回轉式空氣預熱器徑向密封改造及其經濟性分析

劉鴻

(廣東粵華發電有限責任公司，廣州　510731)

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回轉式空氣預熱器徑向密封改造及其經濟性分析

劉鴻

(廣東粵華發電有限責任公司，廣州510731)

摘要：分析了廣東粵華發電有限責任公司#5，#6鍋爐回轉式空氣預熱器漏風率過大的原因，針對空氣預熱器徑向密封片存在的弊端和傳熱元件換熱的特點，提出了徑向密封改造方案。改造后，空氣預熱器漏風率下降明顯，經濟效益顯著。

關鍵詞：回轉式空氣預熱器；漏風率；徑向密封片；扇形板；經濟性

0引言

廣東粵華發電有限責任公司(以下簡稱粵華發電公司)#5，#6鍋爐為上海鍋爐廠有限公司設計制造的1 025 t/h亞臨界壓力一次中間再熱UP型直流鍋爐。為配合機組選擇性催化還原(SCR)脫硝改造，#5，#6鍋爐分別于2012年7月、2013年3月完成了空氣預熱器(以下簡稱空預器)改造，換為東方鍋爐(集團)股份有限公司生產的LPA10320/2500型回轉式空預器，采用三分倉形式，轉子模數倉格為48倉，傳熱元件高2 500 mm，分3層設計，徑向密封片采用單片直板式密封片。空預器改造投運后漏風率嚴重偏高，#5鍋爐A，B空預器漏風率分別為13.670%，13.300%[1]，#6鍋爐A，B空預器漏風率分別為13.090%，11.150%[2]。

針對漏風率高出設計值的問題，粵華發電公司重新調整了密封間隙，消除了動、靜結合處存在的漏風點，漏風率雖略有下降，但對比設計目標值及同級別機組空預器的漏風率仍然嚴重偏高，不利于機組的經濟運行。因此，需找出空預器漏風率過高的原因，并結合原因對設備進行改造，使漏風率降到設計值，確保機組的經濟運行。

1漏風率過高原因分析

回轉式空預器的漏風主要有攜帶漏風和密封漏風。攜帶漏風是由于換熱面的轉動將留存在傳熱元件流通截面的空氣帶入煙氣中，或將留存的煙氣帶入空氣中，這部分漏風不可避免。密封漏風是由于動、靜部件之間存在間隙，且空預器運行時，煙氣自上而下流動，空氣自下而上流動，使整個空預器上部溫度高，下部溫度低，在自重作用下產生蘑菇狀變形，使各部分間隙在熱態工況下發生變化。同時，空預器位于鍋爐風煙系統的進口和出口，空氣側為正壓，煙氣側為負壓，二者之間存在較大的壓力差，在壓差的作用下，動、靜部件之間的間隙就會產生漏風。為此，空預器設有徑向、軸向及旁路3項密封。

徑向密封用于防止轉子上、下端面與扇形板動、靜部件之間因壓力不同而造成漏風，這部分漏風約占總漏風量的60%～70%[3]；旁路密封是為了防止氣流不經過空預器換熱面而直接從轉子一端流向另一端；軸向密封是用來抑制已通過旁路密封的空氣沿著轉子殼體直筒部分的環形間隙流向煙氣側。從密封片的檢查情況看，軸向密封片、旁路密封片均有摩擦痕跡，即軸向、旁路密封間隙合適，同一條軸承上的徑向密封片則部分有摩擦痕跡，部分沒有摩擦痕跡，這是由于熱態下空預器發生蘑菇變形后，徑向密封存在間隙，且由于徑向密封片采用單片直密封，對空預器變形后產生的間隙沒有任何補償密封。綜上所述，徑向密封處的漏風是造成漏風率過大的主要原因。

2徑向密封改造

2.1徑向密封片改造

#5，#6鍋爐空預器的徑向密封片為一道直板密封片，采用厚度為1.5 mm的耐腐蝕鋼板制成，沿長度方向分成4段，用螺栓固定在模數倉格的徑向隔板上。徑向密封間隙的大小通過改變徑向密封片的高低來調整，如圖1所示。這種直板密封片碰磨阻力大，與扇形板必須留有一定縫隙，不能直接碰磨，否則會引起空預器運行阻力過大，電流升高，嚴重時會造成空預器在運行中跳閘，機組被迫停運，故該密封片密封性能差。

針對該密封片存在的弊端，在無法改變空預器本體結構的情況下，對徑向密封片進行改造。改造主要采用補償式原理和軟性碰磨原理。補償式原理是在原有徑向密封片的基礎上加裝2道輔助(軟性)徑向密封片，安裝在徑向隔板的另一側。軟性碰磨原理是加裝彈性良好的輔助徑向密封片，由鋼板制成，厚度為1.5 mm，與扇形板密封相比為傾斜式密封，故與扇形板的碰磨阻力小。密封片允許與扇形板碰磨運行，為此，在保持主徑向密封片設計密封間隙不變的情況下，在密封間隙值大于2 mm時，輔助徑向密封片時高出2 mm安裝；密封間隙值小于2 mm時，輔助徑向密封片與主徑向密封片平齊安裝。即在原徑向密封間隙大于2 mm時，輔助徑向密封片與扇形板的間隙比主徑向密封片與扇形板的間隙小2 mm，輔助徑向密封片作為主密封片的有效補償密封，如圖2所示。

圖1　徑向密封片改造前

圖2　徑向密封片改造后

2.2扇形板調整

空預器3塊扇形板將其分為3個獨立的倉格，煙氣、二次風、一次風分別從各自倉格流出。根據轉子轉向，傳熱元件經過的路線為：煙氣→二次風→一次風→煙氣。傳熱元件首先在煙氣倉被高溫煙氣加熱，隨后進入二次風倉進行換熱，冷卻后的煙氣繼續進入一次風倉換熱，最后進入煙氣倉重新加熱。從空預器傳熱元件的換熱原理可以看出，傳熱元件在煙氣倉與二次風倉的扇形板處溫度最高，故其膨脹量最大，變形量也最大；傳熱元件在一次風倉與煙氣倉的扇形板處溫度最低，其膨脹量最小，變形量也最小。這就造成了對徑向密封間隙要求不一的情況。#5，#6鍋爐空預器在安裝時將3塊扇形板調平，即冷態下3個倉的徑向密封間隙值一致，但在調整徑向密封間隙時，為防止熱態工況下碰磨，則以煙氣倉與二次風倉處的徑向密封間隙作為基準，這就造成了熱態工況下一次風倉與煙氣倉處的扇形板存在漏風，且由于一次風壓最高，煙氣倉為負壓，此處的漏風動力最大，產生的漏風量大。為測出熱態工況下不同的徑向密封間隙值，提前在扇形板邊緣處焊上一塊尖形板，讓其在熱態時與轉子充分碰磨，冷態下再測出各塊碰磨片的間隙值，此間隙值即為空預器實際要求的徑向密封間隙值。根據碰磨片測出的數值，#6鍋爐在大修期間將一次風倉與煙氣倉冷端扇形板末端提高2 mm，即密封間隙縮小2 mm；將一次風倉與煙氣倉熱端扇形板頭部降低1 mm，即密封間隙縮小1 mm。

3經濟性分析

在#6鍋爐進行徑向密封改造后，A，B空預器的漏風率為5.130%和5.360%[4]，比改造前分別降低了7.960%和5.790%，平均降低6.875%。

參照《300 MW火電機組節能對標指導手冊》：空預器漏風率每變化1%，影響供電煤耗0.21g/(kW·h)[5]。#6鍋爐A，B空預器徑向密封改造后可降低煤耗0.21×6.875%×100≈1.44g/(kW·h)。

按#5，#6鍋爐2014年的發電量3.30 TW·h計算，預測#5，#6鍋爐空預器改造后年節煤量為1.44×10-6×3.30×109=4 752(t)，標準煤價按667元/t計算，可節約成本667×4 752÷10 000=316.96(萬元)。

4結束語

粵華發電公司通過對#6鍋爐空預器徑向密封進行改造，解決了空預器長期漏風率過大的問題，鍋爐效率提高，經濟效益明顯。該空預器徑向密封改造技術具有一定的推廣性，適用于同類型空預器。

參考文獻：

[1]馮曉鳴．廣東粵華發電有限責任公司#5鍋爐脫硝性能驗收試驗報告[R]．廣州：廣東電網公司電力科學研究院，2014．

[2]陳磊．廣東粵華發電有限責任公司#6鍋爐脫硝性能驗收試驗報告[R]．廣州：廣東電網公司電力科學研究院，2013.

[3]夏志新，李曉明．電站鍋爐空氣預熱器柔性密封改造及經濟性分析[J]．中國科技博覽，2013(30)：568-569.

[4]武學謙．廣東粵華發電有限責任公司#6鍋爐低NOx燃燒器改造后熱態試驗報告[R].煙臺：龍源電力技術股份有限公司，2015.

[5]中國電力投資集團公司.300 MW火電機組節能對標指導手冊[M]．北京：中國電力出版社．2008.

(本文責編：弋洋)

收稿日期：2015-12-21；修回日期：2016-05-17

中圖分類號：TK 223.34

文獻標志碼：B

文章編號：1674-1951(2016)05-0036-02

作者簡介：

劉鴻(1980—)，男，廣東汕尾人，工程師，從事發電廠鍋爐檢修及設備管理工作(E-mail:81537319@qq.com)。