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關(guān)于回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)問題的分析及防治措施

2013-04-29 01:44潘秋洪
關(guān)鍵詞:漏風(fēng)防治措施

潘秋洪

摘要:空預(yù)器是火力發(fā)電廠鍋爐設(shè)備中的重要組成部分,它是一種利用鍋爐尾部煙氣的熱量來加熱燃燒所需空氣,以提高鍋爐效率的熱交換裝置。本文主要介紹了回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的工作原理,同時(shí)對空預(yù)器的漏風(fēng)現(xiàn)象進(jìn)行分析,并提出了相關(guān)防治措施。

關(guān)鍵詞:回轉(zhuǎn)式空預(yù)器 漏風(fēng) 防治措施

一、前言

中國是電力生產(chǎn)與消費(fèi)大國,年發(fā)電量位居世界第二位,而電力工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性發(fā)展和節(jié)能降耗的大力提倡,對電廠經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)行提出了更高的要求??疹A(yù)器作為火電廠的重要設(shè)備之一,其運(yùn)行效益對整個(gè)發(fā)電作業(yè)起著舉足輕重的作用。

近年來,我國新建的大型、超大型火電機(jī)組基本都采用回轉(zhuǎn)式空預(yù)器,它具有傳熱密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、耐腐蝕、壽命長、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。但由于回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的先天結(jié)構(gòu)決定其不可避免的存在不同程度的漏風(fēng)情況,大部分漏風(fēng)率在10%左右,也有部分空預(yù)器的漏風(fēng)率在20%以上??疹A(yù)器漏風(fēng)使得送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的出力大增,增加了能耗。嚴(yán)重時(shí),造成送入爐膛的風(fēng)量不足,導(dǎo)致鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行,影響機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的運(yùn)行。因此,對漏風(fēng)控制的研究是一項(xiàng)十分重要的課題。以下就回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)問題展開探討。

二、回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的工作原理

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器按倉位劃分為:三分倉、四分倉;按動、靜部分劃分為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)式、風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)式。目前通常采用的是受熱面旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn))式預(yù)熱器,該類型代表是三分倉容克式空預(yù)器。預(yù)熱器主要部件有:轉(zhuǎn)子(受熱面布置其上)、主軸與軸承裝置、傳動裝置、密封裝置、罩殼五大部分。

容克式空預(yù)器密封裝置配有徑向密封,圓周旁路密封和軸向密封。徑向密封通過布置在煙氣與空氣通道之間密封區(qū)的扇形密封板來實(shí)現(xiàn),上部扇形密封板內(nèi)側(cè)支撐在上軸;下部徑向密封板由于轉(zhuǎn)子特定變形,只要冷態(tài)預(yù)留適當(dāng)?shù)拿芊忾g隙,熱態(tài)時(shí)間隙自然閉合。圓周旁路密封是通過布置在上下封板的圓周方向,與轉(zhuǎn)子圓周方向的密封圈形成密封,其密封間隙在熱態(tài)時(shí)是閉合的。軸向密封布置在與徑向密封相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子與外殼之間的通道中,它有效阻擋從圓周方向的空氣漏向煙氣。

三、空預(yù)器本體漏風(fēng)檢測

容克式空氣預(yù)熱器動、靜部件之間存在間隙是漏風(fēng)渠道。因?yàn)榭諝鈧?cè)壓力高,煙氣側(cè)壓力低,二者之間存在壓差,便是漏風(fēng)動力。壓差和間隙兩者造成的漏風(fēng)稱為直接漏風(fēng)。另一種攜帶漏風(fēng),是由于轉(zhuǎn)子內(nèi)具有一定的容積,當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),必定攜帶一部分氣體進(jìn)入另一側(cè)形成的漏風(fēng)。漏風(fēng)成因基本是受熱面、密封部位磨損或轉(zhuǎn)子、密封面熱變形等情況。與汽機(jī)側(cè)真空檢漏不同,目前通過試驗(yàn)檢測確定漏點(diǎn)位置尚不可能;但許多情況下可以通過檢測漏風(fēng),并采用排查、對比方法大致確定漏風(fēng)位置。通??疹A(yù)器進(jìn)出口煙道設(shè)計(jì)有氧量監(jiān)測點(diǎn)。一般情況下,空預(yù)器作為鍋爐側(cè)重要輔機(jī)需定期進(jìn)行漏風(fēng)測試:測試采用高精度氧表同步監(jiān)測預(yù)熱器進(jìn)/出口煙氣含氧量,再進(jìn)行匯總計(jì)算。當(dāng)漏風(fēng)超標(biāo)時(shí),可分析煙風(fēng)系統(tǒng)輔機(jī)運(yùn)行狀況查找原因。

四、回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)問題分析及防治措施

(一)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)問題的分析

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器是大中型電站鍋爐常用的尾部換熱設(shè)備,當(dāng)前被國內(nèi)300MW及以上燃煤機(jī)組鍋爐普遍采用。但回轉(zhuǎn)式空預(yù)器具有高漏風(fēng)率的致命缺點(diǎn)。當(dāng)過多的空氣漏入煙氣側(cè)時(shí),它不僅使送、引風(fēng)機(jī)電耗和排煙損失增大,影響電廠的經(jīng)濟(jì)指標(biāo);有時(shí)還會因引風(fēng)量不足而迫使機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行,影響整個(gè)機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)性。

(二)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)防治措施

針對空預(yù)器漏風(fēng)形成的原因及特點(diǎn),主要研究如何最大限度地降低空預(yù)器直接漏風(fēng)。直接漏風(fēng)的原因是:(1)空氣側(cè)壓力高,煙氣側(cè)壓力低;(2)二者之間存在壓力差和動靜部件之間存在漏風(fēng)間隙。所以漏風(fēng)防治的具體措施有以下幾點(diǎn)內(nèi)容:

1、減小徑向漏風(fēng):空預(yù)器在熱態(tài)下,熱端溫度高,轉(zhuǎn)子徑向膨脹大,冷端溫度低,徑向膨脹小,同時(shí)中心軸向上膨脹熱端相對膨脹多,轉(zhuǎn)子形成蘑菇狀變形,從而導(dǎo)致大量漏風(fēng)。在大型火電機(jī)組中,徑向漏風(fēng)約占總漏風(fēng)的60%~70%,而徑向熱端漏風(fēng)又占徑向漏風(fēng)總量的50%,因此徑向漏風(fēng)是回轉(zhuǎn)式空預(yù)器密封不嚴(yán)造成漏風(fēng)的主要問題。對徑向漏風(fēng)可采取以下措施:

(1)對空預(yù)器的熱端,除了增加徑向密封板片外,在熱端徑向密封片的上方,設(shè)置可彎曲扇形板控制系統(tǒng),動態(tài)跟蹤轉(zhuǎn)子變形,以隔離煙氣和空氣,從而達(dá)到消除漏風(fēng)的目的。對冷端徑向密封也采用徑向密封片,這與熱端徑向密封結(jié)構(gòu)相近。但其扇形板不彎曲、不可調(diào),所以常采用冷態(tài)預(yù)調(diào)的辦法,使轉(zhuǎn)子在熱態(tài)變形后仍可獲得滿意的密封間隙。

(2)冷熱端徑向密封片可采用雙徑向密封系統(tǒng)。就是任何時(shí)候都有兩道徑向密封片與扇形板相接觸。由于徑向漏風(fēng)是由于空氣側(cè)和煙氣側(cè)存在的壓差造成,在工況相同,漏風(fēng)間隙也相同的情況下,采用雙密封結(jié)構(gòu),空氣先由空氣側(cè)泄漏到過渡區(qū),再由過渡區(qū)泄漏到煙氣側(cè),就可以把泄漏壓差降低一半,漏風(fēng)率降低30%左右。

(3)從本體結(jié)構(gòu)入手,采用變形較小的副轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu);采用柔性可自動彎曲扇形板結(jié)構(gòu),在溫度變化時(shí),扇形板本身隨溫度的變化自動變形,以適應(yīng)轉(zhuǎn)子的熱態(tài)變形,從而保證密封間隙。該方法對扇形板的材料及結(jié)構(gòu)有特殊要求,目前國內(nèi)幾乎沒有應(yīng)用。

2、減小軸向漏風(fēng):由于軸向密封間隙調(diào)整不合理,不能適應(yīng)轉(zhuǎn)子不規(guī)則蘑菇狀變形,會造成軸向漏風(fēng)。密封間隙偏小處.易造成密封部件的磨損,間隙偏大處漏風(fēng)增大。采用和冷端徑向漏風(fēng)相同的處理辦法。在冷態(tài)時(shí)進(jìn)行軸向密封調(diào)整,使在轉(zhuǎn)子熱態(tài)變形后仍可獲得滿意的密封間隙;并根據(jù)安裝數(shù)據(jù)時(shí)常進(jìn)行調(diào)整,停機(jī)時(shí)進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)間隙超標(biāo),及時(shí)調(diào)整。同時(shí),可以采用雙軸向密封片,使任何時(shí)候都有兩道軸向密封片與軸向密封板相接觸,從而可以減小漏風(fēng)。

3、減小其它部分漏風(fēng):對靜密封,可采用雙靜密封片,在扇形板和軸向密封板兩側(cè)都布置雙靜密封,這樣可以減小空氣向煙氣側(cè)泄漏,還可以防止空氣從導(dǎo)向端軸處向外泄漏,減輕空氣密封裝置的負(fù)擔(dān)。中心筒密封是靜密封的一部分,采用雙靜密封片也可大大降低中心筒漏風(fēng)。對冷端旁路密封及扇形板靜密封,也要時(shí)常檢查,堅(jiān)持損壞后及時(shí)更換的原則。同時(shí)按照冷熱端預(yù)留間隙數(shù)進(jìn)行調(diào)整,使用旁路密封片堅(jiān)持二片疊疊交叉形式進(jìn)行安裝。

4、減小堵灰的影響:空預(yù)器,特別是低溫段換熱元件,由于低溫腐蝕等原因,容易造成換熱元件積灰、堵灰嚴(yán)重。流道堵塞,會增大流通阻力,造成空氣側(cè)與煙氣側(cè)壓差增大,從而加劇漏風(fēng)。因此要減小空預(yù)器的漏風(fēng),還必須結(jié)合空預(yù)器防止腐蝕、堵灰的具體措施。處理堵灰的有效辦法有:盡量減少空預(yù)器的低溫腐蝕,防止低溫腐蝕與堵灰的相互影響;采用合理的吹灰方式,對空預(yù)器定期進(jìn)行吹掃,大修中認(rèn)真清理波形板中積灰,使受熱面保持清潔;在不影響換熱效果的前提下,改變空預(yù)器內(nèi)波紋板的配置方式,使氣流分布均勻;恰當(dāng)增大波紋板的間隙,也能達(dá)到防止冷端受熱面積灰和堵塞的目的。

五、結(jié)束語

空預(yù)器漏風(fēng)嚴(yán)重影響鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,造成電廠機(jī)組的供電煤耗增加,能源的浪費(fèi),降低空預(yù)器漏風(fēng)率,成為火力發(fā)電提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能減排的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文通過介紹分析我國目前火力發(fā)電廠空預(yù)器的運(yùn)行狀況及工作機(jī)理,并針對空預(yù)器的漏風(fēng)產(chǎn)生原因提出了相應(yīng)的解決措施,從而提高了鍋爐設(shè)備的運(yùn)行效益,為企業(yè)創(chuàng)造更大利潤。

參考文獻(xiàn):

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[4] 張長偉,朱利軍.300MW電站空預(yù)器漏風(fēng)分析與治理[J].科技資訊,2009(03).

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