容克式空气预热器漏风治理

   摘要：江油电厂1 004 t/h 锅炉采用传统的容克式空气预热器，径向和轴向密封均采用“单道密封”，即任一时刻扇形密封挡板和轴向密封挡板处只有一道密封片掠过，加之漏风控制系统不能正常工作，漏风率大且随运行时间长增幅大，采用 豪顿华工程有限公司的 VN设计技术改造后，空气预热器的漏风得到极大程度治理，有力地 提高了锅炉运行的安全经济性。

   容克式空气预热器由于具有结构紧凑、占地面积小、节省钢材和可简化锅炉尾部受热面布置等诸多优点而被大容量电站锅炉广泛采用，然而容克式空气预热器最大的缺点之一就是漏风率偏大。
   江油电厂 2×330 MW 机组 1 004 t/h 锅炉采用的空气预热器就是传统的三分仓容克式空预 器，其型号为29VIT68／62，其径向和轴向密封均采用“单道密封”，并配有漏风控制系统 (LCS)，在锅炉 MCR 工况时设计漏风率为7.5%。自1990年和1991年两台机组相继投运以来，锅炉空预器漏风率均高于设计值。近年来，随着机组运行时间的增长，空预器漏风日趋严重，对锅炉的安全经济运行构成严重威胁。
   1漏风的原因分析
   1) 由于转子转动，必然会将格仓中的空气带入烟气中而形成携带漏风。
   2) 由于转子转动，动静之间必然存在间隙，烟气侧为负压，空气侧为正压，因此由压差的存在而使空气漏向烟气负压侧而形成直接漏风。
   ①空预器漏风控制系统(LCS)一直工作不正常，运行中热端扇形密封挡板不能自动跟踪转子的蘑菇状变形以减小漏风间隙，而且带灰空气漏向烟气侧时造成扇形密封挡板严重磨损，进一步增大了漏风间隙，而漏风量的大小与漏风区域面积成正比，因此空预器漏风剧增。
   ②由于锅炉燃用热值低、灰份高的广旺贫煤和空预器换热元件特别是低温段换热元件的低温腐蚀等原因，造成空预器换热元件积灰、堵灰严重，流道堵塞后增大了流通阻力，造成空气侧与烟气侧压差增大，而漏风量的大小与压差的平方根成正比，因此堵灰又加剧漏风。

   2漏风治理措施

   1)漏风治理措施的探索。空预器配有漏风控制系统(LCS)，由于扇形密封挡板可以调节，在空预器外壳和可调扇形密封挡板之间设有滑片密封条。长时间运行后，这些密封条被磨损，形成一条缝隙，使空气和灰尘可以在扇形密封挡板背后通过，这样一方面增加了空预器的漏风，另一方面随着灰尘的积累，限制了扇形密封挡板的移动。因此，从其工作环境就决定了空预器漏风控制系统(LCS)工作的不可靠性，换句话说，投入大量人力、物力恢复漏风控制系统(LCS)得不偿失。
   相反，豪顿华工程有限公司的容克式空预器VN设计技术则取消漏风控制系统(LCS)，在扇形密封挡板、轴向密封挡板和外壳之间焊接新的板条，将扇形密封挡板和轴向密封挡板固定在某一位置，形成完整的焊接结构，从而消除了二次漏风的可能。当然，在固定之前应预先计算出扇形密封挡板和轴向密封挡板固定的位置，以保证在任何负荷情况下扇形密封挡板和轴向密封挡板均能适应转子热态变形。同时，采用“双道密封”来加强现有空预器的径向和轴向密封效果，它是通过加倍掠过径向轴向密封板上的密封片的数量来实现的。这样，烟气空气流压力之间有一个中间压力，使得两股气流之间压差减小一半，也可以理解为迷宫式的“双道密封”增大了空气流向(漏向)烟气侧的流动阻力，这样可以有效地降低漏风率。
   经反复研究、比较，决定采用豪顿华工程有限公司的 VN 设计技术对容克式空预器密封系统进行改造，以控制空预器的漏风。
   2) 利用空预器换热元件已到使用寿命应全部更换的机会，委托豪顿华工程有限公司采用其容克式空预器的VN设计技术，以锅炉在燃用广旺煤并掺烧4 000 Nm3／h天然气的 M CR 工况为改造设计基础进行改造设计。
   ①改造前后设计参数对比(见表1)；

  ②改造前后换热元件变化的对比(见表2)；

 

   ③取消漏风控制系统(LCS)，固定所有的扇形密封板、轴向密封板，并加装二次径向隔板， 使径向和轴向密封片加倍；
   ④根据转子隔仓变化选用豪顿华工程有限公司换热元件板型重新设计换热元件外形尺寸；
   ⑤因扇形板和热端中心筒密封盘的重量转移到上连接板上，因此取消四根悬吊螺杆，将热端中心筒密封盘固定在上连接板上，并把中心筒密封盘轴封焊死。
   3) 校核推力轴承承载能力。空气预热器底部推力轴承为 45 BV 型可倾瓦式滑动轴承，其承载能力为 263 083 kg，即 263
   t。改造前空气预热器转子重量为  190 t，改造后转子重量 为 200 t，比推力轴承设计的最大支撑重量低得多，因此不会影响轴承使用。

   3漏风治理经济性分析

   由于改造前后锅炉使用的燃料等条件不可能完全相同，以下仅以机 组在空预器改造前后满 负荷工况下作粗略对比分析。
   1) 空预器改造前后满负荷工况下主要性能参数比较(见表3)

   2) 空预器换热元件已到使用寿命，库房内换热元件备件已用完，此时进行空气预热器改造 即改造了密封装置，又更换了换热元件，可谓一举两得。
   3) 漏风率降低，可保护锅炉燃烧氧量充足，减少锅炉不完全燃烧热损失和排烟热损失，排烟温度降低了19℃，锅炉效率大致提高1%，每年可节约标煤7 200 t。同时，热风温度 提高了30 ℃，有力地保证了广旺贫煤的着火和稳定燃烧。
   4) 漏风率降低，减少了空气和烟气流量，降低送风机、引风机电耗 300kW·h，每年大约可节省厂用电180万kW·h，同时也避免了因风机出力不足而影响整台机组的出力。
   5) 漏风率降低，减少了空预器出口烟气流量，降低了烟气流速，从而使静电除尘器的效率增加，同时所有在空预器下游的设备磨损降低，其维修、维护量大大减少。
   6) 对空预器本身，漏风率减小，空气侧漏向烟气侧的流量下降，流速降低，各易磨损件的 寿命也延长，维修、维护工作量减少。
   7) 取消漏风控制系统(LCS)，径向滑片密封条、轴向正滑片密封条、各密封挡板的位置校正等维修工作可完全取消，简化了检修工作，同时减少了空预器的检修工作量。