空预器柔性接触式密封浅析

机组负荷 送风机电流(A/B) 一次风机电流 (A/B) 引风机电流(A/B) A空预器入口处O2 A空预器出口处O2 B空预器入口处O2 B空预器出口处O2 A侧空预器漏风率 B侧空预器漏风率 平均漏风率
MW A A A % % % % % % %
300 42/42 83/84 180/179 3.55 5.56 4.77 6.58 11.72 11.30 11.51
表2：#2炉空预器改造后漏风率试验结果
5. 柔性接触式密封技术应用
• 从上表可以看出，改造后漏风率降至 5.77%以下。根据有关文献并咨询研究院 专家，空预器漏风率每下降1%，可降低 供电煤耗率约0.2g/kWh。因此，通过此 次空预器柔性接触式密封改造，可使机 组供电煤耗率降低约1g/kWh。经济效益 显著。
2、空预器原理与结构
2.1空预器的作用与原理： 空预器安装在锅炉的尾部烟道内。它 的主要功能是利用锅炉燃烧排放的废烟气来 预热即将进入锅炉燃烧用的空气。经过省煤 器后烟气温度下降到350℃左右然后烟气进 入空气空预器，加热来自送（一次）风机的 自然空气。经过空预器预热后的空气温度可 达300℃～350℃，同时烟气温度下降到 150℃以下经吸风机排入烟囱。
300 40.5/41.4 81/80 143/149.6 5.056 5.88 4.26 5.41 4.905 6.639 5.772
表1：#1炉空预器漏风率试验结果
序 号 1. 2 3 4 5
参数名称 1 机组负荷 一次风机电流 送风机电流 引风机电流 AH入口烟气温度
单位 MW A A A ℃
5. 柔性接触式密封技术应用
• 在倍加注重节能减排的今天，对锅炉的各 项改进试验都在进行，人们将节能减排的目光 集中在降低排烟温度上；像优化吹灰、加装低 温省煤器、空预器密封改进等。在对空预器经 过以上的改进之后，人们又将消除漏风的研究 转移到密封组件上来。因此出现了刷子接触式 密封、滑块式柔性密封以及接触式弹性密封等 等。下面着重介绍国电山东石横发电厂#1、#2 炉空预器柔性接触式密封技术应用。
4. 空预器的漏风的影响
• 4.2通过以上介绍可以看出，空预器的径向漏风所占 比例最高（径向漏风约占整个漏风量的80%），而径向 漏风又有上部径向漏风和下部径向漏风的分别，由于空 预器转子工作时下部温度低上部温度高，中间温度高四 周温度低，致使空预器转子工作时呈一种特殊的“蘑菇 状”变形。空预器下部径向变形间隙是随负荷的增加而 减小的，一般采取预留间隙的方法。而上部变形间隙是 随负荷的增大而增大的，这是与高负荷下需要更大送风 量的要求相矛盾的。如果不采取措施，满负荷下将有 60%的漏风是通过上部径向变形间隙泄漏的，冷端则因 差压大而漏风量大，热端则因为风温高漏风对热效率影 响大。由此看出，人们把空预器漏风治理的重点放在了 径向密封上，尤其是热端。
1.——下中心梁 2.——下连接板 3. ——可调节弧形密封板 4. ——上连接板 5. ——上中心梁 6. ——热端“T”型钢 7. ——仓格板蓄热元件 8. ——转子轴向密封 9. ——传动机构 10. —— 围带处密封调整 门 11. —— 径向密封与扇形 板 12. ——金属外壳
图1 三分仓容克式空预器内部三维示意图
其工作原理；空预器由转子连续旋转，通 过特殊形状的金属元件从烟气中吸收热量，然 后将热量交换给冷空气。这些高效传热元件紧 密排列在圆筒形转子中按径向分割的扇形仓格 里。转子周围的外壳与两端连接板连接，形成 空气和烟气两个通道。空预器转子缓慢旋转， 烟气和空气交替流过传热元件。当转子转至烟 气通道时，传热元件表面吸收高温烟气的热量， 当转子转至空气通道时，传热元件释放出热量 加热空气。如此反复循环，转子每旋转一周就 进行一次热交换，通过转子的连续旋转，不断 地将热量传给冷空气，可以进一步降低排烟温 度，减少排烟热损失，提高进入炉膛燃烧的空 气温度，以满足锅炉燃烧需要。
5. 柔性接触式密封技术应用
图三：合页式密封滑块运行示意图
5. 柔性接触式密封技术应用
图四：径向密封安装示意图
5. 柔性接触式密封技术应用
• 5.2技术优势 • 采用柔性接触式密封技术，不形成密封间隙。由 于扇形板与径向密封滑块之间没有间隙，没有气 流通过，避免冲刷磨损的问题，密封系统能长期 运行。采用合页弹簧技术，允许空气预热器的转 子在热态运行状态下有一定的圆端面及圆周方向 的变形。柔性接触式密封技术可以自动补偿这样 的变化。自润滑合金高温下干磨擦系数μ＝0.1， 对主轴电机驱动电流影响甚小，增加不超过１Ａ。 另外，检修工艺简化。柔性接触式密封系统采用 工厂化生产，车间组装成单个密封元件,对原有 转子的椭圆度、两端面的平行度、平面度；转子 转动跳动量要求降低。
5. 柔性接触式密封技术应用
• 5.1柔性接触式密封工作原理： • 将扇形板固定在某一合理位置，柔性接触式密 封系统安装在径向转子格仓板上，在未进入扇 形板时，柔性接触式密封滑块高出扇形板 5mm-10mm 。当柔性接触式密封滑块运动到扇 形板下面时，合页式弹簧发生形变。密封滑块 与扇形板接触，形成严密无间隙的密封系统。 当该密封滑块离开扇形板后，合页式弹簧将密 封滑块自动弹起，以此循环进行。图三为合页 式密封滑块运行示意图，图四为径向密封安装 示意图。
• 结束语： • 柔性接触式密封在空预器上的应用，弥补 了非接触式密封组件的不足。改造后空预器在 运行过程中，整套密封装置不会对空预器的正 常运行造成任何不良影响，密封装置不会发生 碰、卡现象。通过石横电厂两台锅炉密封的改 造来看，改造前空预器漏风率约在12%，改造 后均能达到设计要求参数以内。空预器在改造 后的一年内运行漏风率≤6%。一个大修周期内 漏风率（5-6年内）可控制在8%左右。“空预 器柔性接触式密封技术”，较好地解决了空气 预热器密封问题，具有重要的实际意义，将会 得到更大的推广应用。
4. 空预器的漏风的影响
• •
4.1按照一般推导公式，空预器漏风率增加1%，锅炉效 率降低0.04%，同时风机电耗升高0.046%。一般情况下携带 泄漏是是不可调的，所以人们把治理重点放在直接泄漏上， 直接泄漏取决于密封间隙和空预器阻力，而提升机构的提 升杆因密封填料处漏风产生腐蚀，而又不能及时更换填料 以至发生提升杆卡涩，从而造成机械传动机构过载致使减 速机损毁和联轴器损坏，有时探头脱落无法及时更换，缺 少备品配件等，致使空预器密封间隙自动控制装置故障率 较高，运行人员被迫将其改为手动调整或把间隙提升至最 大运行，也就出现漏风率升高。往往空预器堵塞也会加剧 空预器的漏风，而空预器堵塞则是出现低温腐蚀造成的积 灰引起。因此一般锅炉的排烟温度控制比较严，尽量高于 烟气露点（即从空预器进风温度和排烟温度求出的数学平 均值），所以在空预器前设置暖凤器。由于近年来锅炉负 荷率普遍偏低，当电负荷低于70%以下时，排烟温度一般经 常低于设计温度，尤其是汽轮机通流部分
2.2空预器的结构以及扇形板密封
• 空气空预器主要由转子、蓄热元件、 壳体、梁、扇形板、烟风道、密封系统、 控制系统、驱动装置、轴承、润滑系统、 吹灰和清洗装置组成。转子采用模数仓 格式结构，全部蓄热元件分装在24（36 或48）个扇形仓格内（见图1）。蓄热元 件按高度分为热端（材质为碳钢）、冷 端（材质为Corten考登钢），另外有的空 预器在热端上部留有一定度高的备用空 间（也称未来层，未来层的启用可使排 烟温度下降10℃）。
• 3.1空预器热态运行时，由于转子内部存在着热 交换，上部平均温度高，下部平均温度低，因 此会产生“蘑菇状”变形。此外，转子还会产 生轴向膨胀（见图2），以及下梁向下弯曲变 形。如果冷态时密封间隙没有正确调整好，那 么在热态情况下有的地方间隙就会增大（如热 端外侧），有的地方间隙就会减小（如冷端外 侧），不但会造成大量泄漏，而且会发生严重 摩擦，甚至卡涩跳闸。
5. 柔性接触式密封技术应用
• 5.3改造后漏风率试验 • 改造项目完成后邀请山东电力研究院专 家来石横电厂进行了改造后的漏风率试 验。#1、#2炉空预器漏风率试验结果见 表1、表2。
序号
项目名称
单 位
改造前数据
改造后数据
1来自百度文库
试验时间
2009年4月9日
2009年7月22日
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
以300MW机组为例；转子上部 边沿的极限变形量为30mm转子半径 5 米，按三角型面积公式计算一块扇 型板就可以形成0.075 平方米的漏风 面积,如果能测量空预器转子外沿的 变形量，并根据测量的变形量控制机 械升降机构提升扇型板上下动作来补 偿变形间隙，这样就可以大幅度降低 空预器的漏风率。
3.空预器的漏风
调节机构
导向轴承 中心密封筒
上梁
热端扇形板 轴向密封装置
径向密封片
冷态
热态
冷端扇形板 下梁
推力轴承
图2 空预器热态轴向膨胀示意图
空预器的结构特点其漏风形式可 分为直接泄漏和携带泄漏两种
• 直接泄漏是通过密封 • 和密封面流入烟气侧 的那部分空气量，它 是由于空气和烟气间 存在着静压差的结果。 通过密封系统的泄漏 量与静压差的平方根 直接成正比，同时也 与流体的密度有关系。 携带泄漏是当转子从 烟气侧到空气侧和从 空气侧到烟气侧通过 时，存在于转子中的 那部分泄漏量。携带 泄漏的数量取决于转 子的高度、直径和转 子的速度，携带泄漏 的漏风量在2%左右 是基本固定的。
空预器密封的分类
空预器的密封分为径向、环向、轴向密封三种： 径向密封主要用于防止空气从空气侧穿过转子与扇形板 之间的密封区漏入烟气侧。径向密封由扇形板与径向密封片 构成，对于热端径向密封，多设计采用能跟踪转子热变形的 自动控制系统，使得密封间隙始终维持在很小的范围内。 在转子外圈上下两端还设有环向（亦称旁路、周向）密 封装置，防止烟气或空气在转子与壳体之间“短路”，同时 它作为轴向密封的第一道防线，也起到了一定的密封作用。 轴向密封是当环向密封不严时，防止空气沿转子外圆与 外壳的间隙漏入烟气侧，一般用折角板密封，可以消除二次 漏风。它作为轴向密封的第二道防线，对减少漏风起着辅助 的作用。
参数平均值 A侧 319 80 42 150 358 76 44 160 359 B侧
6
7 8 9 10
AH出口烟气温度
AH烟气侧差压 氧量进/出口平均值 进/出口过剩空气系数 漏风率
℃
Pa % / %
133
1354 4.55/5.46 1.2766/1.3514 5.27
132
1494 4.75/4.68 1.2923/1.377 5.46
空预器柔性接触式密封浅析
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1、引言
空预器是锅炉的主要部件，是利用锅炉尾部烟气热量 加热燃烧所需空气的一种热交换装置。随着锅炉容量 的增加，受现场条件的限制，目前普遍采用回转式空 气空预器；其特点是比一般预热器紧凑，传热效率能 高达到85～90%，且有自清洗作用；显著缺点为密封 困难，漏风率高，一般空预器设计漏风率投运一年内 ETS 为8%，一年后为12%左右。在当前电力行业飞速发 展，大型机组不断投产的形势下，人们对空预器的漏 风及节能问题越来越关注。