回转式空气预热器改造与建议

摘要：针对常熟发电有限公司1025t /h 锅炉回转式空气预热器漏风原因作详细分析，并根据漏风主要原因对空气预热器密封系统和除灰装置进行改造，使空气预热器漏风率降低到8%以下，风机耗电量全年减少3GW ·h 以上，节约标煤2kt 左右，改造效果显著。

另外，为防止空气预热器出现低温结露积灰引起漏风率增加，以及如何进一步降低空气预热器改造费用等作较详细分析。

关键词：空气预热器；漏风；改造；建议中图分类号：TK223.3+4文献标识码：B文章编号：1004-9649（2002）05-0080-04收稿日期：2001-11-05；修回日期：2002-01-30作者简介：钱继东（1952-），男，江苏泰兴人，锅炉点检员，从事锅炉设备检修及技术管理。

回转式空气预热器改造与建议钱继东（常熟发电有限公司，江苏常熟215536）1设备概述江苏常熟发电有限公司4台300MW 发电机组锅炉空气预热器是上海锅炉厂引进美国CE 技术的产品，29VI （T ）MOD 型3分仓回转容克式空气预热器，空气预热器转子直径为10.32m ，受热面高度为2.083m ，受热面转子共有24个仓格装组而成，每仓格扇形角度为15º，在每仓格隔板上均设有上、下径向密封片，因此转子上、下径向密封片各有24道。

为防止烟气和空气相互串通，在转子上部热端和下面冷端均用扇形板加密封装置进行隔开，扇形板角度也设计为15º，且在热端扇形板上未设有热态跟踪装置。

空气预热器转子转动时，每道径向密封片与扇形板间的密封为单道密封形式。

同样，在转子筒体外侧每个仓格的轴向密封也设计成1道密封，整个转子共有24道轴向密封片；在转子筒体外侧上、下部位各设有1道圆周密封装置。

整台空气预热器漏风率设计保证值为10.9%。

2漏风原因分析该公司8台空气预热器自1993年相继投入运行后，漏风率较高，一般在20%左右，尤其是2号锅炉空气预热器最大漏风率曾达到26%以上。

因此，在锅炉运行中出现制粉系统一次风量严重不足和送、引、一次风机电流偏大现象；有时还出现引风余量不足而造成机组不能带满负荷运行。

造成空气预热器漏风偏大的原因主要有以下几方面：（1）空气预热器三向密封装置设计欠佳。

由于空气预热器转子的每仓格扇形角度与扇形板角度均设计成15º，每仓格上、下径向密封和轴向密封只有1道密封片，即密封片与扇形板和轴向圆弧板间设计为单道密封结构形式。

由密封原理可知单道密封结构的两侧压力差较大（流体压差越大其泄漏量越大），因此，空气预热器径向密封和轴向密封设计成单道密封，其密封效果必然较差。

（2）空气预热器转子在运行中热态变形量计算不准。

空气预热器在运行中高温烟气是从上而下流动，而冷空气是从下而上流动，形成转子上部温度高，下部温度低，其径向隔板热膨胀量同样出现上部大于下部，加之转子受热后其刚性会出现一定的下降，最终使转子形成“磨菇状”变形，转子上部外侧径向密封片与扇形板间隙最大约19mm 。

因此，为防止过大间隙漏风，制造厂要求转子上部径向密封片与扇形板的间隙为0，以求达到最小漏风间隙从而减少漏风量。

但从实际运行情况看，转子上部径向密封片与扇形板间都发生了较严重的相互磨损，每道径向密封片被磨成卷边或锯齿形状，磨损间隙均在3～7mm ，且径向密封片内、外侧磨损间隙也不一样，为此，原设计中要求转子上部径向密封片与扇形板的间隙调整为0是不准确的。

（3）空气预热器部分静密封设计欠佳。

空气预热器扇形板和轴向圆弧板的静密封设计原为单侧动、静贴紧密封结构形式，由于热态运行时静密封压板螺丝受热膨胀，使静密封压板发生松动而产生间隙，而在间隙处不断有含尘高压风通过吹损静密封板，使密封间隙进一步增大，促使漏风遂步增加。

（4）空气预热器扇形板和轴向圆弧板调整机构设计欠佳。

由于考虑空气预热器在经一段时间运行80后，扇形板与径向密封片和轴向圆弧板与轴向密封片间隙发生一些变化时，能做到准确调整减少漏风量，因此，在扇形板和轴向圆弧板的背面均设有调整吊杆机构。

但由于调整吊杆装置设计欠佳，空气预热器运行一段时间后，就出现调整螺杆锈蚀和卡涩现象而无法调整。

（5）空气预热器传热元件堵灰严重。

由于空气预热器除灰是选用蒸汽吹灰装置，但从投运情况看，蒸汽吹灰效果不理想，每次停炉检修均发现冷端受热面积灰堵灰较严重，其堵灰面积约30%，因此每次锅炉小修都要对空气预热器进行化学清洗。

所以，在日常运行中由于传热元件堵灰严重，是通流截面减少，流动阻力ξ增大，空气预热器上下进出口风压差增大，造成空气预热器漏风率进一步增大。

3调研分析和比较根据空气预热器存在的问题，公司经多次大、小修机会对空气预热器进行了大量消缺和密封间隙调整工作，使空气预热器漏风率得到一定下降。

但由于设备存在先天不足，空气预热器漏风率仍较大，且远远超过原设计值。

因此，决定对空气预热器改造进行调研分析。

通过收资了解，认为减少空气预热器漏风如采用热态自动跟踪装置虽费用较低，但漏风率下降幅度不如双密封改造大，而且运行维护工作量较大，备件费用也增加。

空气预热器采用双密封改造投资费用虽较高（如采用简易双密封改造方法其投资比增装热态跟踪装置费用还要低），但改造效果较理想，且运行维护工作量和备件费用也基本不增加。

4方案确定和实施结合公司空气预热器实际运行情况，选用空气预热器双密封改造方案，即把空气预热器转子原有24仓格改造为48仓格，并在2000年4号锅炉大修中进行实施。

（1）在转子每仓格中间从上到下增加1道径向隔板，将转子上部和下部原有24道径向密封片改为48道，使原15º扇形角仓格改为7º30"，径向密封片在通过扇形板时将始终保持2道密封片（见图1）。

（2）在转子外围每仓格中间从上到下增加1道轴向密封板（与新增的径向隔板对齐），将原24道轴向密封片改为48道，使轴向密封片在通过轴向圆弧板时也始终保持有2道密封片。

（3）对转子下部圆周密封结构进行改造，在原有“T”字钢垂直密封面下增加1道水平密封，使转子下部圆周密封形成垂直与水平双道密封结构型式（见图2）。

（4）另外，还同时进行了以下几方面的改造和修理工作：1）将原有传热元件进行一分为二分割，并同时进行除灰清理工作；2）进行中心筒密封装置改造，消除热风外漏；3）为使扇形板日后可进行调整，对扇形板静密封片作了新结构改造；4）对轴向圆弧板的静密封采取密封焊，彻底消除此处漏风；5）所有扇形板调节吊杆装置进行改造更新；6）转子上部扇形板和轴向圆弧板被吹损的部位进行焊补修理。

（5）在空气预热器进行双密封改造前，还对空图1改造前后径向密封与轴向密封结构示意81气预热器蒸汽吹灰装置进行改造，即把原蒸汽吹灰装置改为燃气脉冲吹灰装置，以提高空气预热器受热面清洁度，降低空气预热器空气阻力和烟气阻力，减少空气预热器进出口风压差，降低漏风系数，提高锅炉机组热效率。

5改造效果通过对空气预热器各项改造，收到了较满意的效果。

经1a以上时间运行，空气预热器漏风率不但明显下降，而且辅机电耗也有大幅度减少。

将空气预热器蒸汽吹灰改为燃气脉冲吹灰装置后，空气预热器冷端受热面积灰明显减少，受热面传热效率得到一定提高：排烟温度下降了4～6℃；空气预热器出口热风温度都有不同程度提高。

空气预热器烟气阻力下降约200Pa，空气阻力下降约150Pa，因此，引风机电流下降约2～3A，一次风机电流下降约1～2A。

如果机组按年5500h运行，引风机和一次风机全年可节电40万kW·h，折合人民币约12万元。

由于空气预热器堵灰现象消除，转子上下风压差减小，其空气预热器漏风率也降低约3%。

仅考虑排烟温度和漏风率下降因素，就可使锅炉效率提高约0.2%，若机组按供电煤耗350g/（kW·h）、年发电量为15亿kW·h计算，每年可节约标准煤1000t左右，折合人民币约30万元。

原空气预热器采用蒸汽吹灰需每天吹灰3次，全年耗用蒸汽约2100t，折合标煤约226t，折合人民币6万多元，而改用燃气脉冲吹灰装置后全年需耗用乙炔费仅2万多元。

因此，综合上述几项节能效果看，全年可节约40多万元，其改造费用大约只需0.5a就可全部回收。

空气预热器进行双密封改造，其效果更明显，漏风率大幅度下降。

4号锅炉空气预热器在2000年进行双密封结构改造后，锅炉投运至今，空气预热器漏风率均在8%以下，其漏风率减少6%左右，锅炉煤耗大约可下降0.9g/（kW·h），若按年发电量15亿kW·h计算，每年可节约标准煤1350t左右，如标煤按320元/t计算，折合人民币40万元以上。

另外，由于空气预热器漏风率明显减小，送、引风机和一次风机电流都有明显减小：其中引风机电流减幅最大，当机组在300MW满负荷时，引风机电流由原160～168A，降为136～137A；2台一次风机电流约减少8A；送风机电流减小幅度最小（因一次风泄漏到二次风道内的风量减少了），故2台送风机电流只下降了2A左右。

可见，3大风机每小时耗电就可减少60A左右。

若机组全年运行5500h，3大风机全年可节电3GW·h，如按0.28元/（kW·h）计算，折合人民币约80万元，其改造费用大约1a就可全部回收。

6结论与建议空气预热器经改造后，漏风率明显下降，尤其是双密封改造效果最为明显。

在做好空气预热器各项漏风改造的同时，还应注意传热元件不能出现严重堵灰现象，首先要保证空气预热器入口风温在设计值范围，以避免转子冷端受热面上产生低温结露而粘结灰尘。

目前大部分电厂空气预热器入口风温加热大都采用暖风器或热风再循环等设备，许多电厂的暖风器在运行中经常出现泄漏，引起空气预热器受热面积灰，如果处理不及时会形成传热元件严重堵灰现象，增大空气预热器漏风率。

采用热风再循环从表面看虽经济性欠佳，但运行较安全可靠，不会因暖风器泄漏引起空气预热器受热面积灰。

另外，为提高空气预热器入口风温也可采用热管技术，即利用烟气余热对空气进行预加热，不过采用热管技术其费用较高，需要较长时间才能回收投资，还应考虑部分热管在今后会出现失效需重新更换等因素。

另外，对于空气预热器漏风改造也有部分电厂采用了简易改造方案，如有些电厂不进行传热元件分割，也不增加径向隔板，只是在转子每仓格的上、下增装径向密封片，在每仓格外围增加轴向密封片，其改造费用约50万元。

还有部分电厂的空气预热器改造是把与烟气侧相邻的扇形板面积增大，即增加扇形板角度，同时也增加1道轴向密封片，使径向密封片和轴向密封片在通过扇形板和圆弧板时形成双道密封。

上述2种方案的改造，空气预热器漏风率仍可保证在8%左右，大约0.5a就可回收全部改造费用。

因此，建议今后在进行空气预热器漏风改造时应尽可能选用投资少、见效快，并能获得相同效果的改造方案，从而降低改造费用。