柔性接觸式密封演示文稿

北京華能達(dá)電力技術(shù)應(yīng)用有限責(zé)任公司電站鍋爐空預(yù)器

柔性接觸式密封技術(shù)

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在大中型電站鍋爐上被普遍采用，漏風(fēng)率是其重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。有效控制空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率，可以從降低送、引風(fēng)機(jī)電耗和提高鍋爐效率兩個(gè)方面得到節(jié)能收益。因而無(wú)論是國(guó)內(nèi)外空預(yù)器生產(chǎn)廠家或廣大的空預(yù)器使用單位，都努力從不同方面降低空預(yù)器漏風(fēng)率。

引言

一、空預(yù)器變形的基本原理

空預(yù)器運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的上、下端面存在溫度差,即沿著轉(zhuǎn)子高度方向上的溫度梯度引起了轉(zhuǎn)子上端面外凸，下端面內(nèi)凹轉(zhuǎn)子的熱態(tài)蘑菇狀變形。其間隙公式如下：

二、空預(yù)器漏風(fēng)量計(jì)算1、攜帶漏風(fēng)量的計(jì)算式中：

——轉(zhuǎn)子從空氣側(cè)旋轉(zhuǎn)到煙氣側(cè)的倉(cāng)格空間中空氣攜帶到煙氣中的量（kg/h）；0.94

——轉(zhuǎn)子構(gòu)件占據(jù)容積的修正系數(shù)；n——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（r/min）；Ρ

——進(jìn)出口空氣的平均速度（kg/m3）；R——轉(zhuǎn)子內(nèi)半徑（m）；

——端板半徑（m）；

——轉(zhuǎn)子中心筒半徑（m）；E+a——傳熱元件籃子框架的最高線和最低線之間的距離（m）；0.85——系數(shù)，受熱元件的自由流量截面與轉(zhuǎn)子橫截面的比值；K——上下扇形板的密封面之間距離減去(E+a)(m).

2、直接漏風(fēng)量計(jì)算

直接漏風(fēng)主要取決于煙空氣的壓差和密封間隙。其公式如下：式中：——各部分直接漏風(fēng)量的總和（kg/h）;

A——計(jì)算處的泄露面積(m2);ρ

——計(jì)算處的空氣密度（kg/m3）;Δp——計(jì)算處的煙空氣之間壓差（Pa）;K——阻力系數(shù)，取用0.65.

漏風(fēng)比例：熱端徑向70%；攜帶漏風(fēng)10%；其他20%，包括（冷端徑向、軸向、周向）。

3、空預(yù)器漏風(fēng)對(duì)鍋爐效率的影響

3.1增加引、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)電耗。3.2對(duì)鍋爐排煙熱損失的影響。3.2.1冷端的漏風(fēng)不增加鍋爐排煙熱損失，如圖中Q1。3.2.2熱端的漏風(fēng)Q2由入口風(fēng)溫20℃加熱到300℃，漏到煙氣側(cè)后經(jīng)過(guò)空預(yù)器散熱變?yōu)镼2’，即排煙溫度。那么排煙溫度與入口風(fēng)溫之差便是熱端漏風(fēng)帶走的熱量。

3.2.3旁路漏風(fēng)的影響。熱端旁路的漏風(fēng)由300℃直接通過(guò)軸向密封進(jìn)入排煙系統(tǒng)，冷端旁路漏風(fēng)影響電流。Q2Q2Q1t1=20℃t2=300℃Q2’三、柔性接觸式密封技術(shù)介紹1、基本設(shè)計(jì)思想

將扇形板固定在某一合理位置，柔性接觸密封系統(tǒng)安裝在徑向轉(zhuǎn)子格倉(cāng)板上，在未進(jìn)入扇形板時(shí)柔性接觸式密封滑塊高出扇形板5mm?8mm

。當(dāng)柔性接觸式密封滑塊運(yùn)動(dòng)到扇形板下面時(shí)，合頁(yè)式彈簧發(fā)生形變。密封滑塊與扇形板接觸，形成嚴(yán)密無(wú)間隙的密封系統(tǒng)。當(dāng)該密封滑塊離開(kāi)扇形板后，合頁(yè)式彈簧將密封滑塊自動(dòng)彈起，以此循環(huán)進(jìn)行。運(yùn)行示意圖如下所示。2、自潤(rùn)滑合金

密封滑塊采用一種高科技材料：自潤(rùn)滑合金，如圖所示。此種材料高溫?zé)o潤(rùn)滑脂的條件下，可以達(dá)到很低的摩擦系數(shù),具有耐磨損、耐高溫、摩擦系數(shù)小、安裝方便及更換組件快捷的優(yōu)點(diǎn)。材料名稱自潤(rùn)滑合金密度ρ（g/cm3）7.54硬度（HB）450-800干摩擦系數(shù)μ0.05-0.2抗壓強(qiáng)度(MPa)355抗彎強(qiáng)度（MPa）275適用速度（m/s）0.3-2.5使用溫度（℃）-30-550年磨損量（圓周處）mm0.36彈性模量E（×105MPa）1.83膨脹系數(shù)α(106)10.72切變模量G(×103MPa)80.43、彈簧接觸式密封技術(shù)的另一核心技術(shù)是彈簧，如圖所示，該彈簧為inconelX-750是以Al、TiNb強(qiáng)化的鎳基合金，是inconel合金系統(tǒng)中早期發(fā)展的應(yīng)用廣泛的合金之一。合金在980度以下具有良好的強(qiáng)度、良好的抗腐蝕和抗氧化性能，而且也有較好的低溫性能，成形性能也好，能適應(yīng)各種焊接工藝。X-750力學(xué)性能：(線材，美國(guó)宇航材料標(biāo)準(zhǔn)AMS)品種線材，1號(hào)硬度線材，彈簧硬度狀態(tài)退火時(shí)效15%冷加工時(shí)效50%~65%冷加工時(shí)效30%冷加工時(shí)效完全熱處理厚度（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、安裝示意圖

在原有徑向密封片上加裝柔性接觸式密封組件，使密封滑塊和扇形板之間進(jìn)行接觸從而達(dá)到控制漏風(fēng)的目的。如圖所示。5、技術(shù)特點(diǎn)5.1不會(huì)形成密封間隙，扇形板與密封滑塊間沒(méi)有間隙，沒(méi)有氣流通過(guò)，所以沒(méi)有沖刷磨損問(wèn)題，密封效果好，系統(tǒng)能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行．5.2采用合頁(yè)式彈簧,允許空預(yù)器轉(zhuǎn)子在熱態(tài)運(yùn)行下有一定的圓端面變形及圓周方向的變形．特別適合空預(yù)器的改造．5.3自潤(rùn)滑合金高溫下干磨擦系數(shù)μ＝0.1．對(duì)主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流影響甚小，增加不超過(guò)1.5Ａ．5.4工廠化生產(chǎn),簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)安裝的工藝程序，工期短、效果好．1、磨損小。2、漏風(fēng)率低。3、全負(fù)荷漏風(fēng)率低。四、空預(yù)器柔性接觸式密封優(yōu)點(diǎn)柔性密封與硬性密封漏風(fēng)率比較五、技術(shù)保證1、性能指標(biāo)1.1改造后的空預(yù)器漏風(fēng)率（ECR工況），在一年內(nèi)不大于6%，并且保持穩(wěn)定。一個(gè)大修期內(nèi)（五年）不大于7%。1.2五年內(nèi)發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題由我方免費(fèi)維修（含材料、人工、差旅），并保證漏風(fēng)率≤7%。1.3改造后空預(yù)器煙氣壓差較改造前增加值不超過(guò)65Pa。1.4改造后鍋爐空氣預(yù)熱器驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流增加不高于1.5A。

2、磨損低。3、周向密封片采用金屬陶瓷技術(shù)。4、扇形板與弧形門連接處采用復(fù)合鋼板。六、安裝及施工1、施工范圍1.1修補(bǔ)冷端扇形板并調(diào)整到合理位置。1.2修補(bǔ)熱端扇形板并調(diào)整到合理位置。1.3挖補(bǔ)修復(fù)弧形門，并調(diào)整到合理位置。1.4更換熱端徑向、冷端徑向固定密封片。1.5熱端徑向隔倉(cāng)安裝柔性接觸式密封裝置。1.6冷端徑向隔倉(cāng)安裝柔性接觸式密封裝置。1.7更換磨損嚴(yán)重的軸向密封片。1.8更換旁路密封片。1.9更換“T”形鋼，并車削。1.10空預(yù)器其他漏風(fēng)處理。（包括伸縮節(jié)、隔倉(cāng)板、靜密封、殼體等）2、合頁(yè)組成合頁(yè)式組件轉(zhuǎn)軸軸套：硬質(zhì)合金，外部為#45碳鋼。合頁(yè)式組件上下合頁(yè)板材質(zhì)：16Mn.護(hù)瓦：鉸鏈：3、施工時(shí)扇形板處理方法3.1針對(duì)200MW、300MW機(jī)組，扇形板和弧形門調(diào)整到合理位置并固定，形成整體框架，減少漏風(fēng)。3.2針對(duì)600MW、1000MW機(jī)組，提供并安裝控制熱端扇形板“正常狀態(tài)”和“停爐狀態(tài)”兩個(gè)狀態(tài)的控制系統(tǒng)。

七、經(jīng)濟(jì)效益分析以300MW機(jī)組為例的經(jīng)濟(jì)效益分析計(jì)算條件：1）電流下降值：110A（包括送引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)電流下降總和）2）電動(dòng)機(jī)電壓:6.3KV3）機(jī)組容量：300MW4）機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)：6000h5）機(jī)組年利用小時(shí)：4000h6）機(jī)組供電煤耗：330g/kwh7）標(biāo)準(zhǔn)煤?jiǎn)蝺r(jià):700元/噸

8）改造前空預(yù)器漏風(fēng)率：12%9）改造后空預(yù)器漏風(fēng)率：6%a）節(jié)電收益計(jì)算分析：節(jié)約電量：W=1.732×6.3×1000×110×0.95×6000=684.16萬(wàn)度節(jié)約供電煤耗：684.16萬(wàn)度×330g/kwh/4000h×300MW=1.88g/kwhb)減少鍋爐排煙熱損失的節(jié)煤收益：空預(yù)器的三個(gè)漏風(fēng)通道：1）冷端漏風(fēng)不引起排煙熱損失增加；2)熱端漏風(fēng)引起排煙熱損失增加；3)周向、軸向漏風(fēng)引起排煙熱損失增加。一般漏風(fēng)率下降14％,可以提高鍋爐效率1％。節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤:330g/kwh×0.43％=1.