（哈尔滨锅炉厂预热器有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市 150000）
摘要：空气预热器利用烟气的热量对空气进行预热，然后将空气送入炉内燃烧。使燃料的燃烧状态更加稳定(不易灭火)，提高燃烧效率。另外，利用烟气加热空气可以更好地降低排气温度，减少排烟热损失，提高锅炉效率，起到节能减排的作用。
关键词：空气预热器；回转式；膨胀；原理：电流；波动；分析；
空气预热器可以降低机组排气温度，提高锅炉运行效率。回转式空气预热器常用于大型电站锅炉，但在热态运行时，回转式空气预热器会产生蘑菇形变形，变形后的预热器转子容易与壳体产生干扰。
一、空气预热器结构
回转式空气预热器的设计目的是为燃烧提供所需的热空气，当烟气经过空气预热器换热元件时，烟气携带的一部分热量传递给换热元件，而换热元件又在空气侧将热量传递给空气。这样，由于空气预热器回收了烟气的热量，降低了排烟温度，提高了燃料与空气的初始温度，强化了燃料的稳态燃烧，因而进一步提高了锅炉效率。回转式空气预热器主要部件为转子、换热元件、壳体、扇形板、弧形板、过渡烟风道、轴承等，还包含了吹灰器、驱动装置等附属设备。转子是空气预热器的核心部件，其中装有换热元件。从中心筒向外延伸的主径向隔板，将转子分为24仓，当空气预热器的型号大于或等于24#时，这些分仓又被二次径向隔板分隔成48仓。主径向隔板和二次径向隔板之间的环向隔板或栅架，可起到加强转子结构和支撑换热元件盒的作用。转子与换热元件等转动件的全部重量由底部的轴承支撑，而位于顶部的导向轴承则承受径向的水平载荷。对于两分仓设计的空气预热器，烟气和空气分别流经转子的两侧，两种气流之间由固定式扇形板和轴向密封板进行分隔。气流的方向为：烟气向下，空气向上。为了将空气至烟气的漏风率降至最低，空气预热器各向密封系统的设计和布置起着至关重要的作用。三分仓设计的空气预热器可通过三种不同的气流，即烟气、二次风和一次风。烟气位于转子的一侧，而相对的另一侧则分为二次风侧和一次风侧。上述几种气流之间各由三组扇形板和轴向密封板相互隔开。烟气和空气流向相反，即烟气向下、一次风和二次风向上。通过改变扇形板和轴向密封板的宽度，可以实现烟气与风侧的双密封和三密封，以满足电厂对空气预热器总漏风率和一次风漏风率的要求。转子外壳封闭了转子，在转子外壳的上、下端均连有过渡烟风道。过渡烟风道一侧与空气预热器转子外壳连接，一侧与用户烟风道的膨胀节相连接，其高度和接口法兰尺寸可随用户要求而改变。转子外壳上设有外缘环向密封条，由此控制空气至烟气的直接漏风和烟风的旁路量。转子外壳与空气预热器铰链端柱相连，并焊接成一个整体支撑在底梁结构上。转子外壳烟气侧和空气侧分别由两套铰链侧柱将转子外壳支撑在钢架上，该支撑方式可使转子外壳在热态时能自由向外膨胀。中心驱动装置直接与转子中心轴相连。驱动装置包括主驱动电机、备用驱动电机、减速箱、联轴器、驱动轴套锁紧盘和变频器等，根据设计要求，启动驱动装置时，必须通过变频器进行启动，以降低启动力矩，保护减速箱和传动机构。空气预热器的静态密封件由扇形板和轴向密封板组成。扇形板沿转子直径 方向布置，轴向密封板位于端柱上，与上、下扇形板组成一封闭的静态密封面。转子径向隔板及外缘轴向均装有密封片，通过有限元计算和现场的安装调试经验，合理设定密封片的间隙，可将空气预热器的漏风率降至最低。在转子顶部和底部外缘角钢与外壳之间，均装有外缘环向密封片。
二、空气预热器电流波动
根据两起空气预热器电流波动的消缺过程，可更深入地了解空气预热器的膨胀过程，有利于分析和处理类似的缺陷。
1.案例一，某电厂一期工程建有2台350MW机组，配备4台空气预热器，2台机组于2005年5月进入商业化运营。2017年10月，2号机组进行了脱硝改造，更换了空气预热器的换热元件（底部为搪瓷元件）、密封件及顶部三分仓小扇形板。自2018年1月份投运后，B侧预热器的电流摆动较大（2.5～20A），机组的最大负荷仅为240MW，对顶、底径向密封片及轴向密封重新进行了调整，加大了间隙，但电流摆动大的问题仍无法消除。2018年3月，在现场检查预热器时，得知在改造施工中，更换了换热元件及密封片，换热元件重量增加了20ｔ，但没进行转子的重新找正及其他项目的检查。改造时还将顶、底径向及轴向密封间隙放大了3～5mm，将顶部烟道向上提升了约50mm。对空气预热器的外部检查中，未发现保温层情况异常，现场听不到密封片磨擦的声音，顶部检修平台存在影响预热器膨胀的部件（这是长期存在的）。查看机组的运行曲线，发现机组负荷在200MW以下时，Ｂ侧电流的波动不明显。当机组负荷升到200MW以上，预热器的电流开始波动，并随温度上升而增大，电流的波动点由1点增加到1至3点。初步判断是底部角钢的安全距离出现问题，建议对Ｂ侧预热器的内部进行检查。由于无法停炉，电厂采用降低机组负荷的方法，停单侧预热器，隔离烟气侧，以便人员能够进入该空预器内部进行检查。当现场Ｂ侧预热器的隔离完成后，搭设烟气侧底部脚手架（空气侧无法隔离），进入空气预热器烟侧底部检查底部转子外缘角钢，发现底部外缘角钢与外环密封片顶部之间间隙为20mm（设计值为30mm），角钢与底部扇形板的距离为18mm（设计值为20mm），扇形板上有明显磨痕，因此判定，转子底部外缘角钢与扇形板之间的摩擦是造成空气预热器电流波动的原因。考虑到密封间隙已全部设定完成，并且预热器也无法完全隔离，作业困难，无法采用顶转子在底部轴承处加垫片的方法处理，决定切割底部角钢，向上提升15mm后，重新焊接加固，对该处角钢处理完毕后，再将Ｂ侧空气预热器投入运行。机组带满负荷时，Ｂ侧电流为2.5～2.8Ａ，运行正常。Ａ侧空气预热器电流的最大值为6Ａ，基本解决该空气预热器电流波动大的问题。
2.案例二，某电厂二期有2台600ＭＷ机组，每台机组配２台固定密封空气预热器，为满足环保排放的要求，2018年也对该机组进行了脱硝改造，为避免硫酸氢铵在空气预热器元件里出现跨层分布的情况，换热元件由三层改为两层，并对转子的密封处进行了局部改造。2018年10月，当机组负荷升至550ＭＷ时，二期工程３号炉的Ｂ空气预热器发生电流波动，最大值达17Ａ。当电厂停炉临检时，首先检查了Ｂ空气预热器的顶、底外缘角钢处的密封间隙，经检查，发现二次风侧顶部外环密封片靠人孔门位置有两段清晰的磨损痕迹，深度分别为1mm和3mm，对应长度分别为600mm和500mm，该处密封间隙实测为29mm和30mm，理论值为29.6mm。底部外缘角钢与扇形板间隙最小值为44mm，但在底部外缘角钢上没有摩擦痕迹。同时还检查了径向、轴向和内环密封的间隙，均没有发现摩擦痕迹。据了解，该空气预热器从投运起就存在电流波动问题，还曾发生过空气预热器的卡死事故。此外，当机组负荷为550MW时，该空气预热器电流的波动就会增大，据此排除了空气预热器壳体保温不够和外界环境温度变化所导致的电流波动。平时巡检驱动装置时也没有杂音，可排除驱动装置零部件缺陷导致的电流波动。查看Ｂ空气预热器运行的历史曲线，当电流发生波动时，发现空气预热器转子每旋转一圈，都对应有2个电流峰值出现，如图1所示。
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图1空气预热器运行的历史曲线
图1所示曲线上，有２个明显的电流波动点，这与现场检查情况相吻合，因此判定空气预热器电流波动的原因是两处外环密封的动静件磨蹭所引起的。调整了两处有磨蹭处的间隙，使间隙尺寸为35～40mm，再次启动后，预热器的运行电流趋于稳定。
总之，在热态工况下，空气预热器旋转件与静态件之间的干涉，导致了空气预热器的电流波动，为此，必须从冷态密封间隙的设置和热态运行两方面进行控制。
参考文献：
［１］冯萍．回转式空气预热器电流波动的原因分析．2018.
［２］刘群．浅谈回转式空气预热器电流波动的原因及解决方法.2018.
论文作者:齐宏伟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/13
标签：预热器论文; 空气论文; 转子论文; 电流论文; 烟气论文; 扇形论文; 外缘论文; 《电力设备》2019年第23期论文;