空預(yù)器柔性接觸式密封改造在鍋爐上的應(yīng)用效果

陳 媛 王 旭

1.國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院新能源培訓(xùn)部 山東 泰安271000；

2.國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院檢修培訓(xùn)部 山東 泰安 271000

0 前言

目前大中型電站鍋爐上普遍采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，但是在運(yùn)行中，由于空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子受熱不同，使得轉(zhuǎn)子上端徑向膨脹大于下端，轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生“蘑菇狀”變形。冷態(tài)時(shí)沒(méi)有正確調(diào)整好的密封間隙，在熱態(tài)的情況下有的就會(huì)增大，使得漏風(fēng)增大，見(jiàn)圖1。因此漏風(fēng)率是影響空氣預(yù)熱器經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)之一。

圖1 轉(zhuǎn)子的冷態(tài)和熱態(tài)情況

為了有效控制空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率，降低送、引風(fēng)機(jī)電耗，提高鍋爐效率，不少?gòu)S家采用空預(yù)器柔性接觸式密封改造技術(shù)，對(duì)空預(yù)器徑向加裝柔性接觸式密封組件，對(duì)其軸向、旁路密封系統(tǒng)進(jìn)行更換及調(diào)整，以提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益。

1 柔性接觸式密封基本工作原理

柔性接觸式密封基本工作原理是將扇形板固定在某一合理位置，柔性接觸式密封系統(tǒng)安裝在徑向轉(zhuǎn)子格倉(cāng)板上，在未進(jìn)入扇形板時(shí)，柔性接觸式密封滑塊高出扇形板5mm～10mm。當(dāng)柔性接觸式密封滑塊運(yùn)動(dòng)到扇形板下面時(shí)，合頁(yè)式彈簧發(fā)生形變。密封滑塊與扇形板接觸，形成嚴(yán)密無(wú)間隙的密封系統(tǒng)。當(dāng)該密封滑塊離開(kāi)扇形板后，合頁(yè)式彈簧將密封滑塊自動(dòng)彈起，以此循環(huán)進(jìn)行［1］。圖3柔性接觸式密封安裝立體圖。

2 柔性接觸式密封系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

1）采用柔性接觸式密封技術(shù)，不會(huì)形成密封間隙，扇形板與密封滑塊間沒(méi)有間隙，沒(méi)有氣流通過(guò)，所以沒(méi)有沖刷磨損問(wèn)題，密封效果好，系統(tǒng)能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行［1］。

圖2 柔性接觸式密封運(yùn)行示意圖

圖3 柔性接觸式密封安裝立體圖

2）采用合頁(yè)式彈簧,空預(yù)器轉(zhuǎn)子在熱態(tài)運(yùn)行下允許有一定的圓端面變形及圓周方向的變形,非常適合空預(yù)器的改造［1］。

3）自潤(rùn)滑合金高溫下干磨擦系數(shù)μ＝0.1，對(duì)主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流影響甚小，增加不超過(guò)2A［1］。

4）工廠化生產(chǎn),簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)安裝的工藝程序，工期短、效果好。

3 柔性接觸式密封改造應(yīng)用實(shí)例

3.1 中電投貴州金元納雍發(fā)電總廠應(yīng)用實(shí)例

3.1.1 設(shè)備簡(jiǎn)介

中電投貴州金元納雍發(fā)電總廠總裝機(jī)容量8×300MW，每臺(tái)鍋爐配二臺(tái)空氣預(yù)熱器，設(shè)計(jì)燃料為納雍無(wú)煙煤。其中納雍發(fā)電總廠（一廠2號(hào)）鍋爐采用三分倉(cāng)容克式空氣預(yù)熱器，為哈爾濱鍋爐廠配套產(chǎn)品，布置在鍋爐尾部豎井煙道下，主軸垂直布置。預(yù)熱器采用全模式倉(cāng)格結(jié)構(gòu),空氣和煙氣逆流換熱，空氣自下而上流動(dòng),煙氣自上而下流動(dòng)。

3.1.2 設(shè)備改造前存在的問(wèn)題

但是，自投運(yùn)以來(lái),鍋爐空預(yù)器漏風(fēng)率偏高，均大于設(shè)計(jì)值。機(jī)組運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng),空預(yù)器漏風(fēng)越嚴(yán)重,嚴(yán)重威脅鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。主要存在的問(wèn)題包括：

1）空預(yù)器堵塞、漏風(fēng)，會(huì)導(dǎo)致燃燒過(guò)程中鍋爐缺氧,負(fù)荷帶不滿。290MW時(shí)氧量是2%，引起水冷壁低氧腐蝕，降低鍋爐熱效率，使鍋爐的安全運(yùn)行受到影響。

2）原設(shè)計(jì)的空預(yù)器出口一次風(fēng)溫為378℃,二次風(fēng)溫為364℃。但運(yùn)行中空預(yù)器的出口熱風(fēng)溫度在320℃左右,與原設(shè)計(jì)值相差較大。

3）空預(yù)器漏風(fēng)率增高，會(huì)加大鍋爐送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，導(dǎo)致廠用電率升高。

4）漏風(fēng)導(dǎo)致高負(fù)荷時(shí)飛灰含碳量增大,對(duì)鍋爐設(shè)備的磨損較大,使設(shè)備的使用壽命降低。

現(xiàn)針對(duì)空預(yù)器密封間隙過(guò)大，漏風(fēng)率過(guò)大（11%左右）的現(xiàn)象，提高空預(yù)器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，增加鍋爐效率，該廠通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有空預(yù)器密封技術(shù)進(jìn)行了解和技術(shù)論證，采納北京華能達(dá)電力技術(shù)責(zé)任有限公司提供的徑向冷熱端安裝柔性接觸式密封技術(shù)，對(duì)該爐A、B空預(yù)器密封系統(tǒng)進(jìn)行改造。

3.1.3 空預(yù)器改造效果

改造后，該廠空預(yù)器漏風(fēng)率大幅下降，改造工作取得了良好的效果。表1為改造前、后2號(hào)爐空預(yù)器漏風(fēng)率對(duì)照表，表2為改造前、后2號(hào)爐空預(yù)器參數(shù)對(duì)比表。

表1 2號(hào)爐空預(yù)器改造前、后漏風(fēng)率對(duì)照表

從表1中可以看出，空預(yù)器密封改造后，漏風(fēng)率由改造前11.16%下降為4.61%，使得引、送、一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流下降，廠用電量大幅度下降。并且改造后空預(yù)器處熱風(fēng)溫度提高，引起制粉電耗降低。由此影響供電煤耗下降1.3755g／kW·h（中電投對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)：空預(yù)器漏風(fēng)率每變化1%，影響供電煤耗0.21g／kW·h）。按單機(jī)年發(fā)電量16.5億kW·h計(jì)算，該項(xiàng)改造將每年節(jié)約標(biāo)煤2269噸，按每噸標(biāo)煤540元／噸計(jì)算，節(jié)約人民幣122.526萬(wàn)元。

表2 改造前、后2號(hào)爐空預(yù)器參數(shù)對(duì)比表

3.2 貴州西電黔北發(fā)電廠應(yīng)用實(shí)例

3.2.1 設(shè)備概況

貴州西電黔北發(fā)電廠＃2鍋爐為300MW亞臨界壓力機(jī)組，配一次再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、自然循環(huán)、單汽包鍋爐。鍋爐設(shè)計(jì)安裝兩臺(tái)三分倉(cāng)容克式空氣預(yù)熱器，為豪頓華公司配套產(chǎn)品，型號(hào)為28.5VNT1800，布置在尾部豎井下。自投運(yùn)來(lái)，該空預(yù)器漏風(fēng)率偏大，嚴(yán)重影響鍋爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及運(yùn)行的安全性。

3.2.2 改造前設(shè)備存在的問(wèn)題

2011年1月6日，貴州電力試研院對(duì)＃2爐空預(yù)器進(jìn)行漏風(fēng)測(cè)試，表3是測(cè)試結(jié)果：

表3 ＃2爐空預(yù)器改造前漏風(fēng)測(cè)試結(jié)果

從以上測(cè)出的數(shù)據(jù)可以看出，＃2爐A、B側(cè)空預(yù)器漏風(fēng)率達(dá)到12.42%，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值6%，已經(jīng)嚴(yán)重影響到鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，所以，對(duì)空預(yù)器密封裝置改造已經(jīng)勢(shì)在必行。

由于＃2機(jī)組投運(yùn)以來(lái)空預(yù)器的各種密封片風(fēng)蝕比較大，尤其是徑向冷端密封片風(fēng)蝕比較嚴(yán)重，密封間隙過(guò)大，造成漏風(fēng)相對(duì)比較大。因此該電廠在空氣預(yù)熱器徑向冷、熱端分別加裝柔性接觸式密封組件24分倉(cāng)，徑向形成無(wú)間隙密封，能很大程度降低漏風(fēng)率，從而提高鍋爐效率，也相應(yīng)降低發(fā)電煤耗，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3.2.3 空預(yù)器改造效果

2011年11月，貴州電力試研院對(duì)＃2爐空預(yù)器進(jìn)行改造后漏風(fēng)測(cè)試，以下是測(cè)試結(jié)果：

表4 ＃2爐空預(yù)器改造后漏風(fēng)測(cè)試結(jié)果

從以上測(cè)出的數(shù)據(jù)可以看出，＃2爐A、B側(cè)空預(yù)器改造后漏風(fēng)率只有3.9%，比改造前降低8.52%，已低于設(shè)計(jì)值6%，可以確定，此次密封片換改造是成功的。按照300MW機(jī)組相應(yīng)的漏風(fēng)率每降低1%，則煤耗降低0.21g／kW·h，則此次改造因漏風(fēng)率降低后,煤耗降低1.7981g／kW·h。進(jìn)出口氧量由改造前的4.26／6.28%， 降低至3.675／4.395%, 降低0.585／1.885%。

目前空預(yù)器還存在靠一次風(fēng)通道側(cè)的出口煙溫比靠二次風(fēng)通道側(cè)的出口煙溫低得多的情況，現(xiàn)擬準(zhǔn)備在今后的檢修中，在煙氣通道中加裝導(dǎo)流板，將大部分煙氣引到一次風(fēng)通道側(cè)的煙溫區(qū)域，也減緩兩側(cè)出口煙溫偏差過(guò)大的問(wèn)題。

3.3 國(guó)電康平電廠應(yīng)用實(shí)例

3.3.1 設(shè)備概述

國(guó)電康平電廠2×600MW超臨界機(jī)組的鍋爐為哈爾濱鍋爐廠制造，于2009年8月份投產(chǎn)發(fā)電。每臺(tái)鍋爐設(shè)計(jì)安裝的兩臺(tái)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器均為哈爾濱鍋爐廠制造，型號(hào)為31－VI（T）－1600－QMR。機(jī)組投產(chǎn)后扇形板自動(dòng)跟蹤始終不好用，借機(jī)組停運(yùn)機(jī)會(huì)，對(duì)預(yù)熱器各部密封間隙進(jìn)行檢查測(cè)量，其間隙值都偏離設(shè)計(jì)值很大，并且扇形板存在不水平等缺陷。通過(guò)咨詢多家同類(lèi)型機(jī)組的空氣預(yù)熱器的運(yùn)行情況，了解到扇形板自動(dòng)跟蹤密封裝置運(yùn)行都不穩(wěn)定，不能保證密封間隙的最佳值，從而使預(yù)熱器漏風(fēng)率偏大，這無(wú)疑就增加了引風(fēng)機(jī)電耗，給電廠節(jié)能降耗工作的開(kāi)展帶來(lái)了很大困難，因而對(duì)空氣預(yù)器的密封改造降低空氣預(yù)器漏風(fēng)率是非常必要的。

該廠選定空預(yù)器柔性接觸式密封改造技術(shù)，對(duì)空預(yù)器徑向加裝柔性接觸式密封組件，對(duì)其軸向、旁路密封系統(tǒng)進(jìn)行更換及調(diào)整，以提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益。

3.3.2 改造后效果

進(jìn)行柔性接觸式密封改造后，＃1爐空氣預(yù)熱器的平均漏風(fēng)率由9%左右降到平均4.25%（1A側(cè)4.64%，1B側(cè)3.87%），使鍋爐的送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的功率消耗減少，熱風(fēng)溫度提高，鍋爐得到充分燃燒，使飛灰可燃物降低。一般漏風(fēng)率下降12%,可以提高鍋爐效率1%。按漏風(fēng)率4.25%計(jì)算,鍋爐效率提高0.4%，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤總量1.36g／kW·h。機(jī)組年利用小時(shí)為4343h，因此每年節(jié)約標(biāo)煤3544噸，按每噸標(biāo)煤820元／噸計(jì)算，節(jié)約人民幣約290萬(wàn)元。取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上三個(gè)電廠的應(yīng)用實(shí)例不難發(fā)現(xiàn)，鍋爐空預(yù)器進(jìn)行柔性接觸式密封改造后密封性提高，漏風(fēng)率降低，從而帶來(lái)了很大經(jīng)濟(jì)效益。由此可見(jiàn)，柔性接觸式密封改造技術(shù)在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器上的應(yīng)用取得巨大的成功，但是想要進(jìn)一步降低漏風(fēng)率，還需要各位學(xué)者和一線人員的共同研究和努力。

［1］暢曉峰，魯鳳鵬，馬麗君.350MW機(jī)組空氣預(yù)熱器柔性接觸式密封改造［J］.電力技術(shù)，2009，（4）:25－29.

［2］張長(zhǎng)偉，朱立軍.300MW電站空預(yù)器漏風(fēng)分析與治理［J］.科技資訊，2009，（3）：123－124.