回轉(zhuǎn)式空氣預熱器漏風因素分析及對策

1、回轉(zhuǎn)式空氣預熱器漏風因素分析及對策回轉(zhuǎn)式空氣預熱器漏風因素分析及對策孫長祥，陳加功，呂兆聚孫長祥，陳加功，呂兆聚（濟南鍋爐集團有限公司，山東濟南（濟南鍋爐集團有限公司，山東濟南250023250023）摘要：容克式空氣預熱器是大中型電站鍋爐上廣泛采用的尾部換熱設備，漏風率高是該類設備的致命缺點，所以在容克式空氣預熱器技術(shù)中，防止或降低漏風即密封技術(shù)占有很重要的地位。文中推導空氣預熱器漏風的一般性計算公式，分析影響漏風的因素，提出了采用雙

2、密封技術(shù)，新結(jié)構(gòu)靜密封，安裝漏風自動控制系統(tǒng)等降低漏風的對策。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：空氣預熱器；對策；壓差；間隙；漏風容克式空氣預熱器是大中型電站鍋爐上廣泛采用的尾部換熱設備，它的主要作用是：①進一步降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐效率，從而達到節(jié)約燃料的目的；②提高了送入鍋爐的用于燃燒的空氣溫度，有利于火焰的穩(wěn)定性，并提高了燃料的燃盡程度，即提高了燃燒效率；③提高了整臺設備內(nèi)煙氣的溫度水平，增大了與工質(zhì)間的溫壓，從而強化了傳熱過程。容克式空氣預熱器

3、同管式相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、鋼耗少，容易布置等優(yōu)點，但是容克式空氣預熱器漏風率高卻是難以解決的問題，是該類設備的致命缺點，所以在容克式空氣預熱器技術(shù)中，防止或降低漏風即密封技術(shù)占有很重要的地位?？v觀回轉(zhuǎn)式空氣預熱器的發(fā)展歷史，可以說在一定程度上是密封技術(shù)發(fā)展的歷史?？諝忸A熱器的漏風會導致機組熱力工況的變化，隨著漏風量的增加，熱風溫度下降，排煙溫度也下降，排煙溫度下降又導致冷端受熱面壁溫降低，加速了低溫腐蝕的過程；漏風還影響機組運行的經(jīng)濟效

4、益，它一方面降低了機組的熱效率，另一方面增加了通風機械的功率消耗，使企業(yè)發(fā)電煤耗和供電煤耗增加。從漏風的機理及其規(guī)律出發(fā)，論述降低漏風的理論途徑。1漏風的機理及其規(guī)律漏風的機理及其規(guī)律容克式空氣預熱器主要有筒形轉(zhuǎn)子和外殼組成，轉(zhuǎn)子是運動部件，外殼是靜止部件，動靜部件之間肯定有間隙存在，這種間隙就是漏風的渠道?？諝忸A熱器同時處于鍋爐島煙風系統(tǒng)的進口和出口，空氣側(cè)壓力高，煙氣側(cè)壓力低，二者之間存在壓力差，這是漏風的動力。由于壓差和間隙的存在

5、造成的漏風稱為直接漏風。還有一種漏風叫結(jié)構(gòu)漏風，是由于轉(zhuǎn)子內(nèi)具有一定的容積，當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，就像水車一樣，必定攜帶一部分氣體進入另一側(cè)。結(jié)構(gòu)漏風量的計算公式為式中：△Vxd為結(jié)構(gòu)漏風量，m3／s；D為轉(zhuǎn)子內(nèi)徑，m；d為中心筒直徑，m；n為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度，r／min；y為轉(zhuǎn)子內(nèi)金屬所占容積份額；h為轉(zhuǎn)子高度，m。結(jié)構(gòu)漏風是容克式空氣預熱器的固有特點，是不可避免的。由公式看出，結(jié)構(gòu)漏風量與轉(zhuǎn)子內(nèi)容積及轉(zhuǎn)速成正比，為了降低結(jié)構(gòu)漏風量，在滿足換熱性

6、能的前提下，盡量選擇較低的轉(zhuǎn)速，因為在轉(zhuǎn)速大于15r／min時，提高轉(zhuǎn)速對傳熱不再有益；轉(zhuǎn)子內(nèi)盡量充滿傳熱元件，增加金屬所占容積份額，提高y值，即轉(zhuǎn)子高度不要留有太多的剩余空間。結(jié)構(gòu)漏風量占預熱器總漏風量的份額較少，空氣預熱器的漏風主要是直接漏風，直接漏風量的計算公式可以按如下方法推導出來。把空氣側(cè)和煙氣側(cè)視為兩個一壁之隔的充滿氣體的無限大容器，空氣通過間壁上的微小間隙泄漏到煙氣側(cè)，如圖1，根據(jù)粘性流體的伯努利的方程得到異。28號以下預

7、熱器，轉(zhuǎn)子為12分倉，扇形倉角度為30，扇形密封板角度也是30；285號以上預熱器，轉(zhuǎn)子為24分倉，扇形倉角度為15，扇形密封板角度也是15。這樣在一般情況下，只有一條徑向密封片與扇形板密封面相接觸，形成單徑向密封。軸向密封和靜密封也都是單密封，軸向密封和靜密封也都是單密封，軸向密封板的寬度對應于一個扇形倉外圓弧玄長，靜密封僅僅在煙氣側(cè)布置迷宮式結(jié)構(gòu)。1996年，英國豪頓公司進入中國大陸市場，帶來了空氣預熱器的中心傳動技術(shù)和雙密封技術(shù)。

8、雙密封技術(shù)主要是指雙徑向密封和雙軸向密封，所謂雙密封，就是在任何時候都有兩條密封片與密封板相接觸，形成兩個密封，如圖2。雙密封降低漏風的原理推導如下：采用單密封時，煙氣與空氣只有一壁之隔；采用雙密封時，煙氣與空氣被過度區(qū)域隔開。在工況相同間隙相同的情況下，采用雙密封結(jié)構(gòu)時，漏風先從空氣區(qū)泄漏到過度區(qū)，再從過度區(qū)泄漏到煙氣區(qū)，如圖2，假定過度區(qū)壓力為PM，那么應該存在如下關(guān)系式。根據(jù)流體力學的流體連續(xù)性原理得把等式（12）與等式（8）相比

9、較，可以看出，雙密封技術(shù)可以把泄漏系數(shù)K降低30％，漏風量降低30％。另外，雙徑向密封還可以減輕轉(zhuǎn)子多邊形變形，減少環(huán)向間隙，降低環(huán)向漏風；雙靜密封可以緩解熱端軸承處向外漏熱風和密封板調(diào)節(jié)機構(gòu)處向外漏熱風。由公式（12）得到啟示，既然雙密封可以把泄漏壓差降低一半，那么采用多重密封會怎樣呢？經(jīng)過試驗推導得出，當采用多重密封時，漏風量為式中：n為多重密封數(shù)。由公式（13）看出，密封數(shù)越多，降低泄漏系數(shù)K越大。但是，由于操作空間的限制和制造成