摘要：回转式空气预热器作为重要的尾部换热设备被广泛的应用在电站锅炉上，漏风率较高作为该设备使用过程中不可避免的缺点影响了整个机组运行的经济性、可靠性及安全性，是电站提高运行经济效率及运行安全需要解决的问题。本文通过对电站锅炉进行现场试验，分析了该电站空气预热器的漏风情况，同时分析了漏风率对锅炉热效率的影响，对评价电站的运行经济性具有一定的指导意义。
关键词：回转式空气预热器；漏风率；热效率；锅炉
随着我国经济的发展，国家对电力的需求量也越来越大，我国目前仍以火力发电为主，发电机组能耗水平与国际先进水平仍存在着较大的差距。空气预热器作为电站锅炉的重要辅助设备之一，目前应用较为广泛的是回转式空气预热器，其具有结构紧凑，传热密度高，节约材料，容易布置等优点[1-2]。然而，回转式空气预热器不可避免的缺点是漏风率较高，空气预热器漏风不仅影响了排烟温度，同时使得锅炉空气预热器出口处的过量空气系数增加，影响了锅炉的运行效率，进而导致整个机组的运行经济性的降低，同时对机组运行的安全性存在一定的威胁[3-4]。因此进行不同运行负荷下的漏风率及其对锅炉的影响的试验及分析意义重大。
一：预热器漏风的原因
从基本构成来看，回转式空气预热器具体包含了动态和静态的两类构件。在这其中，静止的构件包含冷端连接板、中间梁、热端连接板以及膨胀装置等，而转动的构件包含各类模块组件、转子和轴承等。针对动静构件而言，需要在两类构件的连接处设置密封。预热器在具体运行时，传热元件可以确保实时性的传热。
预热器包含了热端和冷端这两个区域，二者分别处在预热器的上下端。空气预热器设有烟道，可以用来传送热能。在后期的预热过程中，风侧可以吸收传送的热能，这种状况下的烟气就会降低温度，由此提高了预热器在这个阶段的送风温度。
经过分析可知，空气预热器可以划分为外壳和转子这两个重要的构件。在这其中，外壳保持静止而转子不停在转动。在两类构件中间，需要设置特定的间隔距离，因此漏风现象通常也会发生于这个部位。最近几年，电站纷纷购进了更大容量的新型机组，这种状况也增加了预热器本身的表面积和体积。
针对动静构件而言，就需要设置比从前更大的间隔，因而也扩大了原先的漏风面积。在锅炉的尾部通常加装了空气预热器，风系统和锅炉都设有进出口。在正压区的一侧风压较高，与之相应的负压侧就表现出较低的烟气压力。
因此，漏风的根源就在于压力差。如果压力差较大，那么漏风也会表现为更严重的状态。此外，某些情况下的漏风现象还可能来自风量流失。这是由于，旋转过程中的转子增加了烟气侧的风量，因此也流失了部分风能。针对这种状况，可以总结为携带漏风。
从现状来看，回转式的各种预热器普遍设置了较低的旋转速度。在漏风总量中，携带漏风仅占有较小的比例。为此，安装控制漏风的要点应当为控制轴向和径向的漏风。
二：实验测试对于热效率的影响
本试验系统及测点布置简图如图1所示。相应测点情况如下:
1原煤取样测点:给煤机上方取样口;
2大气温湿度测点:锅炉鼓风机入口处;
3烟气取样测点:布置在空气预热器进、出口烟道，进口烟道每侧6(孔)×3点;出口烟道每侧6(孔)×3点;烟气温度测点:布置在空气预热器进出口烟道，与烟气取样测点相同，进口烟道每侧6(孔)×3点、出口烟道每侧6(孔)×3点;
4给水温度测点:在锅炉高加后主给水管道;
5给水压力测点:给水泵后;
6给水流量测点:主给水管道;
7蒸汽温度测点:主蒸汽管道;
8蒸汽压力测点:主蒸汽管道;
9锅炉表面温度测点:锅炉本体表面;
10炉渣取样点:捞渣机出口;
11飞灰取样点:空气预热器出口水平烟道。
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（图1测试布置图）
三：空气预热器漏风率及锅炉热效率计算
3.1空气预热器漏风率测定
本电站锅炉机组具有A、B两台空气预热器，对其漏风率分别进行测试及计算。空气预热器漏风采用《电站锅炉性能试验规程》GB10184-1988中公式计算[6]。
AL=a''−a'×90a'
式中:
AL——空气预热器漏风率(%);
a''——空气预热器烟道出口处烟气过量空气系数;
a'——空气预热器烟道进口处烟气过量空气系数。
3.2锅炉热效率计算
锅炉效率按照《电站锅炉性能试验规程》GB10184-1988中公式计算，通过反平衡法计算锅炉热效率，计算式如下:
η=100−(q2+q3+q4+q5+q6)
式中:
η——锅炉热效率，%
q2——排烟热损失，%
q3——可燃气体不完全燃烧热损失，%
q4——固体不完全燃烧热损失，%
q5——表面散热热损失，%
q6——灰渣物理热损失，%
四：结果分析
试验选取的锅炉运行工况为60%、80%和100%机组负荷。空气预热器漏风试验与相应负荷锅炉效率试验同步进行，试验结果见表1、表2。从表1可知，在60%负荷时空气预热器A侧比B侧漏风严重，80%和100%负荷时A、B两侧漏风率相差较小，但三个工况下空气预热器的漏风率基本符合其设计值8.75的要求。由表1可知，在相同负荷下，漏风率越大，预热器出口过量空气系数越大，预热器出口烟气温度越低。这主要是随着漏风率的增大，更多的冷空气掺入到烟气中，导致出口烟气温度降低。
由表2可知，随着机组运行负荷的增大，空气预热器的漏风率呈上下波动变化，预热器出口过量空气系数逐渐减小，预热器出口烟气温度逐渐增大，排烟热损失逐渐增大，而锅炉热效率则上下波动变化。
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结合表1、表2可知相同负荷下随着空气预热器漏风率增大，锅炉排烟温度减小，过量空气系数增大;而不同负荷下由于空气预热器预热器风量及负荷量的不同导致排烟温度随着负荷增大而增大，过量空气系数减小;然而排烟温度对于锅炉效率的影响程度比过量空气系数大，综合两者因素使得在一定范围内，实际运行中的锅炉热效率随着空气预热器的漏风率的增大而增大。因此，在实际生产运行中，分析空气预热器漏风率的变化对锅炉热效率的影响时，应当要考虑空气预热器漏风率对排烟温度的影响，同时在锅炉验收当中也应该将影响考虑到锅炉效率修正计算中。
结束语
通过对实际生产运行中的锅炉进行试验及分析，当考虑空气预热器漏风率对锅炉排烟温度的影响时，在一定范围内，锅炉热效率随着空气预热器漏风率的增大而增大，在相同负荷下，排烟温度随着漏风率的增大而减小。当漏风率过大是将导致一、二次风温温降过大，使得煤粉着火热增大，对煤粉的燃烧有一定的影响。因此必须控制好空气预热器漏风率在设计值范围内，若偏离设计值过大应进行处理。
参考文献
[1]范从振.锅炉原理[M].中国电力出版社,1986.
[2]侯益铭,霍国生.两种空气预热器密封技术比较[J].电力学报, 2003,18(3):248-250.
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[8]宋献芹.论回转式空气预热器漏风的安装预防[J].黑龙江科学,2014(05):222.
论文作者:张贺
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：预热器论文; 空气论文; 锅炉论文; 热效率论文; 烟气论文; 电站论文; 温度论文; 《电力设备》2019年第20期论文;