柔性接触式密封演示文稿

北京华能达电力技术应用有限责任公司电站锅炉空预器

柔性接触式密封技术

回转式空气预热器在大中型电站锅炉上被普遍采用，漏风率是其重要的经济指标之一。有效控制空气预热器漏风率，可以从降低送、引风机电耗和提高锅炉效率两个方面得到节能收益。因而无论是国内外空预器生产厂家或广大的空预器使用单位，都努力从不同方面降低空预器漏风率。

引言

一、空预器变形的基本原理

空预器运行时，转子的上、下端面存在温度差,即沿着转子高度方向上的温度梯度引起了转子上端面外凸，下端面内凹转子的热态蘑菇状变形。其间隙公式如下：

二、空预器漏风量计算1、携带漏风量的计算式中：

——转子从空气侧旋转到烟气侧的仓格空间中空气携带到烟气中的量（kg/h）；0.94

——转子构件占据容积的修正系数；n——转子转速（r/min）；Ρ

——进出口空气的平均速度（kg/m3）；R——转子内半径（m）；

——端板半径（m）；

——转子中心筒半径（m）；E+a——传热元件篮子框架的最高线和最低线之间的距离（m）；0.85——系数，受热元件的自由流量截面与转子横截面的比值；K——上下扇形板的密封面之间距离减去(E+a)(m).

2、直接漏风量计算

直接漏风主要取决于烟空气的压差和密封间隙。其公式如下：式中：——各部分直接漏风量的总和（kg/h）;

A——计算处的泄露面积(m²);ρ

——计算处的空气密度（kg/m3）;Δp——计算处的烟空气之间压差（Pa）;K——阻力系数，取用0.65.

漏风比例：热端径向70%；携带漏风10%；其他20%，包括（冷端径向、轴向、周向）。

3、空预器漏风对锅炉效率的影响

3.1增加引、送风机、一次风机电耗。3.2对锅炉排烟热损失的影响。3.2.1冷端的漏风不增加锅炉排烟热损失，如图中Q1。3.2.2热端的漏风Q2由入口风温20℃加热到300℃，漏到烟气侧后经过空预器散热变为Q2’，即排烟温度。那么排烟温度与入口风温之差便是热端漏风带走的热量。

3.2.3旁路漏风的影响。热端旁路的漏风由300℃直接通过轴向密封进入排烟系统，冷端旁路漏风影响电流。Q2Q2Q1t1=20℃t2=300℃Q2’三、柔性接触式密封技术介绍1、基本设计思想

将扇形板固定在某一合理位置，柔性接触密封系统安装在径向转子格仓板上，在未进入扇形板时柔性接触式密封滑块高出扇形板5mm‑8mm

。当柔性接触式密封滑块运动到扇形板下面时，合页式弹簧发生形变。密封滑块与扇形板接触，形成严密无间隙的密封系统。当该密封滑块离开扇形板后，合页式弹簧将密封滑块自动弹起，以此循环进行。运行示意图如下所示。2、自润滑合金

密封滑块采用一种高科技材料：自润滑合金，如图所示。此种材料高温无润滑脂的条件下，可以达到很低的摩擦系数,具有耐磨损、耐高温、摩擦系数小、安装方便及更换组件快捷的优点。材料名称自润滑合金密度ρ（g/cm3）7.54硬度（HB）450-800干摩擦系数μ0.05-0.2抗压强度(MPa)355抗弯强度（MPa）275适用速度（m/s）0.3-2.5使用温度（℃）-30-550年磨损量（圆周处）mm0.36弹性模量E（×105MPa）1.83膨胀系数α(106)10.72切变模量G(×103MPa)80.43、弹簧接触式密封技术的另一核心技术是弹簧，如图所示，该弹簧为inconelX-750是以Al、TiNb强化的镍基合金，是inconel合金系统中早期发展的应用广泛的合金之一。合金在980度以下具有良好的强度、良好的抗腐蚀和抗氧化性能，而且也有较好的低温性能，成形性能也好，能适应各种焊接工艺。X-750力学性能：(线材，美国宇航材料标准AMS)品种线材，1号硬度线材，弹簧硬度状态退火时效15%冷加工时效50%~65%冷加工时效30%冷加工时效完全热处理厚度（mm）≤0.63〉0.63~12.7〈6.3〉6.3~10.6>10.6~12.70.3~6.3>6.3~12.7(MPa)≥105989211381314152010981373123610301000≤103011384、安装示意图

在原有径向密封片上加装柔性接触式密封组件，使密封滑块和扇形板之间进行接触从而达到控制漏风的目的。如图所示。5、技术特点5.1不会形成密封间隙，扇形板与密封滑块间没有间隙，没有气流通过，所以没有冲刷磨损问题，密封效果好，系统能长时间运行．5.2采用合页式弹簧,允许空预器转子在热态运行下有一定的圆端面变形及圆周方向的变形．特别适合空预器的改造．5.3自润滑合金高温下干磨擦系数μ＝0.1．对主轴电机驱动电流影响甚小，增加不超过1.5Ａ．5.4工厂化生产,简化了现场安装的工艺程序，工期短、效果好．1、磨损小。2、漏风率低。3、全负荷漏风率低。四、空预器柔性接触式密封优点柔性密封与硬性密封漏风率比较五、技术保证1、性能指标1.1改造后的空预器漏风率（ECR工况），在一年内不大于6%，并且保持稳定。一个大修期内（五年）不大于7%。1.2五年内发生质量问题由我方免费维修（含材料、人工、差旅），并保证漏风率≤7%。1.3改造后空预器烟气压差较改造前增加值不超过65Pa。1.4改造后锅炉空气预热器驱动电机电流增加不高于1.5A。

2、磨损低。3、周向密封片采用金属陶瓷技术。4、扇形板与弧形门连接处采用复合钢板。六、安装及施工1、施工范围1.1修补冷端扇形板并调整到合理位置。1.2修补热端扇形板并调整到合理位置。1.3挖补修复弧形门，并调整到合理位置。1.4更换热端径向、冷端径向固定密封片。1.5热端径向隔仓安装柔性接触式密封装置。1.6冷端径向隔仓安装柔性接触式密封装置。1.7更换磨损严重的轴向密封片。1.8更换旁路密封片。1.9更换“T”形钢，并车削。1.10空预器其他漏风处理。（包括伸缩节、隔仓板、静密封、壳体等）2、合页组成合页式组件转轴轴套：硬质合金，外部为#45碳钢。合页式组件上下合页板材质：16Mn.护瓦：铰链：3、施工时扇形板处理方法3.1针对200MW、300MW机组，扇形板和弧形门调整到合理位置并固定，形成整体框架，减少漏风。3.2针对600MW、1000MW机组，提供并安装控制热端扇形板“正常状态”和“停炉状态”两个状态的控制系统。

七、经济效益分析以300MW机组为例的经济效益分析计算条件：1）电流下降值：110A（包括送引风机、一次风机电流下降总和）2）电动机电压:6.3KV3）机组容量：300MW4）机组年运行小时：6000h5）机组年利用小时：4000h6）机组供电煤耗：330g/kwh7）标准煤单价:700元/吨

8）改造前空预器漏风率：12%9）改造后空预器漏风率：6%a）节电收益计算分析：节约电量：W=1.732×6.3×1000×110×0.95×6000=684.16万度节约供电煤耗：684.16万度×330g/kwh/4000h×300MW=1.88g/kwhb)减少锅炉排烟热损失的节煤收益：空预器的三个漏风通道：1）冷端漏风不引起排烟热损失增加；2)热端漏风引起排烟热损失增加；3)周向、轴向漏风引起排烟热损失增加。一般漏风率下降14％,可以提高锅炉效率1％。节约标准煤:330g/kwh×0.43％=1.