丘贈(zèng)榮

（國(guó)能（泉州）熱電有限公司，泉州 362804）

鍋爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（下文簡(jiǎn)稱(chēng)空預(yù)器）在能源產(chǎn)業(yè)中扮演著關(guān)鍵角色，通過(guò)提高熱效率和減少環(huán)境影響來(lái)推動(dòng)工業(yè)進(jìn)程。在空預(yù)器的使用和運(yùn)行中，漏風(fēng)問(wèn)題一直是關(guān)鍵組件的重大挑戰(zhàn)，直接影響著能源生產(chǎn)的效率和環(huán)保性。鍋爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)問(wèn)題較為復(fù)雜，且具有較大的危害，因此有必要對(duì)其原因進(jìn)行詳細(xì)梳理和分析，以采取有效措施對(duì)其進(jìn)行預(yù)防和處理。基于此，文章深入探討回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的根本原因，并提出一系列解決對(duì)策，以提高設(shè)備的性能和可靠性，為清潔、高效的能源生產(chǎn)做出貢獻(xiàn)。

1 鍋爐回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)原因

從現(xiàn)階段鍋爐回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的實(shí)際使用情況來(lái)看，其漏風(fēng)原因主要集中在3 個(gè)方面，即熱膨脹導(dǎo)致漏風(fēng)、攜帶漏風(fēng)、吹灰堵灰和酸霧腐蝕造成漏風(fēng)。實(shí)踐中可能面臨單一原因或者多個(gè)原因共同導(dǎo)致的漏風(fēng)，所以針對(duì)以上3 個(gè)方面原因進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.1 熱膨脹導(dǎo)致直接漏風(fēng)

熱膨脹導(dǎo)致直接漏風(fēng)是回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)問(wèn)題的主要原因，其源于空預(yù)器內(nèi)部的溫度差異，高溫的煙氣端與相對(duì)低溫的一、二次風(fēng)側(cè)的溫度懸殊。當(dāng)高溫?zé)煔饬鹘?jīng)空預(yù)器時(shí)，其熱量傳遞到轉(zhuǎn)子上，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的徑向膨脹。這是物體在受熱時(shí)常見(jiàn)的自然反應(yīng)，金屬構(gòu)件會(huì)在高溫下膨脹，在低溫下收縮。該現(xiàn)象在空預(yù)器中尤為明顯，因?yàn)檫@些構(gòu)件承受著高溫?zé)煔夂偷蜏匾弧⒍物L(fēng)的交替作用。

在高溫環(huán)境下，轉(zhuǎn)子的徑向膨脹較為顯著，而在一、二次風(fēng)側(cè)，轉(zhuǎn)子的膨脹程度相對(duì)較小，產(chǎn)生直接漏風(fēng)問(wèn)題[1]。當(dāng)轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)一、二次風(fēng)側(cè)后，由于其空腔內(nèi)包含空氣，這些空氣會(huì)隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)進(jìn)入煙氣側(cè)。此過(guò)程形成一個(gè)漏風(fēng)通道，高溫?zé)煔夂屠淇諝庀嗷セ旌?，?dǎo)致空預(yù)器產(chǎn)生漏風(fēng)現(xiàn)象。需注意，在高溫環(huán)境下轉(zhuǎn)子可能發(fā)生“蘑菇狀”變形，導(dǎo)致扇形密封板與轉(zhuǎn)子、靜子端面之間產(chǎn)生密封間隙，從而形成一個(gè)三角形的漏風(fēng)區(qū)域。該結(jié)構(gòu)性變化進(jìn)一步加大了直接漏風(fēng)的程度，使得空預(yù)器的漏風(fēng)量明顯增加。因此，熱膨脹是回轉(zhuǎn)式空預(yù)器直接漏風(fēng)的核心原因，在高溫工作條件下尤為顯著。

1.2 攜帶漏風(fēng)

攜帶漏風(fēng)作為回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的固有問(wèn)題，源于其特殊的工作原理。在空預(yù)器運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子緩慢旋轉(zhuǎn)，高溫的煙氣向低溫的一、二次風(fēng)依次傳遞熱量[2]。但是由于機(jī)械設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，轉(zhuǎn)子內(nèi)部存在一些空腔。這些空腔在旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)攜帶一些空氣進(jìn)入煙氣側(cè)，形成攜帶漏風(fēng)。這一現(xiàn)象在回轉(zhuǎn)式空預(yù)器中無(wú)法避免，因此無(wú)法完全消除攜帶漏風(fēng)。

由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度通常較低，攜帶漏風(fēng)的總量相對(duì)有限。盡管攜帶漏風(fēng)量相對(duì)較小，但是它仍然對(duì)空預(yù)器的性能產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。攜帶漏風(fēng)量由空預(yù)器自身結(jié)構(gòu)決定，因此減少攜帶漏風(fēng)的唯一途徑是改進(jìn)設(shè)計(jì)和提高制造工藝，以減少轉(zhuǎn)子內(nèi)部的空氣攜帶。

1.3 吹灰堵灰和酸霧腐蝕造成漏風(fēng)

吹灰堵灰和酸霧腐蝕是導(dǎo)致回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)的重要因素，與鍋爐的運(yùn)行環(huán)境和維護(hù)管理密切相關(guān)。

吹灰堵灰指在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，燃燒產(chǎn)生的飛灰會(huì)在空預(yù)器內(nèi)部沉積和堆積，尤其是在轉(zhuǎn)子和密封部件附近[3]。這些灰塵沉積會(huì)導(dǎo)致部分風(fēng)道被堵塞，從而改變風(fēng)流分布，增加漏風(fēng)的可能性。當(dāng)風(fēng)道被嚴(yán)重堵塞時(shí)，風(fēng)的流通受到限制，壓力差會(huì)導(dǎo)致密封部件的磨損，從而提高漏風(fēng)率。

在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，煙氣中含有二氧化硫和三氧化硫等酸性氣體，與水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后形成酸霧。酸霧附著在空預(yù)器的內(nèi)部表面，導(dǎo)致金屬部件的腐蝕和腐蝕產(chǎn)物的沉積。腐蝕會(huì)損害密封部件的完整性，使其失去密封性，進(jìn)而引發(fā)漏風(fēng)。酸霧腐蝕的嚴(yán)重程度取決于排煙溫度與酸霧露點(diǎn)溫度之間的關(guān)系[4]。如果排煙溫度低于酸霧的露點(diǎn)溫度，則酸霧會(huì)在空預(yù)器內(nèi)成為液態(tài)，造成嚴(yán)重的腐蝕和漏風(fēng)問(wèn)題。

2 自動(dòng)漏風(fēng)控制系統(tǒng)分析

鍋爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器自動(dòng)漏風(fēng)控制系統(tǒng)是一種用于控制空氣預(yù)熱器中空氣泄漏的設(shè)備，主要利用探測(cè)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)監(jiān)測(cè)和控制回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的動(dòng)、靜部分之間的間隙，并保持其密封和熱變形之間的動(dòng)態(tài)平衡，其功能集中體現(xiàn)在3 個(gè)方面。

2.1 密封與熱變形的動(dòng)態(tài)平衡

密封與熱變形的動(dòng)態(tài)平衡是漏風(fēng)控制系統(tǒng)的核心，對(duì)于確?；剞D(zhuǎn)式空預(yù)器的高效運(yùn)行至關(guān)重要。該系統(tǒng)結(jié)合密封技術(shù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以減少直接漏風(fēng)，其重要性體現(xiàn)在3 個(gè)方面。

首先，回轉(zhuǎn)式空預(yù)器工作時(shí)，內(nèi)外溫度差異引發(fā)了轉(zhuǎn)子的熱膨脹，導(dǎo)致扇形板與轉(zhuǎn)子之間的間隙變化。若密封間隙不得當(dāng)，則會(huì)出現(xiàn)直接漏風(fēng)。動(dòng)態(tài)平衡的概念強(qiáng)調(diào)了密封系統(tǒng)的適應(yīng)性，能夠根據(jù)轉(zhuǎn)子的熱變形實(shí)時(shí)調(diào)整扇形板的位置，以確保最小的漏風(fēng)通道。這意味著在不同負(fù)荷、溫度和運(yùn)行工況下，系統(tǒng)都能夠保持最佳密封性能。其次，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子的熱變形，借助現(xiàn)代傳感技術(shù)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的漏風(fēng)控制。傳感器不斷采集轉(zhuǎn)子的溫度數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)整扇形板的位置。這種動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和調(diào)整機(jī)制保證了密封性能的連續(xù)優(yōu)化，無(wú)須手動(dòng)干預(yù)。這在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行和快速負(fù)荷變化的情況下尤為關(guān)鍵，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。最后，密封與熱變形的動(dòng)態(tài)平衡有助于減少能源浪費(fèi)和環(huán)境污染[5]。通過(guò)最小化漏風(fēng)通道，系統(tǒng)能夠有效預(yù)熱進(jìn)入鍋爐的空氣，提高鍋爐的熱效率，不僅降低了能源消耗，還減少了污染物的排放。

2.2 定時(shí)自動(dòng)調(diào)整

定時(shí)自動(dòng)調(diào)整是漏風(fēng)控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵策略，通過(guò)精確的時(shí)間控制和扇形板位置的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)漏風(fēng)控制的高效性和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[6]。

首先，定時(shí)自動(dòng)調(diào)整策略采用預(yù)設(shè)的速率來(lái)下行和上行扇形板，以達(dá)到最佳密封狀態(tài)。定時(shí)自動(dòng)調(diào)整確保了密封間隙的周期性?xún)?yōu)化，無(wú)須人工干預(yù)。系統(tǒng)可以在固定的時(shí)間間隔內(nèi)微調(diào)扇形板的位置，以適應(yīng)不同運(yùn)行工況和負(fù)荷要求。這種精確的控制機(jī)制保證了密封性能的持續(xù)最優(yōu)化，最大限度避免了漏風(fēng)問(wèn)題的發(fā)生。其次，系統(tǒng)考慮了多塊扇形板的下行順序，以避免空預(yù)器電流突升。在某些情況下，如果多塊扇形板同時(shí)下行，可能會(huì)導(dǎo)致電流急劇增加，對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性造成威脅。系統(tǒng)采用巧妙的時(shí)間分配，確保扇形板的下行順序有序而平衡，不會(huì)引發(fā)不穩(wěn)定的電流變化，從而保證了系統(tǒng)在自動(dòng)調(diào)整時(shí)的安全性和可控性。最后，定時(shí)自動(dòng)調(diào)整策略的應(yīng)用對(duì)于提高設(shè)備性能和延長(zhǎng)設(shè)備壽命具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。通過(guò)定期調(diào)整扇形板的位置，系統(tǒng)不僅減小了漏風(fēng)通道，提高了預(yù)熱空氣的效率，還減輕了設(shè)備的磨損和熱應(yīng)力，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

2.3 防摩擦保護(hù)機(jī)制

防摩擦保護(hù)機(jī)制在漏風(fēng)控制系統(tǒng)中扮演著關(guān)鍵角色，通過(guò)位置傳感器的智能監(jiān)測(cè)和反饋，確保了扇形板與轉(zhuǎn)子之間的最小間隙，維護(hù)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

首先，該機(jī)制依賴(lài)精密的位置傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)扇形板的位置。當(dāng)扇形板下行到最低位置時(shí)，傳感器能夠準(zhǔn)確探測(cè)到這一狀態(tài)變化，并迅速觸發(fā)扇形板上升。該過(guò)程的速度和準(zhǔn)確性十分重要，合適的速度和較高的準(zhǔn)確性不僅可以保持密封的最佳狀態(tài)，還能夠避免不必要的磨損和摩擦。其次，防摩擦保護(hù)機(jī)制的作用是實(shí)現(xiàn)扇形板與轉(zhuǎn)子之間的動(dòng)態(tài)平衡。通過(guò)智能控制扇形板的上下移動(dòng)，系統(tǒng)可以在不同運(yùn)行工況下維持最小的漏風(fēng)通道，減少直接漏風(fēng)問(wèn)題。這種動(dòng)態(tài)平衡的維護(hù)不僅有助于減輕設(shè)備的磨損和熱應(yīng)力，而且延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。最后，防摩擦保護(hù)機(jī)制確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少了不必要的維護(hù)成本。通過(guò)避免扇形板與轉(zhuǎn)子的摩擦，降低了設(shè)備的磨損程度，減少了零部件的更換頻率，從而降低了維護(hù)和修理費(fèi)用，對(duì)于鍋爐系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性具有積極影響。

3 鍋爐回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)的解決對(duì)策

3.1 改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)

改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)是有效降低回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)的重要措施。傳統(tǒng)空預(yù)器采用的單密封技術(shù)存在一定漏風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樵跓煔夂涂諝獾慕唤缣巸H有一條密封線，容易受到熱膨脹和機(jī)械變形的影響[7]。而現(xiàn)代大型預(yù)熱器采用雙層或多層密封結(jié)構(gòu)，使得空預(yù)器的密封更加可靠。

一方面，引入額外的密封層，在煙氣側(cè)和空氣側(cè)分別設(shè)置密封結(jié)構(gòu)，從而在兩側(cè)形成雙重屏障，阻止形成漏風(fēng)通道，有效降低了漏風(fēng)的可能性。即使一側(cè)的密封發(fā)生故障或變形，另一側(cè)仍然可以保持密封狀態(tài)，保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

另一方面，多層密封結(jié)構(gòu)具有更好的耐熱性和耐腐蝕性。由于預(yù)熱器內(nèi)部工作環(huán)境復(fù)雜，高溫和酸霧可能腐蝕密封材料。雙層或多層密封結(jié)構(gòu)可以選擇不同的材料，以適應(yīng)不同的工作條件，延長(zhǎng)密封件的使用壽命，減少維護(hù)和更換密封件的頻率。

3.2 優(yōu)化轉(zhuǎn)子間隙

優(yōu)化轉(zhuǎn)子間隙是有效控制回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)的重要手段。通過(guò)合理控制熱端和冷端的轉(zhuǎn)子徑向間隙，結(jié)合靜密封裝置的應(yīng)用，可以降低漏風(fēng)率，提升設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，確保鍋爐系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

一方面，熱端轉(zhuǎn)子徑向間隙的控制至關(guān)重要。由于熱端溫度較高，轉(zhuǎn)子在這一部分容易發(fā)生膨脹，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與密封件之間的間隙增大。為了減小這一間隙，引入可以在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)保持密封間隙穩(wěn)定性的靜密封裝置。靜密封裝置可以避免漏風(fēng)通道的形成，預(yù)防熱端膨脹引起的漏風(fēng)問(wèn)題。

另一方面，冷端轉(zhuǎn)子徑向間隙的控制也至關(guān)重要。冷端的壓差大于熱端，因此冷端的徑向漏風(fēng)是漏風(fēng)問(wèn)題的另一個(gè)重要因素[8]。嚴(yán)格控制冷端轉(zhuǎn)子的徑向間隙，可以降低冷端漏風(fēng)的可能性。通常采用冷端預(yù)熱、熱端彌補(bǔ)的方法進(jìn)行調(diào)整與控制，以保證冷端的穩(wěn)定性和密封性。

3.3 處理腐蝕問(wèn)題

一方面，處理腐蝕問(wèn)題是回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)控制的關(guān)鍵因素。在鍋爐運(yùn)行中，酸霧腐蝕是一個(gè)常見(jiàn)而嚴(yán)重的問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備表面腐蝕，進(jìn)而影響空預(yù)器的密封性，增加漏風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。為減少酸霧腐蝕，采用酸霧防護(hù)措施至關(guān)重要。監(jiān)控排煙溫度，確保低于酸霧的露點(diǎn)溫度，可以防止酸霧形成。同時(shí)，添加化學(xué)處理劑中和煙氣中的酸性物質(zhì)，可以減少酸性物質(zhì)對(duì)設(shè)備的腐蝕作用。

另一方面，定期清潔也是控制漏風(fēng)的重要策略。在鍋爐運(yùn)行中，灰塵和腐蝕產(chǎn)物可能堆積在設(shè)備表面，形成堵灰。這不僅會(huì)降低設(shè)備的換熱效率，還會(huì)增加漏風(fēng)的可能性。為了降低漏風(fēng)率，可以采用熱風(fēng)循環(huán)清灰、聲波吹灰等高效清潔技術(shù)，定期清除堵灰，確保設(shè)備表面的光滑和清潔，從而提升密封性和減少漏風(fēng)。

4 結(jié)語(yǔ)

在鍋爐系統(tǒng)中，漏風(fēng)問(wèn)題一直是一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。采用創(chuàng)新的解決對(duì)策和先進(jìn)的漏風(fēng)控制系統(tǒng)，能夠有效降低漏風(fēng)率。改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)、優(yōu)化轉(zhuǎn)子間隙、處理腐蝕問(wèn)題以及采用自動(dòng)漏風(fēng)控制系統(tǒng)等方法，不僅可以提高設(shè)備的性能和可靠性，還為能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，期待出現(xiàn)更多創(chuàng)新解決方案，進(jìn)一步提高鍋爐系統(tǒng)的效率和環(huán)保性。