回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)原因及改造措施

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)原因及改造措施摘要：文章針對華電青山熱電廠300MW機(jī)組鍋爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器存在漏風(fēng)量偏大的問題，進(jìn)行了漏風(fēng)原因的分析，并結(jié)合近幾年檢修回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的經(jīng)驗，提出了應(yīng)采取的改造措施。關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器；密封；漏風(fēng)；聲波傳感器華電青山熱電廠12號爐是哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)制造的配300MW機(jī)組的鍋爐，蒸汽流量1025t/h，過熱蒸汽溫度540°C，主蒸汽壓力18.25MPa，給水溫度279.4°C。在鍋爐尾部煙道下面配置了2臺直徑①=10.318m的三分倉立式倒流回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較小，由轉(zhuǎn)子、外殼板、軸承傳動元件、傳動裝置、自控系統(tǒng)等組成，空預(yù)器轉(zhuǎn)子的高度為1780mm，在滿負(fù)荷和低負(fù)荷時的轉(zhuǎn)速分別為1.139r/min和0.32r/min。熱端和熱端中間層由厚度為0.6mm的DU型碳鋼波紋板疊制而成，冷端由厚度為1.2mmNF-6型H=300mm考登鋼(C0RTEN)波紋板疊制而成?？諝忸A(yù)熱器的徑向、周向和軸向均有密封裝置，以防止和減少漏風(fēng)，密封片由考登鋼制成。徑向密封片厚度8=2.5mm；轉(zhuǎn)子中心筒周向密封板厚度8=6mm；軸向密封片厚度8=2.5mm，旁路密封片厚度8=1.6mm?？諝忸A(yù)熱器配有漏風(fēng)控制系統(tǒng)和2臺伸縮式吹灰器及多噴嘴清洗管?？诨剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子為圓筒形，外殼的扇形板把轉(zhuǎn)子流通截面分為煙氣流通部分、空氣流通部分和密封區(qū)3個部分。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一圈就完成一次熱交換循環(huán)，當(dāng)蓄熱板轉(zhuǎn)到煙氣側(cè)時，吸收煙氣流中的熱量，而當(dāng)這部分蓄熱板再轉(zhuǎn)到空氣側(cè)時，再把熱量放出來加熱空氣?！踅?jīng)幾年的投產(chǎn)實踐來看，華電青山熱電廠12號爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在運(yùn)行中存在漏風(fēng)量偏大的問題，漏風(fēng)率最高時曾達(dá)到33%，漏風(fēng)不僅增大鍋爐排煙熱損失，而且加重了因煙溫降低所造成的設(shè)備低溫腐蝕，也增加了風(fēng)機(jī)電耗，漏風(fēng)問題嚴(yán)重時還會因風(fēng)量不足直接影響鍋爐出力?？?漏風(fēng)發(fā)生的原因分析回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的一次風(fēng)壓比二次風(fēng)和煙氣側(cè)的風(fēng)壓均高很多，加上轉(zhuǎn)子與外殼之間有間隙的存在，因此不可避免地存在一次風(fēng)向二次風(fēng)側(cè)和煙氣側(cè)的直接泄漏以及二次風(fēng)向煙氣側(cè)的漏風(fēng)。密封漏風(fēng)是漏風(fēng)的主要部分，而密封漏風(fēng)是由軸向漏風(fēng)、周向漏風(fēng)、徑向漏風(fēng)三部分組成。其中，徑向漏風(fēng)約占總漏風(fēng)量的60%?70%。由于回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器自身變形，引起密封間隙過大。裝滿傳熱元件的空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子或靜子處于冷態(tài)時，扇形板與轉(zhuǎn)子端面為一間隙很小的平面。而當(dāng)空氣預(yù)熱器運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子和靜子處于熱態(tài)，熱端轉(zhuǎn)子徑向膨脹大于冷端轉(zhuǎn)子；同時由于中心軸向上膨脹，加上自重下垂，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生蘑菇狀變形，扇形板與轉(zhuǎn)子或靜子端面密封的外緣間隙，在熱態(tài)時比冷態(tài)時增大很多，形成三角狀的漏風(fēng)區(qū)，如圖1所示。圖1空預(yù)器運(yùn)行時密封間隙變化圖空氣預(yù)熱器中間層波紋板積灰嚴(yán)重導(dǎo)致漏風(fēng)增大?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器長期運(yùn)行，如不及時吹灰疏通，使冷、熱、中間受熱面積灰增多，引起風(fēng)壓阻增大，出口煙氣負(fù)壓加大，漏風(fēng)量上升。另外，波紋板堵灰使上下不通暢，引起預(yù)熱器冷、熱端溫差變大，也可以使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生蘑菇狀的變形更嚴(yán)重?？諝忸A(yù)熱器轉(zhuǎn)子運(yùn)行時其變形規(guī)律為y=(0.006AT/H)-R-R (1)式中，Y為轉(zhuǎn)子變形量，mm；AT為預(yù)熱器冷、熱端溫差，°C；H為轉(zhuǎn)子高度，m；R為轉(zhuǎn)子半徑，m。轉(zhuǎn)子高度H和轉(zhuǎn)子半徑R都是固定的，所以，轉(zhuǎn)子變形量Y與預(yù)熱器冷、熱端溫差A(yù)T成正比?？諝忸A(yù)熱器積灰多時上下不通暢，使AT增加，進(jìn)而轉(zhuǎn)子變形量增加，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)增大?？诳诼╋L(fēng)控制系統(tǒng)傳感器機(jī)械部分失靈或不敏感?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器裝有漏風(fēng)控制系統(tǒng)，對扇形板底面和徑向密封片之間的密封間隙進(jìn)行自動跟蹤控制，并使密封間隙保持在3.0mm左右，從而達(dá)到對空氣預(yù)熱器漏風(fēng)量進(jìn)行自動控制的目的。本回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器安裝了漏風(fēng)控制傳熱器，中心有一根傳感棒，棒的下端裝有針式探測頭。安裝時該探頭與轉(zhuǎn)子周圍“T”字鋼上的傳感器保持2.4mm間隙。當(dāng)轉(zhuǎn)子熱態(tài)下彎時，扇形板向下跟蹤，裝在記憶形板側(cè)部的探測頭隨之向下，直到與傳感器接觸，這時扇形板已與轉(zhuǎn)子間的間隙處在最小允許值，使傳感器向上移動，觸發(fā)上面探頭組件中的初級限位開關(guān)，此開關(guān)使電動機(jī)停轉(zhuǎn)2s后倒轉(zhuǎn)，使扇形板組升高，扇形板與轉(zhuǎn)子密封片的最佳間隙為3.2mm。但空預(yù)器運(yùn)行一段時間后發(fā)現(xiàn)，因煙道內(nèi)積灰較多，使探測頭通道堵塞，不能自由上下活動，影響了扇形板的跟蹤調(diào)節(jié)，使漏風(fēng)增大?？谟猩贁?shù)徑向、環(huán)向、軸向密封片不整齊。由于長時間運(yùn)行或受熱不均勻，環(huán)向、軸向密封片有少數(shù)偏斜或變形，使密封間隙變大而導(dǎo)致漏風(fēng)增大?？跈z修、裝配問題，如轉(zhuǎn)子不垂直，漏風(fēng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致漏風(fēng)增加。口12號爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器A側(cè)、B側(cè)煙氣入口處各有擋板16塊，擋板軸封處密封不嚴(yán)。另外，空氣預(yù)熱器上部煙道第四波、第六波伸縮節(jié)破損。這些從外界漏入的空氣使煙氣側(cè)負(fù)壓加大，增加了回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)，導(dǎo)致漏風(fēng)率上升。2減少空氣預(yù)熱器漏風(fēng)應(yīng)采取的對策和措施減小密封漏風(fēng)?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)主要是密封漏風(fēng)，其中徑向漏風(fēng)約占總漏風(fēng)量的60%?70%。因此，解決回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)問題首先應(yīng)盡量減小徑向漏風(fēng)。利用機(jī)組臨檢、大、中、小修、技改的時候?qū)諝忸A(yù)熱器各種密封元件進(jìn)行檢查調(diào)整。對少數(shù)徑向和環(huán)向密封片因受熱原因使材料在高溫區(qū)域發(fā)生一些塑性變形，著手進(jìn)行更換處理，以保證減少密封間隙漏風(fēng)發(fā)生；冷、熱端旁路密封按照間隙數(shù)值進(jìn)行校正，更換不合格的旁路密封片，應(yīng)采取兩片疊置交叉形式安裝，減少旁路漏風(fēng)；對軸向密封檢修發(fā)現(xiàn)間隙超標(biāo)，根據(jù)安裝時數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，避免軸向漏風(fēng)；中心筒處由于密封材料沒有堵實，另外有的地方磨損，會造成漏風(fēng)，發(fā)現(xiàn)后及時重新填實密封材料，磨損處及時補(bǔ)焊處理?？诩訌?qiáng)對空預(yù)器傳熱元件的堵灰進(jìn)行疏通。由公式(1)知道，必須盡可能減小AT，才能使轉(zhuǎn)子變形量和漏風(fēng)減少。如果傳熱元件堵灰無法疏通，將使AT增大，空預(yù)器的漏風(fēng)增大。一方面應(yīng)使用吹灰器進(jìn)行吹灰外，還要使用空預(yù)器底部新裝的“空氣炮”定期除灰。另外，大小修時用高壓水多嘴清洗管進(jìn)行噴射除灰，對發(fā)現(xiàn)堵死的元件要加強(qiáng)疏通。大修時采取將傳熱元件盒取出，割開盒架，對堵死的傳熱元件一片一片清理，然后全部重新安裝。調(diào)節(jié)好漏風(fēng)控制系統(tǒng)扇形板的水平位置。如果漏風(fēng)控制系統(tǒng)扇形板本身不是水平的(從表1A側(cè)和B側(cè)空氣預(yù)熱器中二次風(fēng)側(cè)與一次風(fēng)側(cè)之間的扇形板，B側(cè)二次風(fēng)側(cè)與煙側(cè)之間的扇形板都明顯不為水平)，扇形板可出現(xiàn)前后左右的傾斜，必然會導(dǎo)致因漏風(fēng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)偏差而使漏風(fēng)增大。因此，減小空預(yù)器漏風(fēng)必須保持扇形板的水平，要對扇形板的水平進(jìn)行測量，即將任意一處徑向密封片轉(zhuǎn)到扇形板的兩側(cè)進(jìn)行測量，如測量結(jié)果不水平要采取措施進(jìn)行調(diào)節(jié)至水平?？诒苊饪疹A(yù)器上部煙道擋板軸封的漏風(fēng)。原甲側(cè)空氣預(yù)熱器上部煙氣入口處擋板各有4組，每組有4塊擋板，共計16塊擋板，每組擋板由電動裝置SMC-03/H2BC控制。乙側(cè)空氣預(yù)熱器情況與甲側(cè)空氣預(yù)熱器一樣。設(shè)備運(yùn)行一段時間后甲乙側(cè)空預(yù)器上部擋板軸封密封不嚴(yán)有漏風(fēng)，并且一些擋板卡澀不能運(yùn)行或關(guān)閉不嚴(yán)密。針對上述情況，2003年10月青山熱電廠檢修部門對空預(yù)器煙氣入口處擋板軸密封進(jìn)行了改造，改為A、B側(cè)空預(yù)器上部煙氣入口處擋板各有4組，每組有5塊擋板，共計20x2=40塊擋板，保留原電動裝置。煙氣擋板為洛陽芳華機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的耐磨型煙道關(guān)閉擋板，型號：SD-YDB；規(guī)格：890mmx3774mmx10406mm。該煙道關(guān)閉擋板有2個優(yōu)點(diǎn)：一是擋板主軸密封采用的是全密封，徹底解決了漏風(fēng)及卡澀;二是耐磨，如圖2所示?？趫D2改造后的空預(yù)器煙氣入口處擋板軸密封配置圖消除空預(yù)器上部煙道的漏風(fēng)。更換空氣預(yù)熱器上部煙道的第四波、第六波伸縮節(jié)。伸縮節(jié)材質(zhì)改為1Cr18Ni9Ti，增強(qiáng)其耐磨性能以消除漏風(fēng)?？诳诟倪M(jìn)扇形板控制系統(tǒng)，降低漏風(fēng)率。解決熱端徑向密封是在其上方設(shè)置扇形板控制系統(tǒng)，動態(tài)跟蹤轉(zhuǎn)子變形，以隔離煙道和空氣，從而達(dá)到消除漏風(fēng)目的。2000年8月300MW機(jī)組鍋爐技改中，我廠采用南京華能中電電力有限公司的ZD/LCS-II型空氣預(yù)熱器漏風(fēng)系統(tǒng)的聲頻傳感器改造原設(shè)備中不敏感的機(jī)械式傳感器。聲頻傳感器包括發(fā)聲片、聲頻接收器、聲頻傳導(dǎo)管、傳感探頭、前置處理器5個組成部分。在A、B側(cè)空預(yù)器的三分倉中各安裝1個聲頻傳感器，共計配置6套聲頻傳感器。安裝發(fā)聲片的高度比徑向密封片高1mm，聲頻接收器裝在扇形板上，傳導(dǎo)管伸入空氣預(yù)熱器內(nèi)壁約10cm，與水平面成約45。，傳導(dǎo)管在空氣預(yù)熱器倉內(nèi)的一端與聲頻接收器連接，另一端接傳感探頭。傳感探頭將收到的聲頻信號傳送到前置處理器，其信號經(jīng)選頻放大處理后輸出至自動控制柜。改造前，技術(shù)人員對徑向密封片與扇形板冷態(tài)密封間隙進(jìn)行了測量。具體方法是：檢修人員手動盤車，對24分區(qū)大塊徑向密封片編號，每大塊共有5片密封片，每塊用塞尺進(jìn)行測量，A側(cè)空預(yù)器徑向密封片編號為：(24)(18)(12)(6)，B側(cè)為：(19)(13)(7)(1)，先后對A、B側(cè)空氣預(yù)熱器測量，根據(jù)測量結(jié)果找到最佳新傳感元件的發(fā)聲片安裝位置。徑向密封片在外圓至圓心500mm處焊接L=150mm聲音發(fā)聲金屬片，并使發(fā)聲金屬片高出徑向密封片2mm(有利于漏風(fēng)系統(tǒng)的控制)。實際測量數(shù)據(jù)如表1所示。表1徑向密封片與扇形板冷態(tài)密封間隙 mm項目間隙值第1片第2片第3片第4片第5片編號ABABABABAB①1—7.0—6.5—9.5—10.5—8.05.5—6.0—9.5—7.0—6.0——6.5—7.0—9.5—10.0—10.05.0—7.0— 9.0— 7.5 — 6.0——7.0—6.0 —9.0 — 9.5 —8.5185.0—6.0—9.5—-7.5—6.0—19—6.5—6.5—8.5—9.5—8.5234.5—5.5—8.0—-7.0—6.5—245.0—6.5—10—7.0—6.0—②1--6.5-—6.0—9.5—10.0—8.0234.5—5.5—9.5—-7.0—-5.5—③1--9.0-—8.0—11.0—10.0—7.5134.5—6.5—11.0--12.0—10.5—④1--6.5-—7.5—11.5—10.0—6.5135.0—6.0—10.5--12.5—11.0—⑤9--0.5-—2.5—8.0—9.0—10.0212.11—2.82—7.0—6.0—6.5—⑥9--5.0-—4.5—8.5—10.0—10.0215.0—7.0—10.0--8.5--6.5-—注：①煙氣側(cè)至一次風(fēng)側(cè)扇形板與徑向密封片間隙；②一次風(fēng)側(cè)至煙氣側(cè)扇形板與徑向密封片間隙；③二次風(fēng)側(cè)至煙氣側(cè)扇形板與徑向密封片間隙；④煙氣側(cè)至二次風(fēng)側(cè)扇形板與徑向密封片間隙；⑤二次風(fēng)側(cè)至一次風(fēng)側(cè)扇形板與徑向密封片間隙；⑥一次風(fēng)側(cè)至二次風(fēng)側(cè)扇形板與徑向密封片間隙。A—A側(cè)空氣預(yù)熱器；B——B側(cè)空氣預(yù)熱器；“一”表示對應(yīng)項目無測量值。改造后經(jīng)本廠生技部門試驗組進(jìn)行測試運(yùn)行數(shù)據(jù)結(jié)果對比，空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率比未改造前的漏風(fēng)率下降了10%，證實了優(yōu)化空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制系統(tǒng)對漏風(fēng)率的降低是有效的。口（7）回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制系統(tǒng)改造運(yùn)行一段時間后，尤其是啟停爐，控制系統(tǒng)恢復(fù)能力差（指示器原始刻度數(shù)值與實際指示間隙值有誤差），使間隙跟蹤出現(xiàn)偏差，如發(fā)生故障退出運(yùn)行，扇形板控制強(qiáng)制抬起，反而增加了空氣預(yù)熱器漏風(fēng)。2000年技改后空氣預(yù)熱器漏風(fēng)降低后又出現(xiàn)反彈。因此，2003年10月華電青山熱電廠12號爐大修采用北京豪頓公司的VN密封系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造部件的材質(zhì)為Q235-A。改造步驟為：口1） 割除原扇形板控制系統(tǒng)（調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器）并用配件封堵6處。一次風(fēng)/煙氣側(cè)、一次風(fēng)/二次風(fēng)、煙氣側(cè)/二次風(fēng)之間均用重新設(shè)定加寬的豪頓扇形板替換，安裝新的扇形板調(diào)節(jié)器，現(xiàn)場安裝支撐槽鋼時，根據(jù)需要修整頂部結(jié)構(gòu)，以便槽鋼正確就位?？?） 拆掉原來的頂部輪鼓密封管道，然后用鋼板封堵，最后將配件一端焊到煙道，另一端焊到輪鼓密封罩出口。口3） 拆除所有徑向密封片、軸向密封片、轉(zhuǎn)子中心軸密封、外環(huán)密封片、扇形板固定密封，安裝新的改造部件。安裝密封時，不要拆下徑向隔板間墊片，拆下徑向密封時，不要拆下軸向密封，安裝好徑向密封后再拆下軸向密封，徑向密封螺栓擰緊力矩244N-M，軸向密封螺栓擰緊力矩476N-Mo□將徑向密封安裝就位；拆掉原調(diào)節(jié)桿、拆掉托架、拆掉原軸向板，從現(xiàn)有設(shè)備拆掉所有連接件。在轉(zhuǎn)子外側(cè)殼板上割一個孔用于焊接軸向密封板時作為穿過門，安裝軸向密封板分組件（煙氣/一次風(fēng)）1件，軸向密封板分組件（一次風(fēng)/二次風(fēng)、二次風(fēng)/煙氣）2件，軸向密封板調(diào)整到位后，焊接及調(diào)整軸向密封片；轉(zhuǎn)子中心軸密封按以下程序安裝就位：①在嵌入填密環(huán)的剩余部分前，把油涂到填密環(huán)上，將填密環(huán)兩端的一部分送入密封座套中，采用木制墊塊與內(nèi)壓套將其輕輕嵌入密封座套的底部。②重復(fù)上述操作將填密環(huán)的其余部分嵌入密封座套中，確保填密環(huán)的接縫相互錯開90°。③緊固壓套螺母至中心軸被輕輕夾住，隨之將密環(huán)壓套旋松到能用手指緊固即可。④在現(xiàn)場將螺母旋動兩圈，以作進(jìn)一步的調(diào)整直到獲得較為滿意的密封效果。⑤與軸接觸的編織式填密環(huán)，其“V”形結(jié)構(gòu)的頂尖指向應(yīng)與軸的旋轉(zhuǎn)方向相反。⑥在安裝中密封座