摘要：本文介绍了应用于火电机组中空气预热器（下文简称：空预器）漏风率控制，通过分析空预器漏风发生的原因并通过控制安装过程提出有效办法，经多个安装项目实际应用证明，严格的过程控制和有效的施工方法，能够保证运行过程中系统的可靠、稳定，能够有效的降低机组空预器的漏风量，为机组安全、环保、高效、节能提供了有力保障。
关键词：空预器、漏风率、漏风控制
1、引言
空预器作为火力发电厂设备中的重要组成部分，它是一种提高锅炉热交换性能，降低热量损耗的一种预热设备。空预器的作用是将尾部中排出烟气中带出的携带热量，通过散热片传导到进入锅炉前的空气中，将空气预热到一定温度，从而提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。
常用的空预器多用于燃煤电站锅炉，一般可分为两种：管箱式、回转式，其中回转式又分为风罩回转式和受热面回转式两种。本论文中仅对回转式空气预热器进行讨论。本论文以杰拉达发电厂350MW机组空预器漏风控制为例，分析可能存在的漏风原因，并在安装过程和调试过程中控制并找出合理的解决办法。
2、回转式空气预热器漏风率分析及解决办法
摩洛哥JERADA 1X350 MW工程安装哈尔滨锅炉厂生产的超临界参数变压直流炉，本项目安装2台回转式空气预热器。预热器转子正常转数为1r/min，预热器对称布置锅炉尾部。回转式空气预热器由外壳定子、转子、换热元件、密封件、轴承、驱动装置、润滑油冷却系统等组成。该型预热器是利用锅炉排烟的余热加热冷空气的热交换设备。其工作原理(见图1)是通过转子缓慢旋转，传热元件交替的经过烟气和空气通道，当传热元件通过热的烟气流时吸收热量，通过空气流时，释放储藏的热量，加热进来的冷空气。烟气向下流动，空气向上流动。
一般空预器漏风的主要原因有两种：携带漏风、间隙漏风，携带漏风是不可避免的，间隙漏风是可以控制的。但携带漏风不会超过10%，携带漏风由空预器的结构、尺寸大小和转速决定，而这些参数对锅炉是已经设定的，转速越低，携带漏风量越小。目前转子的设计转速一般低于n=1r/min,携带漏风量已很小，一般不会超过1%，从理论上讲基本已达到上限，故这部分漏风已无法减小。间隙漏风是大多数火电机组空预器漏风的主要因素。间隙漏风又分为三种，即旁路、轴向和径向漏风，其中旁路和轴向漏风约占漏风总量的30%~40%，其余60%~70%的漏风为径向密封造成，漏风量与漏风间隙的面积成正比，故科学的密封间隙和良好的密封装置是控制漏风率的根本因素。
针对空预器漏风形成的原因和特点，本论文主要讨论如何最大限度的降低间隙漏风，漏风量的公式如下：
由公式中可以看出，漏风量与间隙面积成正比，与空气侧压力和烟气侧压力差值的平方根成正比，因此降低漏风量主要采取两个办法，一是降低间隙面积，二是降低空气侧与烟气侧的压差。具体措施如下：
（1）减小径向漏风：径向密封片固定在转子径向隔板的热端和冷端上，空预器在热态下，热端温度高，转子径向膨胀大，冷端温度低，径向膨胀小，同时中心轴向上膨胀，空预器转子受热后发生蘑菇形膨胀变形，径向密封片受热后变为弧形，从而导致漏风量加大，所以径向密封间隙是影响漏风率的重要因素。所以安装密封装置便是控制漏风率的关键，对径向密封片安装可采与以下措施：
一、对空预器的热端，采用增加径向密封片，密封片调整前，按照图纸要求安装标尺，标尺的准确性是保证密封间隙的前提，对冷端也采用径向密封片，冷端径向密封虽与热端结构相似，但冷端不可调，需采用预调的方法，使其在热态下也可获得满意的密封间隙。
二、冷端径向密封片可采用双径向密封，就是任何时候都有两道密封片与扇形板相接触，由于径向漏风是由于空气侧和烟气侧存在压差造成的，在相同工况下，漏风间隙也相同的情况下，采用双密封结构，空气先由空气侧泄漏到过渡区，再由过渡区泄漏到烟气侧，就可以把泄漏压差降低一半；同时采用双径向密封，可以使在热态运行时，减小多边形形成的间隙，降低旁路漏风和轴向密封。
三、从空预器本体结构入手，采用变形较小的副转子结构，采用柔性可自动弯曲扇形板结构，在温度变化时，扇形板本身随温度变化自动变化，以适应转子的热态变形，从而保证密封间隙，
（2）减少轴向密封：由于轴向密封间隙调整不合理，不能适应转子不规则的蘑菇变形，会造成轴向漏风、密封间隙偏小处、易造成密封部件的磨损、间隙偏大处漏风增大。采用和冷端径向漏风相同的处理办法，在冷态时进行轴向密封调整，使在转子热态变形后仍可活的满意的密封间隙，并根据安装数据经常进行调整，停机检查时，发现间隙超标，及时调整，同时可采用双轴向密封片，保证任何时候都有两道轴向密封片与轴向密封板接触，从而减小漏风。
因此施工过程中密封片
（3）降低空气侧与烟气侧压差：回转式空预器漏风主要因为空气侧与烟气侧存在压差，而漏风量与压差的平方根成正比，所以减少燃烧器及一次风的阻力，降低空预器内部两侧，也可以达到减少空预器漏风的目的，如果燃烧阻力较大，要求的热空气压强就要高一些，这样就会增大空预器的漏风量。
（4）减少堵灰的影响：空预器，特别是低温段的换热元件，由于低温腐蚀等原因，容易造成换热原件积灰、堵灰严重，流道堵塞，会加大流通阻力，造成空气侧与烟气侧压差增大，从而加大漏风量，因此要减小空预器的漏风率，还必须结合空预器防止腐蚀、堵灰的具体措施，对空预器进行定期吹扫，在停机修理过程中要认真清理积灰，堵灰等。
（5）在安装过程需控制：密封片调整前，按照图纸要求安装标尺，标尺的准确性是保证密封间隙的前提，安装密封片时，根据标尺调整好密封片间隙紧好固定螺栓，施工完毕后检查每一个螺栓的紧固情况，防止运行中螺栓松动造成密封间隙变化。对每一密封片的间隙测量出准确的数据并做好记录，各级检查人员认真检查并签字确认，严格执行验收制度，认真检查空气预热器各部密封焊，根据图纸要求认真检查不得有漏焊的地方，对每一道密封片每一个规定的点都要精确测量，旁路密封固定在热端和冷端连接板的旁路密封角钢上。限制气流由转子通向外壳，此密封虽对漏风率起不了多大作用，但它关系到空预器的换热效率，必须正确安装。在所有间隙调整完后接头处用补隙片进行密封焊。。 最后通过对漏风系数的计算来确定漏风率。
漏风系数计算公式
漏风系数△αk＝(E2－E1)/BJ
式中：E1----空预器进口烟气量，kg/s
E2----空预器出口烟气量，kg/s
BJ----计算燃煤量*理论空气量，kg/s
杰拉达项目空预器漏风率要求最大不超过8%，争取达到5%以内，通过各项方法的实施及安装过程的控制，同时后期运行过程中的有效手段，进而保证炉膛风量充足，风机出力足够，保证炉膛内燃烧充分，从而达到提高效率、降低能耗、减少运行成本的目的。
随着全球经济高速的发展，对发电量的要求与日俱增，然而可持续能源却与日俱减，如何高效、稳定的发展，如何有效的提高节能降耗，如何将利益最大化，将成为电力发展行业的立命之本，相对来说改造锅炉本体和改造汽轮机主体费用较高，而空预器的改造却比较经济，空预器的漏风率和空预器的换热效率作为各电厂重要的节能指标，降低空预器的漏风率将成为提高锅炉效率、降低能耗的主要手段之一，因此可以说空预器漏风率控制的市场前景是不可估量的，在不久的将来，更多的、更具有创新性的降低漏风率措施将要登上舞台，以适应我国不断发展的节能、环保的要求。
参考文献
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论文作者:宋晓龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/23
标签：间隙论文; 烟气论文; 转子论文; 预热器论文; 空气论文; 锅炉论文; 轴向论文; 《电力设备》2017年第17期论文;