回轉(zhuǎn)式空氣預熱器漏風控制簡析

回轉(zhuǎn)式空氣預熱器漏風控制簡析摘要：回轉(zhuǎn)式空氣預熱器是目前大中型電站鍋爐上廣泛采用的尾部換熱設(shè)備，而漏風率高一直是該類設(shè)備所面臨的極大困難，漏風不僅增大排煙熱損失和風機電耗，當漏風嚴重時，由于送入爐膛參加燃燒的空氣不足，還將直接影響鍋爐的出力。所以在回轉(zhuǎn)式空氣預熱器技術(shù)中，降低漏風即密封技術(shù)占有很重要的地位。本文主要通過分析引起空氣預熱器漏風的各種因素，從而對如何控制空氣預熱器的漏風量提出建議。關(guān)鍵詞：空氣預熱器、間隙、漏風、密封。0引言回轉(zhuǎn)式空氣預熱器在熱態(tài)運行時，同時位于煙風系統(tǒng)的進口和出口。煙氣自上而下流動，煙氣溫度逐漸降低，空氣自下而上流動，溫度不斷升高。致使轉(zhuǎn)子的溫度熱端大于冷端，轉(zhuǎn)子的熱端膨脹量大于冷端的膨脹量，加之轉(zhuǎn)子自身重量的影響，轉(zhuǎn)子就會發(fā)生蘑菇狀變形，使密封間隙增大。為了使空氣預熱器在熱態(tài)工作時獲得良好的密封效果，這就需要在冷態(tài)安裝的過程中嚴格控制各處的間隙，實踐表明設(shè)計和安裝好的回轉(zhuǎn)式空氣預熱器的密封漏風量一般為8%?10%，而漏風嚴重時可達到20%?30%。1漏風的影響因素及原因回轉(zhuǎn)式空氣預熱器的漏風主要包括密封漏風和攜帶漏風兩種，轉(zhuǎn)子是運動部件，而機殼是靜止部件，動靜部件之間一定留有間隙，該間隙就為漏風提供了渠道，同時由于空氣側(cè)為正壓，而煙氣側(cè)為負壓，這就為漏風提供了動力，此種由于間隙和壓力的存在而產(chǎn)生的漏風稱為密封漏風。同時由于轉(zhuǎn)子內(nèi)部存在一定的容積，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的過程中，不可避免的會將部分氣體帶入另一側(cè)，此種漏風稱為攜帶漏風。攜帶漏風與轉(zhuǎn)子的容積和轉(zhuǎn)動速度有關(guān)，由于空氣預熱器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度均較低，攜帶漏風量通常不超過1%，因此要控制空氣預熱器的漏風率就要主要從密封漏風著手。在回轉(zhuǎn)式空氣預熱器中空氣的漏風量的計算公式為： G=KA'、；AP?p (1)G：空氣預熱器的漏風量；K：漏風系數(shù)；A：漏風面積；AP:密封片兩側(cè)的壓差；P:介質(zhì)的密度。由于空氣的密度我們可以近似的看成是一常熟，該式表明空氣預熱器的漏風率與漏風系數(shù)成正比；與密封間隙的面積成正比；與密封片兩側(cè)介質(zhì)的壓差的平方根成正比。因此，要降低空氣預熱器的漏風率就要從減少泄漏系數(shù)，降低漏風面積和降低密封片兩側(cè)的壓力差三方面入手。2控制漏風的措施1壓差AP的控制密封片兩側(cè)的壓力差AP受一次風壓、二次風壓及排煙壓力的影響，這就需要在鍋爐總體設(shè)計時選擇合適的磨煤機型號、燃燒器型號、受熱面布置及煙風流程，降低系統(tǒng)的阻力，并防止尾部結(jié)露；在運行過程中，進行正常有效的吹灰；在停爐維修時，進行水沖洗，保持受熱面清潔等等。由于密封片兩側(cè)的壓力差△P與空氣預熱器本身的結(jié)構(gòu)及安裝并沒有什么關(guān)系，因此本文中我們不就如何降低△P做進一步的討論。2漏風系數(shù)K的控制那么該如何降低空氣預熱器的漏風系數(shù)呢？我們以空氣預熱器的徑向密封為例進行分析，如下圖所示：假設(shè)轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的過程中同時有n塊密封片與扇形板形成密封，那么根據(jù)流量的計算公式有:TOC\o"1-5"\h\zG1=K1A「（P2-馬）?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當采用多密封片時，煙氣與空氣被各過渡區(qū)域隔開。在工況相同，間隙相同的情況下有：A=A=......=A=A；同時我們假設(shè)相鄰的兩個密封片之間的流量系數(shù)相等，即假設(shè)K =K,1 2 n-1 n n-1 n（6）根據(jù)流體力學的流體連續(xù)性原理和質(zhì)量守恒定律得：吁G2=……=Gn，則由（4）與⑸式有:（6）P，—P,=2Pn+1n-1 n當采用n級密封由空氣側(cè)泄露至煙氣側(cè)的空氣量為: (P—P)G'=Gn=Ke(Pn+1-Pn)叩=Kn^"+^叩=K=K'A(Pn+1-中叩（（8）（9）而當采用單級密封時，煙氣與空氣只有一壁之隔，其漏風量的計算式為:G= P空-P煙）?P=件"饑1-P1?P將式（7）與式（8）進行比較有：K，=土K■■-n1也就是說當采用n級密封時，漏風系數(shù)為采用單級密封時的、n，由此可見密封級數(shù)越多，降低泄漏系數(shù)K越大。但是，在實際工程中，由于受操作空間和制造成本提高的限制，密封級數(shù)不可能選的過大，一般取n=2,即采用雙重密封。當采用雙重密封時，由（9）式可以看出K'0.707K，即雙密封技術(shù)與單層密封技術(shù)相比可以把泄漏系數(shù)K降低30%，從而將漏風量降低30%。2.3漏風面積的控制空預器的漏風量與漏風面積成正比，控制好間隙的面積便可以有效的控制空預器的漏風量。漏風間隙包括熱端徑向密封間隙、冷端徑向密封間隙、軸向密封間隙和固定密封間隙。間隙越小，對密封越有利，但是間隙不可能為零，因為間隙太小會造成設(shè)備磨損，影響使用壽命。2.3.1密封調(diào)整的技術(shù)支持良好的設(shè)計是空氣預熱器密封效果的重要保障，下面就如何減少各種間隙處的密封進行討論。熱端徑向密封間隙控制容克式回轉(zhuǎn)空氣預熱器的熱端扇形板有三個支點，內(nèi)側(cè)支點是一個滾柱，支承在中心密封筒上，而中心密封筒則吊掛在導向軸承的外圈上，可隨主軸熱膨脹而上下移動，從而保證了熱端扇形板內(nèi)側(cè)可“跟蹤”轉(zhuǎn)子的變形，這樣只要在冷態(tài)狀態(tài)下將密封間隙調(diào)整好，熱態(tài)下該間隙就不會變化。外側(cè)兩個支點則通過吊桿與熱端扇形板調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的執(zhí)行機構(gòu)相連，運行時由該系統(tǒng)對熱端扇形板進行程序控制，自動適應轉(zhuǎn)子“蘑菇狀”變形。使熱端徑向密封片與扇形板之間的距離始終保持在設(shè)計的范圍內(nèi)。由于在轉(zhuǎn)子產(chǎn)生蘑菇狀變形后的徑向密封片呈曲線形狀，因此在采用自動控制系統(tǒng)調(diào)整熱端扇形板的情況下，為使熱端徑向密封片與扇形板在熱態(tài)運行時不產(chǎn)生嚴重摩擦和撞擊，熱端徑向密封片設(shè)計為“V”字狀，以保證在熱態(tài)運行時獲得均勻一致的密封間隙。冷端徑向間隙的控制由于冷端壓差大于熱端壓差，冷端氣體密度大于熱端密度，因此冷端徑向漏風是空氣預熱器漏風的重要因素。要得到良好的密封效果，冷端間隙必須得到有效的控制。冷端間隙的控制一般采用冷態(tài)預留熱態(tài)彌補的辦法。即在冷態(tài)安裝調(diào)整時，冷端內(nèi)側(cè)間隙為）mm。而外側(cè)預留出一定間隙，熱態(tài)運行時，內(nèi)側(cè)間隙由0mm變?yōu)橹味溯S的膨脹值，外側(cè)間隙由于轉(zhuǎn)子的蘑菇狀下垂變?yōu)檩^小的間隙。從而有效的控制了冷端的漏風量。軸向密封間隙的控制軸向密封可以防止氣體通過外殼與轉(zhuǎn)子之間的環(huán)形通道由高壓側(cè)繞到低壓側(cè)，而氣體又是通過旁路密封片與T型鋼之間的間隙流入外殼與轉(zhuǎn)子之間的通道的。因此，旁路密封是控制軸向泄漏的第一道防線，要想有效降低軸向漏風，必須合理的計算冷態(tài)時旁路密封的預留間隙。同時要根據(jù)熱態(tài)運行時的轉(zhuǎn)子半徑膨脹量，正確預留軸向密封片與軸向固定裝置之間的間隙。固定密封的控制為了有效的降低漏風量，在扇形板、軸向密封裝置與上梁、上部小梁、下梁、下部小梁、殼體板之間以及上、下短軸的周圍均應設(shè)有固定密封裝置。這樣固定密封結(jié)構(gòu)與密封片的密封聯(lián)合形成了一個連續(xù)封閉和可以調(diào)整的密封系統(tǒng)，在理論上可以把漏風量控制到一個很小的范圍內(nèi)。2.3.2安裝工藝的控制密封效果的優(yōu)劣除了設(shè)計的支持外，安裝工藝也十分重要，下面就密封的安裝調(diào)整過程中如何有效的控制密封間隙的方法進行討論。確保轉(zhuǎn)子的垂直度要保證密封間隙的均勻，首先要確保轉(zhuǎn)子垂直度。轉(zhuǎn)子找正是調(diào)整密封間隙的前提條件，如果轉(zhuǎn)子不垂直，那么就無法保證扇形板及固定密封裝置的準確度，那么密封片的調(diào)整也就無從談起了，因此在安裝的過程中要嚴格控制中心筒的垂直度，并且在吊裝模數(shù)倉格的過程中，注意對稱吊裝，防止由于中心筒的受力不均而發(fā)生偏斜，且在密封調(diào)整好后不允許有任何的附加力源作用在空氣預熱器上。嚴格按廠家提供的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)扇形板和軸向密封裝置徑向密封片是以扇形板為基準進行調(diào)整的，軸向密封片是以軸向密封裝置為基準進行調(diào)整的，因此要想保證良好的密封效果，必須對熱端扇形板、冷端扇形板及軸向密封裝置按要求調(diào)整合適。嚴格控制各密封片的上下偏差因為空氣預熱器在運轉(zhuǎn)的過程中，密封片是轉(zhuǎn)動部件，而扇形板及軸向固定密封裝置均為靜止部件。如果密封片的高低偏差太大，那么就會造成間隙小的密封片可能會與扇形板及軸向固定密封裝置產(chǎn)生刮蹭，而間隙大的密封片又會造成極大的漏風，因此在安裝過程中一定要嚴格控制密封片的正負偏差，使密封間隙均勻一致。在安裝過程中經(jīng)常會遇到密封片存在變形的情況，此時必須以標準件為基準，對產(chǎn)生變形的密封片進行打磨。3結(jié)論基于以上的討論，有效減低空氣預熱器的漏風的主要措施可以總結(jié)如下：①合理選擇預熱器型號，盡量選用低轉(zhuǎn)速，提高轉(zhuǎn)子充滿度，降低結(jié)構(gòu)漏風；②使用雙重密封或多重密封；③安裝扇形板控制系統(tǒng)，自動追蹤扇形板的蘑菇狀變形。④確保轉(zhuǎn)子的垂直度；⑤保證密封間隙的均勻一致性；⑥采用固定