回转式空气预热器的漏风分析及改造.pdf

回转式空气预热器的漏风分析及改造 * 窦 斗 1 张大勇 2 侯建华 3 1 . 内蒙古丰泰发电有限公司, 呼和浩特 010030 ; 2 . 内蒙古岱海发电有限公司, 内蒙古 凉城 013750 ; 3内蒙古国电能源投资公司准格尔友谊电厂, 内蒙古 鄂尔多斯 017000 摘 要 对回转式空气预热器漏风率偏大的形成原因及影响因素进行分析, 提出技术改造方案。实 施该方案后, 降低了回转式空气预热器的漏风率, 改善了空气预热器的换热和流通阻力性能, 提高 了锅炉及机组运行的经济性。 关键词 空气预热器; 漏风率; 密封; 改造 0 引言 回转式空气预热器因结构紧凑, 外形尺寸小, 钢 材消耗量小, 受烟气腐蚀危险性小等优点, 被大型电 站广泛应用。本文对回转式空气预热器漏风率偏大 的形成原因及影响因素进行分析, 提出了技术改造方 案并实施, 降低回转式空气预热器的漏风率, 提高了 锅炉及机组运行的经济性。 1 漏风存在问题分析 丰泰 200 MW 机组, 锅炉配备空气预热器为 26. 5- VIT - S MR。 经过多次对设备检查、 试验及 分析, 认为存在以下问题 1 . 1 空气预热器间隙自动调整装置不能正常投入 自动装置探测部分为平面检测线圈, 采用涡流 探测原理测量径向密封间隙, 自动装置根据测量值 自动控制热端扇形板上台或下降, 以保证空气预热 器漏风在设计值范围内。因平面检测线圈及前置放 大镜在高温下难以正常工作, 运行中经常损坏, 造成 间隙自动调整装置不能正常投入。机组正常运行时 热端扇形板与转子径向密封的间隙达不到设计要 求。另外, 控制装置设计功能不完善, 缺乏应有的保 护功能, 一旦控制装置失灵易造成空气预热器卡死、 密封片损坏或间隙调整到最大位置, 使漏风增大。 1 . 2 固定密封使用寿命短 固定密封为热端扇形板与钢梁之间的密封, 由 两块厚度为 6mm 的 12Cr1 MoV钢板搭接而成, 一块 采用螺栓紧固在扇形板上, 另一块紧固在钢梁上, 保 证热端扇形板能上下移动, 隔绝热风向烟气侧泄漏。 因烟风侧的差压大, 且热风中含有灰尘, 热风向烟气 侧泄漏的同时, 使固定密封磨损, 特别是一次风与烟 气侧的固定密封只使用 3 4个月就磨出孔洞, 使漏 风巨增。 1 . 3 下部径向密封间隙过大 在运行中, 高温烟气从上而下流动, 而冷空气从 下而上流动, 形成转子上部温度高, 下部温度低, 其 径向隔热板膨胀量同样出现上部大于下部, 加之转 子受热后其刚性会出现一定的下降, 最终使转子形 成 蘑菇状 变形。我们利用停炉机会测试冷态下 的三向密封间隙分别为 径向密封靠中心上端为 9mm, 下端为 13 mm; 轴向密封热端为 18 . 5 mm, 冷 端为 11mm; 环向密封热端为 10 mm, 冷端为5 mm。 以上间隙大大超过了厂家给定的设计值。从环向密 封的几个测点所测数据可以判断, 空气预热器的 T 字钢椭圆度也较大。同时测得下部径向密封片预留 空气预热器转子热态时的变形间隙, 实际外侧预留 为 40mm, 预留值偏大, 这是一个主要漏风点。 1 . 4 部分静密封设计欠佳 空气预热器扇形板和轴向圆弧板的静密封设计 原为单侧动、 静贴紧密封结构形式, 由于热态运行时 静密封压板螺丝受热膨胀, 使静密封压板发生松动而 产生间隙, 在间隙处不断有含尘高压风通过吹损静密 封板, 使密封间隙进一步增大, 促使漏风逐步增加。 1 . 5预热器传热元件堵灰严重 由于空气预热器除灰是选用蒸汽吹灰装置, 从 运行情况看, 蒸汽吹灰效果不理想, 每次停炉检修均 10 2010年 3月 第 11卷第 1期 包头职业技术学院学报 JOURNAL OF BAOTOU VOCATIONAL TECHN ICAL COLLEGE M arch. 2010 Vo1. 11. No . 1 *收稿日期 2010- 01- 05 作者简介 窦斗 1966- , 男, 内蒙古丰泰发电有限公司工程师, 主要从事电厂生产管理工作。 发现冷端受热面积灰较严重, 其堵灰面积约 30 , 这就使得运行中流通截面减少, 流动阻力系数增大, 空气预热器上下进出口风压差增大, 造成漏风率进 一步增大。 2 漏风改造方案 2 . 1 改变仓格结构 将蓄热元件清理后, 新增一块径向隔板, 使仓格 一分为二, 如图 1所示。如果传热元件使用寿命已 到 剩余板厚热端低于 0. 3mm, 冷端低于 0 . 5mm或 锅炉现采用的燃料堵灰特性与空气预热器波形不匹 配, 则建议此时更换高效的传热元件。 图 1 新增径向隔板 2 . 2 对径向密封改造 2 . 2 . 1 热端径向密封改造 取消间隙自动跟踪调整装置, 对磨损严重的扇 形板进行更换, 对局部磨损出现沟槽的扇形板进行 补焊后车削打磨, 使每块扇形板表面平整光滑。在 新增径向隔板上安装密封片, 使热端径向密封变成 双密封。 2 . 2 . 2 冷端径向密封改造 对磨损严重的扇形板进行更换, 对局部磨损出 现沟槽的扇形板进行补焊后车削打磨, 使每块扇形 板表面平整光滑。在新增径向隔板上安装密封片, 使冷端径向密封变成双密封。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。冷端间隙的控制采用冷态预留热 态弥补的办法 采用 V 形布置 , 采用冷态调整后 焊接固定的方法。即在冷态安装调整时, 冷端内侧 间隙为 0mm, 而外侧预留出一定间隙 热态运行时, 内侧间隙由 0mm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 0mm, 如图 2所示。 1- 热端扇形板, 2- 热端 T 形钢, 3 、9- 弹性旁路密封 片, 4、 8- 连接角钢, 5、 11- 连接法兰, 6 新增端面旁路 密封, 7- 冷端扇形板, 8- 冷端 T 形钢 图 2 冷端 V 形布置 为缩小密封间距, 增加了径向密封道数, 使每侧 密封片达到 48片, 保证在径向扇形板下始终有两道 密封。调整后径向密封间隙为 热端 0mm、 冷端 0 19mm, 将所有径向密封片接头密封焊接, 两端和其 相邻结构件密封焊, 从而消除了固定后密封片之间 缝隙的漏风。 2 . 3 对旁路密封改造 转子上、 下为配合旁路密封也做相应变动。更 换上、 下部 T 字钢, 并在原来弹性旁路密封的基础 上, 将冷、 热端面上增加旁路密封, 使冷、 热端都成为 双道旁路密封, 其结构如图 3 。 1-冷端径向密封片, 2- V形口, 3-静密封, 4-封焊, 5-下梁 图 3 双道旁路密封 对冷、 热段端面 T 加工处理, 提高密封精度, 强化对气流的导向作用, 以减少旁路漏风量, 提高转 子换热效果。在原来的弹性旁路密封的两片密封片 槽口间点焊固定, 消除两片密封片间间隙。在旁路 密封片和扇形板静密封间作密封焊处理。 2 . 4 内环向密封进行改造 更换中心密封片, 对上下密封盘做固定处理, 将 中心筒对中后焊在中间梁上, 保证密封间隙均匀, 消 除密封盘偏心。同时, 将导向端轴部中心筒底部将 11 窦 斗等 回转式空气预热器的漏风分析及改造 上、 下两层填料室全部更换新填料, 有效地解决导向 轴承因下部漏风而长期超温运行的状况。 2 . 5 对轴向密封改造 对磨损严重的轴向密封板进行更换, 对局部磨 损出现沟槽的轴向密封板进行补焊后车削打磨, 使 每块轴向密封板表面平整光滑。针对其密封间距过 大的问题, 相应增加了密封片数量, 使密封道数翻 倍, 在新增径向隔板上安装密封片, 使轴向密封变成 双密封。每侧密封片达到 48片, 保证在轴向圆弧板 下始终有两道密封。安装时, 将所有密封片两端和 其相邻结构密封焊, 如图 4所示。 1- 新增径向密封片, 2- 径向密封片, 3- 轴向密封片, 4 -轴向密封板, 5- 轴向密封板静密封, 6-外壳, 7- 轴向 密封板调节装置 图 4 轴向双道密封改造 3 改造效果分析 回转式空气预热器进行双密封改造后, 对空气预 热器自身部件及锅炉的整体运行性能有一定影响。 3 . 1 对锅炉负荷影响 因为空气预热器漏风量下降, 这样空气预热器 可以和锅炉负荷同步升降, 滞后较小。 3 . 2 对锅炉效率影响 改造后锅炉炉膛的氧量充足, 使锅炉的化学不 完全热损失 Q3和机械不完全热损失 Q4都有所降 低, 使锅炉的效率提高。 3 . 3 对轴承的影响 对支承轴承, 双道密封新加部分转子重量和转 子支承轴承承载能力相比很小 1 2 , 如原空 气预热器设计留有加传热元件空间, 空气预热器支 承轴承设计选型时就已考虑过可能增加重量, 故没 有影响。对导向轴承, 中心端轴漏风减小, 扇形板固 定后不再有空气对扇形板的风压力传导到导向轴承 上, 工作条件有所改善。 3 . 4 对温度的影响 由于增加径向隔板, 同时改成双道密封后计算 惰性区有所增大, 对排烟温度有一定的负面影响。 因为增加径向隔板后将使总传热元件的布置区减 少, 所以会使排烟温度升高 1∀ 左右。 3 . 5 对送、 引风机的影响 因为采用了双道密封后使空气预热器的漏风量 下降很多, 这就减小了送风机的送风量。同时, 漏风 减少也使得烟气量有所下降。这样送、 引风机的电 耗降低, 使整个厂的用电量降低。 3 . 6 对冷段传热元件的影响 混入烟气侧的冷空气减少, 会使排烟温度升高 1 . 5 2∀ 。同时, 使得冷段传热元件的温度有所提 高, 改善空气预热器的低温腐蚀, 增加传热元件使用 寿命, 一定程度上减少了冷段积灰。 4 结论 改造后的空气预热器漏风率明显下降, 煤耗、 一 次风机、 二次风机和引风机电耗及 Q4损失相应降 低, 锅炉烟风系统裕量增加, 特别是一次风机调节幅 度明显好转, 密封片等备件使用寿命提高, 检修费用 和维护工作量降低, 锅炉效率和机组运行经济性提 高较为明显, 锅炉运行的安全性有了保障。解决了 回转式空气空气预热器漏风的问题, 并且达到了节 能降耗的目的。 参考文献 [ 1]练志民. 回转式空气预热器常见问题分析及处理 [ J]. 热 力发电, 2005, 6. [ 2]胡兰海, 赵文军, 张燕飞等. 回转式空气预热器双密封节 能改造 [ J]. 能动力工程, 2005, 2. [ 3]刘贵锋, 孙建波. 双密封技术在回转式空气预热器密封 改造中的应用 [ J]. 热力发电, 2005, 3. [ 4]姜绪木, 魏伟. 回转式空气预热器漏风因素简析 [ J]. 电 站系统工程, 2005, 2 [ 5]李俊, 刘贵锋, 马强. 双密封技术在回转式空气预热器密 封改造中的应用研究 [ J]. 中国电力, 2004, 9. 责任编辑 郭晓勇 12 窦 斗等 回转式空气预热器的漏风分析及改造