（内蒙古电力勘测设计院有限责任公司 内蒙古呼和浩特 010070）
摘要：本文分析回转式空预器的漏风原因及对机组经济性的影响，介绍空预器的密封措施，提出密封方式的推荐性意见。
关键词：回转式空气预热器；漏风；密封
1.回转式空气预热器结构
回转式空气预热器是一种以逆流方式运行的再生式热交换器。加工成特殊波纹的金属蓄热元件被紧密地放置在转子扇形仓格内，转子以约1转/分钟的转速旋转，其左右两侧分别为烟气和空气通道；空气侧又分为一次风通道及二次风通道。当烟气流经转子时，烟气将热量释放给蓄热元件，烟气温度降低；当蓄热元件旋转到空气侧时，又将热量释放给空气，空气温度升高。如此周而复始地循环，实现烟气与空气的热交换。
2.回转式空预器漏风的原因及对经济性的影响
2.1回转式空预器漏风的原因
回转式空预器产生漏风的主要原因是由于转子热态的“蘑菇型”变形造成的转子表面和扇形板表面的泄漏面积加大引起漏风量增加，另外由于转子长期运行产生径向椭圆变形造成轴向漏风增加。
由于转子的不断转动，转子上表面持续受到热风侧的高温烟气的加热，温度较高；而转子的下表面也连续受到冷风侧一、二次冷风的冷却，温度较低。使得转子的上部热膨胀大于下部；由于转子下端受到推力轴承、中心驱动装置、支撑横梁的支撑作用，使转子在受热后的热态变形为向下部膨胀。这种膨胀结果使得转子中心的上表面较冷态时升高，并且由于转子上部的径向膨胀大于下部，使得转子的上部受到的热膨胀径向力矩大于转子下部。致使转子以下部为原点发生向下、向外的翻转变形。加之转子的自重力矩，更加速了转子的这种行似“蘑菇型”的热态变形。“蘑菇型”的热态变形中，空预器转子的外周发生向下的沉降现象，而转子中心发生隆起。故热态时转子下部的三角形漏风间隙和转子圆周的轴向漏风间隙变得比冷态时小，而转子上部的漏风间隙变得比冷态时大；而且随着锅炉负荷的升高，空预器转子换热量的增加，上述“蘑菇状”变形就越明显。
2.2漏风量计算及对机组运行经济性的影响
影响漏风的主要因素是漏风系数、间隙面积、空气侧与烟气侧之间的压力差。
空预器漏风率直接影响锅炉机组运行经济性。根据计算，对于电站锅炉，一般炉膛漏风系数每增加0.1～0.2，排烟温度将上升3～8℃，锅炉效率降低0.2～0.5%；而锅炉效率提高1%，300MW燃煤机组直接供电煤耗降低1.5～2.0g/kWh。以锅炉排烟氧量由7.0%降为 6.0%为例，炉膛漏风系数降低0.1，锅炉效率提高以0.25%计算，则300MW 燃煤机组供电煤耗可降低0.375g/kWh。因此，降低回转式空预器漏风率的重要性不言而喻。
3.降低空气预热器漏风率措施
按照回转式空预器的结构特点，控制空预器漏风的方法主要有：多重密封、焊接静密封、柔性密封、新型间隙跟踪装置（LCS）、四分仓设计、设置增压密封系统、配置抽吸漏风系统。
3.1多重密封技术
采用多重密封减小漏风的形式原理在于降低直接漏风压差，双道密封即为这种方式。双道密封设计的转子密封板，覆盖了两个完整的转子格仓，密封区始终存在两道密封，因此漏风压差只有传统设计单道密封的一半。在此基础上又发展出了三道密封技术，即进一步缩小转子格仓大小，如转子采用48个甚至更多仓格，使得密封板可以覆盖3个转子仓格，保证密封区始终有三道密封，进一步降低漏风压力差为烟空气压差的1/3。
3.1.1双道密封技术
双道径向密封和轴向密封技术与传统的单道密封方案相比，双道密封可使直接泄漏降低 30%。
双道密封通过密封板覆盖两个转子仓格来实现，保证在任何时候，都有两道密封在起作用。转子使用36仓方案，惰性区略大于48仓设计，利于漏风稳定；低阻力元件保证流通阻力很小。同时制造、安装方便，没有过多的因篮子仓格数过多引起的转子截面利用率差，局部烟气走廊多（篮子筐角部）的缺点。通过使用新传热元件波形，达到降低阻力的目的。
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使用双道密封技术，30 万以上机组漏风率能保证＜6%，漏风率指标稳定，转子流通阻力略有上升，转子重量增加，元件包变小，内元件包易堵灰。
3.1.2三道密封技术
与双密封结构类似，三密封结构就是同时有三道密封片与密封板相接触，形成三道密封，考虑不增加空气阻力，一般只在空气和烟气之间的密封区采用三道密封。
转子采用全模式扇形仓格结构，其优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。该空气预热器这种结构减小了工地焊接工作量，安装速度快。实践和理论计算表明，与焊接结构转子相比，全模式转子热态变形小，同时配合双三密封系统可使直接漏风下降30%。小型预热器有3/4的传热元件盒装仓发货，而大型预热器则有2/3的元件装仓发货，减少了工作施工量，同时避免了损坏搪瓷传热元件盒。
使用三道密封技术，30万以上机组漏风率能保证＜5%，600MW机组加配 LCS 能达到4%，漏风率指标稳定，但其较同仓格数转子，烟气阻力上升 10%左右（80-120Pa），转子格仓过密，元件包偏小。
3.2采用焊接静密封
对可调设计密封板机构，密封板两侧的静密封设置为两片钢板滑移模式，存在的间隙势必造成一定的漏风。如放弃采用可调密封板设计方案（在小型空气预热器上使用较多）直接将扇形板侧面焊接到空气预热器壳体上，或在密封板和空气预热器壳体之间设置波纹节，则能够完全消除这部分漏风。
3.3柔性密封
柔性密封系统的工作原理为将扇形板固定在某一合理位置，柔性接触式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。
3.4新型间隙跟踪装置（LCS）
大型空气预热器的转子变形很大，如1000MW机组的空气预热器转子热变形量可达50~60mm，如没有配置间隙跟踪装置，热端径向漏风将超过总直接漏风的一半。该装置经过十几年的发展，采用了微动触发传感器、加配力矩保护和最大位置限位保护、提升装置和扇形板采用铰链连接等新技术，故障率下降，长期投运率提高到近100%。近年开发的采用烟气入口温度控制扇形板位置的设计方案，取消了传统的传感器，维护工作量降低。在大型空气预热器上配置新型间隙跟踪装置，已成为控制漏风率的关键手段。
3.5四分仓空气预热器
空气预热器的漏风中，三分仓空气预热器60%以上为一次风漏风，原因在于其和烟气的压差为二次风与烟气压差的3~5倍，对先加热二次风的空气预热器，还存在一次风向烟气的携带漏风，使得一次风漏风率难以下降。采用四分仓空气预热器，将一次风安排在两个二次风中间，与烟气相邻的都是二次风，明显降低了漏风压差，从而降低了总漏风率。一次风和二次风的压力差要小于一次风和烟气的压力差，一次风漏入二次风的量较三分仓设计时漏入烟气中的要小，一次风泄漏率也随之下降。
3.6配置抽吸漏风系统
在空气预热器密封板上开有吸风槽口，用管路引入抽漏风风机，能将部分原来向烟气侧泄漏的漏风返回空气侧，从而降低漏风率。控制漏风的程度完全取决于所配风机容量。
3.7设置增压密封系统
将空气预热器出口的部分烟气，用风机送到密封板背面，通过开在密封板中间的槽口吹入转子，提高密封区的压力，使得漏风压差下降，进而减少漏风。控制漏风的程度也取决于所配风机的大小。
4.结论
空预器漏风严重影响锅炉运行的经济性，造成电厂机组的供电煤耗增加，降低空预器漏风率是火力发电提高机组运行经济性和节能减排的一个重要环节。根据空预器的构造及运行机理对降低空预器的漏风率提出了一些切实可行的措施。相比之下，三密封系统和四分仓密封性能比双道密封效果要好，但是使用四分仓空气预热器后，风道布置复杂，故工程实践中推荐采用三分仓技术、密封采用三密封系统。
论文作者:孙丽娟
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/19
标签：转子论文; 预热器论文; 烟气论文; 空气论文; 扇形论文; 机组论文; 间隙论文; 《电力设备》2016年第23期论文;