半模式双密封容克式空气预热器的设计与制造技术

半模式双密封容克式空气预热器的设计与制造技术

0空气预热器的选型空气预热器是利用锅炉尾的空气负荷提高进入炉芯空气温度的设备。它的工作原理是:受热面一侧通过烟气、另一侧通过空气,进行热交换,使空气得到加热,同时降低了排烟温度,提高烟气余热的利用率。它的作用是:改善并强化燃烧与传热,减少炉内损失,降低排烟温度,提高锅炉热效率,热空气还可以作为燃料的干燥剂,对于电站锅炉热空气是制粉系统的重要干燥剂和煤粉输送介质。空气预热器主要分管式和回转式两种。管式空气预热器的优点是无转动部分,结构简单,制造容易,工作可靠,维修工作量少,严密性好,如果能采用措施解决预热器的低温腐蚀和磨损,则漏风量只有5%;缺点是体积很大,钢材消耗多,漏风量随着预热器管的低温腐蚀和磨损穿孔而迅速增加,锅炉容量增加,尾部烟道体积相对减少,大容量锅炉布置管式空气预热器较困难,因此中、小型锅炉采用较多。回转式空气预热器分受热面回转式和风罩回转式,其优点是结构紧凑,体积小,只有管式预热器的1/10,钢材消耗量可比管式预热器节省30-50%,受热面腐蚀和磨损后不会增加漏风,因此可等受热面腐蚀磨损重量超过总重量的20%再更换;缺点是结构复杂,制造工艺要求高,检修比较麻烦,密封困难,漏风最高达5-20%,回转式预热器的这些特点决定了适宜大容量锅炉采用。为提高空气预热器的设计、制造技术和满足用户对机组要求,1998年,我公司从美国ABB-API公司引进半模式双密封结构的容克式空气预热器的设计与制造技术,通过对该项技术的消化吸收,结合多年的工作经验开发了全模式双、三密封结构的容克式空气预热器的设计与制造技术,此项技术被广泛应用到大容量机组及预热器改造中,并取得了很好的效果。1主副炉内、二次风侧典型的容克式空气预热器采用三分仓(烟气侧、一次风侧、二次风侧),主轴垂直布置,内置式轴承,中心传动,烟气和空气以逆流方式换热,一次风为磨煤机提供热空气干燥和输送煤粉,二次风为炉内提供热空气强化燃烧。1.1模式仓、带模型的组合半模式是将转子在车间预先制成9个20°的大模式仓及9块中间隔板,其中每个大模式仓由两个10°小仓组成,最后在工地组装成36个10°小仓的转子,半数传热元件可以在厂内预先装入扇形仓内。全模式是在车间先制作成12个22.5°的模式仓,每个仓由三个7.5°的小仓组成,取消了中间隔板,在工地组装成由48个小仓组成的转子,隔板之间由栅架连接形成一整体,四分之三的传热元件可以在厂内预先装入扇形仓内。共同点是转子中心筒和模式扇形仓采用销连接结构,在工地不用焊接,不存在焊接变形。由于扇形仓格较大,各部位焊接较为容易。工地焊接工作量较少,减少了焊接变形,易保证安装质量。缩短了总的安装周期,半模式、全模式转子热态运行时产生的蘑菇状变形(转子下垂量)小,利于密封间隙的控制。另外,考虑到若仓隔过小工地焊接困难和扇形仓过宽运输超限问题,全模式结构的扇形仓常用于28#~32.5#预热器。1.2轴向密封片配合所谓双密封结构是指扇形板和轴向密封板在转子转动的任意时刻,都和两条径向密封片、轴向密封片配合,形成两道密封。所谓三密封结构是指扇形板和轴向密封板在转子转动的任意时刻,确保至少有三条径向密封片、轴向密封片配合,形成三道密封。采用双密封或三密封系统后就保证了运行中一个扇形板或轴向密封板至少与二个径向、轴向密封片或三个径向、轴向密封片同时接触,并根据转子热态变形计算结果,将密封片预调成反变形“V”形状态,控制间隙,使密封片两侧的压差可以减少50%,降低直接漏风30%左右。这是近期通常采用的比较成熟的技术。由于预热器所有的密封元件均有一定弹性,并且按预热器蘑菇状变形量预留有一定的密封间隙,使得在锅炉启动过程中或预热器停运时不会因预热器温度变化损坏预热器。缺点是在长期运行之后个别密封件易损坏,使漏风增加,小修或大修要进行更换。1.3空气预热器外部密封间隙结构分析热端、冷端静密封采用胀缩节式或热端静密封采用迷宫式结构既保证了不漏风又可以在空气预热器外部进行密封间隙调整。热端和冷端静密封为双侧密封,可实行完全焊接密封,既减少了漏风又提高了使用寿命。1.4密封间隙控制采用双列向心滚子球面轴承,其结构可随转子热胀冷缩而上下滑动,密封间隙控制在合理值范围内,降低漏风。导向轴承结构简单,更换、检修方便,配有润滑油冷却水系统,并有温度传感器接口。1.5主传动电机无线开关中心传动方式使轴向密封成为连续密封,减少漏风。每台预热器配有一套中心传动装置,包括主、备用电机和手动盘车装置,电机配备变频调速启动装置,实现软启动、无级变速。当主传动电机发生故障时,能自动切换备用电机投入运行,确保预热器不停转。一旦停转、转子停转报警器发出声光报警。传动装置减速机齿轮全部为硬齿面,体积小、重量轻,安装调整方便,运行可靠。1.6不破坏径向密封片转子外缘密封角钢处设有一平法兰,在现场机加平整,可不破坏径向密封片;密封角钢外圆也加工,保证了其圆度(跳动量在设计值范围内),从而保证了旁路密封间隙在合理值范围内,提高了旁路密封片与密封角钢的密封效果。1.7燃煤机组冷端平均壁温传热元件及盒均制成较小的组件,热端、中间层、冷端传热元件盒安装和检修时全部从侧面装入和抽出,而且体积小、重量轻,安装、更换非常方便。按美国ABB-API公司空气预热器运行经验,制订了冷端平均壁温导则。对燃煤机组,推荐最小冷端平均壁温,即任何工况下的冷端平均壁温高于68.3℃,冷端传热元件的寿命可大于50000小时。定期合理地使用水清洗和吹灰器,使传热元件保持清洁,防止酸性沉积物对传热元件的腐蚀,降低烟风阻力,可以使漏风大大降低。11选择传热元件的板形式根据煤质灰分成分的分析,通过程序计算,确定合理的传热元件板形,既能保证换热性能,又能避免积灰及腐蚀的发生。21冷端热件材料的选择选用耐低温腐蚀的CORTEN钢制造或脱碳钢镀搪瓷,提高了传热元件的使用寿命。1.8机构控制部分大型预热器可采用漏风控制系统。热端刚性可调扇形板配有自动调节与转子径向密封片间隙的漏风控制系统,该密封间隙可控制在±0.5mm内。其提升机构为摆杆式,执行机构电机功率小,机构简单,使用可靠。其控制部分采用进口可编程序控制器。转子位置传感器同时采用无接触电涡流传感器、温度传感器、电流传感器实现温度控制、位置控制和电流保护多路控制,互为保护。提高了该系统的安全运行可靠性。可使漏风控制系统100%长期投入。同时转子外缘密封角钢处设有一平法兰,在现场机加平整,密封间隙容易控制,使热端密封间隙控制在2.5±0.5mm。漏风控制系统常用于28.5#以上预热器。缺点是运行不稳定,维护费用高。2预热器运行情况从上述结构特点介绍可以看出,半模式双密封结构与全模式双、三密封结构的预热器减少了预热器的漏风和工地焊接的工作量及传热元件的