600MW机组空预器漏风率的分析与改造

600MW机组空预器漏风率的分析与改造

摘要本文主要通过对邹县发电厂600MW机组的空预器改造阐述了柔性密封的设计原理、性能参数以及计算分析，并通过漏风率试验，进一步确定柔性密封能有效地降低漏风率，提高锅炉运行的经济性和安全性。

关键词600MW；空预器；漏风率；柔性密封

0 引言

空预器主要作用为：降低锅炉设备的排烟温度，提高锅炉热效率，提高送风温度使燃料稳定燃烧。然而空预器在运行过程中，漏风率的变化直接影响机组完成年度经济指标。

邹县发电厂三期工程（2×600MW机组）2020T/H锅炉为亚临界、中间再热、自然循环、平衡通风、固态排渣、单炉膛、悬吊式平行双烟道倒U型燃煤汽包炉，由美国Foster Wheeler 能源公司（FWEC）设计制造。锅炉配有2台回转式空气预热器，型号为32.5—VI—52（64），由美国ABB公司生产，布置在13.8M 运转层上。

本文通过借助邹县发电厂三期2台600MW机组空预器大修，对空预器密封进行改造，加装柔性密封。经过一年左右的运行工况观察，空预器漏风率大幅度降低，保持在5%左右，锅炉的热效率有效提高。

1 空气预热器的漏风分析及计算

1.1 空气预热器的漏风分析

空气预热器的漏风分为携带性漏风和直接漏风两种。

携带性漏风是指：在空预器受热面的空间内所包容的空气在转子转动时被携带至烟气侧从而导致气体泄漏，这是回转式空气预热器本身构造所决定的。转子的转速越大，漏风情况越严重，而转子内部受热面的气体饱和度越大，漏风情况越小。

本文所研究的直接漏风是影响回转式空预器漏风率的主要因素。本课题所研究的空预器是一种转动机械，运动与静止进行变换时总存在一定空隙，虽然密封装置可以减少漏风情况的发生，但是无法完全啮合，导致气流在受到压力变化的影响时，沿间隙直接泄漏至烟气中。

引起间隙和压差增大的主要原因主要为热态变形和空预器结构设计。回转式空预器在热态运行中，转子上下存在较大的温差导致径向发生膨胀，如图1所示。同时，中心轴向上膨胀，热端相对冷端膨胀较多，当转子受热后会出现转子外围

向下变形的“蘑菇”形，如图2所示。在转子上部与热端扇形板之间形成一条狭窄的三角形漏风区，三角形漏风区所造成的漏风量是比较大的，约占空预器总漏风量的40%。

1.2 空预器漏风所产生的影响

回转式空气预热器漏风过大的危害有两点：

1）影响锅炉运行的经济性。一方面增加了排烟热损失，降低了锅炉的热效率；另一方面增加了风机的功率消耗；

2）加快空气预热器冷端腐蚀，由于烟气中掺入空气，使排烟温下降不仅导致冷端受热面壁温降低，而且加速了低温腐蚀的过程。

1.3 改造前漏风率的计算

在600MW机组额定负荷下，对漏风率进行测量，采用的标准为《美国机械工程师学会动力试验规程》（ASME·PTC4.3）或《电站锅炉性能试验规程》（GB10184—88），即网格法取烟气样，经混合器混合后，进入仪器，采用测量烟气中CO2含量来计算漏风率：

2 空气预热器柔性密封改造

2.1 改造方案

为降低漏风率，对空预器进行了改造，改造内容如下：

改造转子结构。将空预器预热器转子由24仓改造为48仓，将一次风与烟气侧及二次风和烟气侧之间的冷、热端扇形板和轴向密封板的夹角由15?变为22.5?，使径向密封和轴向密封形成双、三密封系统。

更换蓄热元件。预热器传热元件总高度为1666mm，其中热端传热元件高度666mm，冷端传热元件高度1000mm，冷端采用搪瓷传热元件。

改造空预器热、冷端径向密封。加装柔性接触式密封机构如图3所示，改造后柔性密封滑块在弹簧的顶力下与扇形板紧密接触。

2.2 改造前后空预器漏风比较

柔性密封相对于硬性密封片能够更好的解决空预器漏风率大的问题，经检测，漏风率由改造前的18%左右，降低至改造后漏的5%左右，不但提高了锅炉的热效率，还降低了风机的电耗，进一步提升了经济效益。

3 柔性密封故障防范

针对邹县电厂600MW回转式空气预热器柔性密封运行中出现的故障分析处理，利用大、小修期间对其稳定运行中容易出现的问题提出以下防范要点。

1）长期运行会导致柔性密封合页式弹簧损坏，特别是冷端柔性密封合页式弹簧处积存较多的低温硫化物及炉灰，使密封滑块与扇形板接触间隙变大，从而增加漏风率。应对合页式弹簧进行重点检查，及时整改合页式弹簧无法工作的问题，并对冷、热端扇形板与柔性密封之间的间隙进行调整，使其达到最佳值；

2）空预器入口烟道支撑及钢结构构件脱落，会损坏柔性密封，严重会卡涩转子，导致空预器跳闸，检修时，要加大支撑与钢结构构件的防磨检查力度，防止脱落。

4 结论

首先，柔性接触式密封在空预器上的应用，弥补了刚性密封片的不足，解决了空预器在运行过程中密封片无法与扇形板无间隙接触的缺陷；其次，空预器出口一次风及二次风温度的提高，减少了传热元件中的堵灰，提高了环热效率，降低了空预器在不同负荷的状态下漏风率，从而提高了锅炉的热效率，提升了机组的经济效益。

参考文献

[1]Q/101-104.07-2013.600M机组锅炉检修规程[S].

[2]张健，等.回转式空气预热器漏风的危害与治理[J].中国化工在线，2004，6，16：44-45.