统后 " 热态运行时 "漏风控制系统根据转子变形下垂 量的多少 " 由电脑控制 " 自动提升或下放扇形板外 端 "使密封间隙始终保持在设定的范围内 "如图 % 所 示 "从而达到对漏风自动控制的目的 " 提高整个机组 的运行效率 !由于转子上端面变形为曲线 "为了使热 端扇形板与密封片之间形成均匀一致的间隙 " 防止 磨损 " 有时需折线安装热端径向密封片 !
年 第 期
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洁净煤燃烧与发电技术
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王洪跃， 针对回转式空气预热器漏风的解决方案
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干后再投入使用 ! 蒸汽吹灰时一定要保证吹灰蒸汽 压力和过热度 "否则将加剧积灰堵塞 ! 有些电厂因吹 灰蒸汽达不到品质要求 "又没有其它形式的吹灰器 " 干脆不吹灰 " 因而随着运行时间的延长 " 积灰加重 " 阻力增加 " 漏风率越来越大 !
洁净煤燃烧与发电技术
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王洪跃， 针对回转式空气预热器漏风的解决方案
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针对回转式空气预热器 漏风的解决方案
王洪跃!张 镭!毕小龙!徐治皋
3东南大学动力工程系 ! 江苏 南京 !%"";/2
摘
要 & 回转式空气预热器是大中型电站锅炉上广泛采用的尾部换热设备 ! 漏风率高是该
隙 ! 这种间隙就是漏风的渠道 $ 空气预热器同时处 于锅炉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
! %; ! 收稿日期 &!""#1"&1&"
作者简介 & 王洪跃 3%;<;12 ! 辽宁沈阳人 ! 南京东南大学博士生 ! 从事火电机组运行优化与控制仿真研究 $
! ! !!,-. " ’! 0# 1$ 2%3%142 /" $
%
前
言
回转式空气预热器同管式空气预热器相比 ! 具 有传热面密度高 " 结构紧凑 " 钢耗少 ! 容易布置等优 点 ! 所以常被大中型电站锅炉用作尾部换热设备 ! 尤其是 &"" ’( 以上锅炉机组 ! 只能使用回转式空 气预热器 # 但是回转式空气预热器漏风率高却是难 以 解 决 的 问 题!是 该 类 设 备 的 致 命 缺 点 !所 以 在 回 转式空气预热器技术中 ! 防止或降低漏风即密封技 术占有很重要的地位 $ 空气预热器的漏风会导致机组热力工况的变 化 ! 随着漏风量的增加 ! 热风温度下降 ! 排烟温度也 下 降 !导 致 冷 端 受 热 面 壁 温 降 低 !加 速 了 低 温 腐 蚀 的 过 程 %漏 风 还 影 响 机 组 运 行 的 经 济 效 益 !同 时 给
%&!
空气侧与烟气侧的压力差 !$ 的控制 在回转式空气预热器中 " 空气侧与烟气侧的压
力差是锅炉系统的阻力决定的 " 锅炉系统内空气和 烟气的流程如图 !& 在预热器的空气进口 " 空气压力 为 $12" 空气经过预热器后 " 由于空气侧的阻力 "$1" 空气出口压力为 $13# 热空气送入锅炉后参加燃烧 " 变成烟气 " 由于锅炉的阻力 "$4# 在预热器的烟气入 口 " 烟气压力为 $52" 烟气经过预热器后 " 由于烟气侧 的阻力 "$5"烟气出口压力为 $53&
表’
温度
!+,-!’.!,.!/0!10!21
式中 $!+, 为热端径向密封外侧间隙 "!3 为转子蘑 菇状变形下垂量 %!, 为外壳膨胀量 %!/ 为冷端中心桁 架弯曲量 4 挠度 5 %!1 为中心筒膨胀量 %!21 为支撑端轴 膨胀量 !
%"" 67 锅炉机组 ’! ( 预热器 " 这一间隙可达 %" (( %)"" 67 锅炉机组 ’# ( 预热器这一间隙可
王洪跃， 针对回转式空气预热器漏风的解决方案
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式中 ’+ 为多重密封数 -
洁净煤燃烧与发电技术
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密封
漏风因素的分析及相应的解决方案
降低泄漏系数 ! 的措Βιβλιοθήκη Baidu! !! 双重密封或多重 原设计在转子旋转过程中 " 扇形板上只有一片
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将 /., 与 (!, 相 比 较 " 可 以 看 出 " 双 密 封 技 术 可 以 把泄漏系数 0 降低 %"* " 从而漏风量降低 %"* & 采 用多重密封会怎样呢 * 经过推导得出 " 当采用多重密 封时 " 漏风量为 ) ) ! ") +!* ! + , # !!$
能 源 研 究 与 利 用
由 公 式 (-, 不 难 看 出 " 密 封 数 越 多 " 降 低 泄 漏 系 数 ! 越大 & 但是 " 由于操作空间的限制和制造成本 的提高 " 不可能采用多重密封 " 一般取 +"! & 在工程 实际中 " 可以设计出并非完整的多重密封 & 例如 " 在 电厂改造单密封预热器时 "如果不更换传热元件 " 可 以采取图 ’ 所示的简易双密封方案 " 在此方案中 " 虽 然新加的一道径向密封隔板不完整 " 但是却增加了 气体泄漏的阻力 "’#+$!& 根据实践经验 " 此方案效 果良好 &
类设备的致命缺点 ! 降低了电厂的经济效益 $ 所以在回转式空气预热器技术中 !防止或降低漏风 即密封技术占有很重要的地位 $ 文中分析了其漏风因素及现行密封形式的优缺点 ! 提出回转式 空气预热器 (单密封 )向 (双密封 )形式改进的理论依据及可行性研究 $ 通过对发电厂实际改进后 所带来的经济效益表明 !此项措施是改善回转式空气预热器漏风大的有效方案 $ 关键词 &空气预热器 % 差压 % 间隙 % 漏风 中图分类号 &=>!!& 文献标识码 &? 文章编号 &%""%1##!&3!""#*"$1""%;1"$ 力 $ 回转式空预器的漏风分为两部分 & 直接漏风和结 构漏风 ) 或称携带漏风 * $ 直接漏风是由差压引起的 占主要部分 ! 结构漏风是由自身构造引起的漏风量 不超过 %+$ 结构漏风量的计算公式为
%&%
降低间隙面积 ! 的措施 空气预热器漏风量与间隙面积成正比 " 控制间
图%
空预器漏风自动控制系统
"
确保转子垂直度 !如果转子不垂直 "就不能
隙面积可以有效地控制漏风 ! 漏风间隙包括热端径 向密封间隙 #冷端径向密封间隙 #轴向密封间隙和静 密封间隙 " 间隙越小越好 " 但是间隙不可能为零 " 更 不能为负值 "因为间隙太小会造成设备磨损 "影响使 用寿命 ! 下面分别介绍控制各个间隙的措施 !
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因此 " 要控制预热器的烟风压差 " 就要在锅炉总 体设计时选择合适的磨煤机型号 . 燃烧器型式和受 热面布置 " 降低锅炉系统的阻力 " 并防止尾部结露 & 在预热器设计时 "装设吹灰器 .水冲洗装置以及风压 测量管道 " 在运行过程中 " 进行正常有效的吹灰 " 否 则 "随着运行时间的延长 " 因积灰堵塞而造成阻力增 加和冷端压差增加 " 预热器漏风率升高 & 在停炉维修 时 " 进行水冲洗 " 保持受热面清洁 " 清洗后一定要烘