回转式空气预热器漏风控制简析

回转式空气预热器漏风控制简析摘要：回转式空气预热器是目前大中型电站锅炉上广泛采用的尾部换热设备，而漏风率高一直是该类设备所面临的极大困难，漏风不仅增大排烟热损失和风机电耗，当漏风严重时，由于送入炉膛参加燃烧的空气不足，还将直接影响锅炉的出力。所以在回转式空气预热器技术中，降低漏风即密封技术占有很重要的地位。本文主要通过分析引起空气预热器漏风的各种因素，从而对如何控制空气预热器的漏风量提出建议。关键词：空气预热器、间隙、漏风、密封。0引言回转式空气预热器在热态运行时，同时位于烟风系统的进口和出口。烟气自上而下流动，烟气温度逐渐降低，空气自下而上流动，温度不断升高。致使转子的温度热端大于冷端，转子的热端膨胀量大于冷端的膨胀量，加之转子自身重量的影响，转子就会发生蘑菇状变形，使密封间隙增大。为了使空气预热器在热态工作时获得良好的密封效果，这就需要在冷态安装的过程中严格控制各处的间隙，实践表明设计和安装好的回转式空气预热器的密封漏风量一般为8%〜10%，而漏风严重时可达到20%〜30%。1漏风的影响因素及原因回转式空气预热器的漏风主要包括密封漏风和携带漏风两种，转子是运动部件，而机壳是静止部件，动静部件之间一定留有间隙，该间隙就为漏风提供了渠道，同时由于空气侧为正压，而烟气侧为负压，这就为漏风提供了动力，此种由于间隙和压力的存在而产生的漏风称为密封漏风。同时由于转子内部存在一定的容积，转子在旋转的过程中，不可避免的会将部分气体带入另一侧，此种漏风称为携带漏风。携带漏风与转子的容积和转动速度有关，由于空气预热器转子的转动速度均较低，携带漏风量通常不超过1%，因此要控制空气预热器的漏风率就要主要从密封漏风着手。在回转式空气预热器中空气的漏风量的计算公式为： G=KA'、；AP・p (1)G：空气预热器的漏风量；K：漏风系数；A：漏风面积；AP:密封片两侧的压差；P:介质的密度。由于空气的密度我们可以近似的看成是一常熟，该式表明空气预热器的漏风率与漏风系数成正比；与密封间隙的面积成正比；与密封片两侧介质的压差的平方根成正比。因此，要降低空气预热器的漏风率就要从减少泄漏系数，降低漏风面积和降低密封片两侧的压力差三方面入手。2控制漏风的措施1压差AP的控制密封片两侧的压力差AP受一次风压、二次风压及排烟压力的影响，这就需要在锅炉总体设计时选择合适的磨煤机型号、燃烧器型号、受热面布置及烟风流程，降低系统的阻力，并防止尾部结露；在运行过程中，进行正常有效的吹灰；在停炉维修时，进行水冲洗，保持受热面清洁等等。由于密封片两侧的压力差△P与空气预热器本身的结构及安装并没有什么关系，因此本文中我们不就如何降低△P做进一步的讨论。2漏风系数K的控制那么该如何降低空气预热器的漏风系数呢？我们以空气预热器的径向密封为例进行分析，如下图所示：假设转子在旋转的过程中同时有n块密封片与扇形板形成密封，那么根据流量的计算公式有:TOC\o"1-5"\h\zG1=K1A「（P2-马）・p; （2）G2=K2A2\.'（P3-P2）.p； （3）G1=K〔A（P-Pi）・p； （4）n-1 n-1n-1 n n-1/rGn=E（Pn;Pn）叩； ⑸当采用多密封片时，烟气与空气被各过渡区域隔开。在工况相同，间隙相同的情况下有：A=A=......=A=A；同时我们假设相邻的两个密封片之间的流量系数相等，即假设K =K,1 2 n-1 n n-1 n（6）根据流体力学的流体连续性原理和质量守恒定律得：吁G2=……=Gn，则由（4）与⑸式有:（6）P，—P,=2Pn+1n-1 n当采用n级密封由空气侧泄露至烟气侧的空气量为: (P—P)G'=Gn=Ke(Pn+1-Pn)叩=Kn^"+^叩=K=K'A(Pn+1-中叩（（8）（9）而当采用单级密封时，烟气与空气只有一壁之隔，其漏风量的计算式为:G= P空-P烟）・P=件"饥1-P1・P将式（7）与式（8）进行比较有：K，=土K■■-n1也就是说当采用n级密封时，漏风系数为采用单级密封时的、n，由此可见密封级数越多，降低泄漏系数K越大。但是，在实际工程中，由于受操作空间和制造成本提高的限制，密封级数不可能选的过大，一般取n=2,即采用双重密封。当采用双重密封时，由（9）式可以看出K'0.707K，即双密封技术与单层密封技术相比可以把泄漏系数K降低30%，从而将漏风量降低30%。2.3漏风面积的控制空预器的漏风量与漏风面积成正比，控制好间隙的面积便可以有效的控制空预器的漏风量。漏风间隙包括热端径向密封间隙、冷端径向密封间隙、轴向密封间隙和固定密封间隙。间隙越小，对密封越有利，但是间隙不可能为零，因为间隙太小会造成设备磨损，影响使用寿命。2.3.1密封调整的技术支持良好的设计是空气预热器密封效果的重要保障，下面就如何减少各种间隙处的密封进行讨论。热端径向密封间隙控制容克式回转空气预热器的热端扇形板有三个支点，内侧支点是一个滚柱，支承在中心密封筒上，而中心密封筒则吊挂在导向轴承的外圈上，可随主轴热膨胀而上下移动，从而保证了热端扇形板内侧可“跟踪”转子的变形，这样只要在冷态状态下将密封间隙调整好，热态下该间隙就不会变化。外侧两个支点则通过吊杆与热端扇形板调节系统中的执行机构相连，运行时由该系统对热端扇形板进行程序控制，自动适应转子“蘑菇状”变形。使热端径向密封片与扇形板之间的距离始终保持在设计的范围内。由于在转子产生蘑菇状变形后的径向密封片呈曲线形状，因此在采用自动控制系统调整热端扇形板的情况下，为使热端径向密封片与扇形板在热态运行时不产生严重摩擦和撞击，热端径向密封片设计为“V”字状，以保证在热态运行时获得均匀一致的密封间隙。冷端径向间隙的控制由于冷端压差大于热端压差，冷端气体密度大于热端密度，因此冷端径向漏风是空气预热器漏风的重要因素。要得到良好的密封效果，冷端间隙必须得到有效的控制。冷端间隙的控制一般采用冷态预留热态弥补的办法。即在冷态安装调整时，冷端内侧间隙为）mm。而外侧预留出一定间隙，热态运行时，内侧间隙由0mm变为支撑端轴的膨胀值，外侧间隙由于转子的蘑菇状下垂变为较小的间隙。从而有效的控制了冷端的漏风量。轴向密封间隙的控制轴向密封可以防止气体通过外壳与转子之间的环形通道由高压侧绕到低压侧，而气体又是通过旁路密封片与T型钢之间的间隙流入外壳与转子之间的通道的。因此，旁路密封是控制轴向泄漏的第一道防线，要想有效降低轴向漏风，必须合理的计算冷态时旁路密封的预留间隙。同时要根据热态运行时的转子半径膨胀量，正确预留轴向密封片与轴向固定装置之间的间隙。固定密封的控制为了有效的降低漏风量，在扇形板、轴向密封装置与上梁、上部小梁、下梁、下部小梁、壳体板之间以及上、下短轴的周围均应设有固定密封装置。这样固定密封结构与密封片的密封联合形成了一个连续封闭和可以调整的密封系统，在理论上可以把漏风量控制到一个很小的范围内。2.3.2安装工艺的控制密封效果的优劣除了设计的支持外，安装工艺也十分重要，下面就密封的安装调整过程中如何有效的控制密封间隙的方法进行讨论。确保转子的垂直度要保证密封间隙的均匀，首先要确保转子垂直度。转子找正是调整密封间隙的前提条件，如果转子不垂直，那么就无法保证扇形板及固定密封装置的准确度，那么密封片的调整也就无从谈起了，因此在安装的过程中要严格控制中心筒的垂直度，并且在吊装模数仓格的过程中，注意对称吊装，防止由于中心筒的受力不均而发生偏斜，且在密封调整好后不允许有任何的附加力源作用在空气预热器上。严格按厂家提供的数据调节扇形板和轴向密封装置径向密封片是以扇形板为基准进行调整的，轴向密封片是以轴向密封装置为基准进行调整的，因此要想保证良好的密封效果，必须对热端扇形板、冷端扇形板及轴向密封装置按要求调整合适。严格控制各密封片的上下偏差因为空气预热器在运转的过程中，密封片是转动部件，而扇形板及轴向固定密封装置均为静止部件。如果密封片的高低偏差太大，那么就会造成间隙小的密封片可能会与扇形板及轴向固定密封装置产生刮蹭，而间隙大的密封片又会造成极大的漏风，因此在安装过程中一定要严格控制密封片的正负偏差，使密封间隙均匀一致。在安装过程中经常会遇到密封片存在变形的情况，此时必须以标准件为基准，对产生变形的密封片进行打磨。3结论基于以上的讨论，有效减低空气预热器的漏风的主要措施可以总结如下：①合理选择预热器型号，尽量选用低转速，提高转子充满度，降低结构漏风；②使用双重密封或多重密封；③安装扇形板控制系统，自动追踪扇形板的蘑菇状变形。④确保转子的垂直度；⑤保证密封间隙的均匀一致性；⑥采用固定