間隙自補(bǔ)償漏風(fēng)控制系統(tǒng)在空氣預(yù)熱器密封改造中的應(yīng)用分析

摘要：間隙自補(bǔ)償漏風(fēng)控制系統(tǒng)是提高空氣預(yù)熱器運(yùn)行效率與經(jīng)濟(jì)效益的重要設(shè)施，對現(xiàn)有的空氣預(yù)熱器進(jìn)行密封改造，使其漏風(fēng)率得到有效控制，即成為現(xiàn)階段企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。文章就間隙自補(bǔ)償漏風(fēng)控制系統(tǒng)在空氣預(yù)熱器密封改造中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并總結(jié)出間隙自補(bǔ)償漏風(fēng)系統(tǒng)的主要優(yōu)勢及其在空氣預(yù)熱器密封改造中的主要應(yīng)用措施與方案。

關(guān)鍵詞：間隙自補(bǔ)償漏風(fēng)控制系統(tǒng)；空氣預(yù)熱器；密封改造；漏風(fēng)率；發(fā)電企業(yè) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK223 文章編號：1009-2374（2017）05-0036-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.017

近年來，發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)效益有所下降，基本收益也難以維持在相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，所以需要及時(shí)地對企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)生成本進(jìn)行控制，從而提高其基本的經(jīng)濟(jì)收益，作為成本控制的重要環(huán)節(jié)，空氣預(yù)熱器成本控制不容忽視，主要的控制范圍便是其漏風(fēng)率，較高比率的漏風(fēng)率使設(shè)備的能源消耗與設(shè)備故障率迅速上升，進(jìn)一步增加企業(yè)成本消耗及財(cái)務(wù)資金壓力。因此需在現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)境下對其進(jìn)行改造，以便于有效降低漏風(fēng)率，進(jìn)而對其使用成本進(jìn)行有效的控制。

1 問題的提出

空氣預(yù)熱器是發(fā)電企業(yè)不可或缺的重要鍋爐輔助設(shè)施，對于鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行及降低鍋爐的基本能源消耗均有著不可替代的重要作用。在設(shè)備使用過程中，容易產(chǎn)生漏風(fēng)的情況，從而使設(shè)備的使用效果有所下降，在此情況下，漏風(fēng)率即成為衡量設(shè)備基本使用效果的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。由于實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)用條件及應(yīng)用環(huán)境過于復(fù)雜，促使其預(yù)期的設(shè)計(jì)漏風(fēng)率往往低于實(shí)際使用漏風(fēng)率，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)際使用與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有著一定的差距。

（1）空氣預(yù)熱器尺寸過大，使轉(zhuǎn)子與電子之間的間隙產(chǎn)生對流，煙氣自上而下，而空氣卻在設(shè)備的作用下自下而上，從而產(chǎn)生一定的程度的摩擦，溫度也隨之上升，而下部溫度則保持不變，但也不排除下部溫度變低的可能。在對流空氣的作用下，最終形成蘑菇狀，進(jìn)而促使縫隙產(chǎn)生一定的變化，進(jìn)一步加劇了設(shè)備的漏風(fēng)情況；（2）在高溫的摩擦的情況下，空氣壓強(qiáng)不斷增加，即規(guī)定為正壓，而煙氣則相反，繼而稱之為負(fù)壓，兩種不同的空氣壓通過交流而產(chǎn)生的壓差導(dǎo)致空氣容易產(chǎn)生漏入煙氣的情況，其主要的傳播介質(zhì)便是間隙；（3）受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，漏風(fēng)問題難以有效地在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上得到解決，導(dǎo)致其不僅增加了基本的能源消耗，同時(shí)縮短了設(shè)備受熱面的使用壽命，致使其腐蝕程度更加嚴(yán)重。該問題同時(shí)導(dǎo)致鍋爐所需燃燒的空氣數(shù)量有所下降，從一定程度上也降低了鍋爐的工作效率。

2 間隙自補(bǔ)償漏風(fēng)控制系統(tǒng)

空氣預(yù)熱器漏風(fēng)現(xiàn)象主要受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，導(dǎo)致其難以從根本上消除設(shè)備的漏風(fēng)的情況。設(shè)備只要處于運(yùn)行階段，就必然會產(chǎn)生漏風(fēng)的現(xiàn)象，所以目前的主要解決措施均是以降低其基本漏風(fēng)率為主，卻絕對無法杜絕漏風(fēng)情況的產(chǎn)生。當(dāng)下較為主流的空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制主要以跟蹤式漏風(fēng)控制系統(tǒng)、固定式密封系統(tǒng)及間隙自補(bǔ)償漏風(fēng)控制系統(tǒng)為主，需要企業(yè)根據(jù)實(shí)際的設(shè)備使用情況，選擇適宜的空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制設(shè)備。

2.1 跟蹤式漏風(fēng)控制系統(tǒng)

跟蹤式漏風(fēng)控制系統(tǒng)顧名思義，是采用傳感器信號的傳輸?shù)姆绞綄Υ嬖诼╋L(fēng)的位置進(jìn)行跟蹤式控制，基本原理是將傳感器密封安裝至扇形板上，而后在設(shè)備運(yùn)行過程中，傳感器可根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況對空氣內(nèi)的運(yùn)行荷載信息進(jìn)行監(jiān)控，并將信號傳輸至設(shè)備的執(zhí)行系統(tǒng)中，最后對執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)出位移指令，使扇形板產(chǎn)生位移，以此達(dá)到密封的基本目的。跟蹤式漏風(fēng)控制系統(tǒng)相比于其余系統(tǒng)而言，具有良好的控制性能，在控制效果方面優(yōu)勢較為明顯。但受設(shè)計(jì)理念的影響，該系統(tǒng)對工作環(huán)境要求較高，在溫度過高及粉塵含有率較高的環(huán)境下，容易受到較強(qiáng)的干擾而失效，失效后的傳感器執(zhí)行傳輸停滯，扇形板在不受到控制的環(huán)境下便會逐漸升高，從而使其中的間隙增大，該情況不僅加劇了設(shè)備漏風(fēng)的情況，同時(shí)增加了設(shè)備的運(yùn)行的基本能源消耗，使使用成本不斷飆升。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦出現(xiàn)設(shè)備故障，則維修難度較大，并且對日常維護(hù)要求較高，如未能及時(shí)地做好相關(guān)維護(hù)工作，則易導(dǎo)致系統(tǒng)故障情況的頻繁發(fā)生。

2.2 固定式密封系統(tǒng)

固定式密封系統(tǒng)能夠在降低漏風(fēng)率方面展現(xiàn)出較為良好的效果，該系統(tǒng)主要焊接在設(shè)備的桁架上，以便使其能夠在設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)揮更好效果。該系統(tǒng)密封性強(qiáng)，可降低的漏風(fēng)率達(dá)到10%以上，同時(shí)在一定的程度上保障設(shè)備運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定，在設(shè)備運(yùn)行的各方面均產(chǎn)生有利影響。雖然該系統(tǒng)近乎完美，但卻存在能源消耗過大問題，通常加裝該系統(tǒng)后的空氣預(yù)熱器均產(chǎn)生不同程度的能源消耗增加問題，在能源消耗增加較小的情況下，該系統(tǒng)的確可發(fā)揮其基本作用，但如其能源消耗超過了設(shè)備漏風(fēng)率的額外能源消耗，則失去了其存在的意義，并增加了其運(yùn)行成本。

2.3 間隙自補(bǔ)償漏風(fēng)控制系統(tǒng)

間隙自補(bǔ)償漏風(fēng)控制系統(tǒng)主要是根據(jù)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行模式而設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)主要由隔板組成，而系統(tǒng)內(nèi)隔板又分為兩個(gè)部分，即上部分隔板與下部分隔板，上隔板相對較為固定，不隨下部分隔板產(chǎn)生變化，主要用于消除轉(zhuǎn)子蘑菇狀熱變，以此降低轉(zhuǎn)子與固定密封面間的間隙，從而達(dá)到降低空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的目的，以便于有效地控制空氣預(yù)熱器的運(yùn)行成本。

該系統(tǒng)的基本原理是吸收煙氣中的熱量，從而使其煙氣溫度降低，而后再將蓄熱包中的熱量加以釋放，使其有效地融入空氣中，釋放后的熱量可使空氣溫度急劇升高，從而使其與煙氣產(chǎn)生對流，此時(shí)隔板上下兩段溫度便產(chǎn)生變化，使蘑菇狀產(chǎn)生一定的形變，在此變化完成后，空氣預(yù)熱器的封閉間隙即可保持在可控范圍之內(nèi)，進(jìn)而使空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)情況有所改善。

3 改造效果與效益分析

3.1 改造效果

3.1.1 漏風(fēng)率降低。為提高改造效果測試的準(zhǔn)確性，對兩臺不同的空氣預(yù)熱器進(jìn)行系統(tǒng)的改造，在改造前，第一臺設(shè)備的漏風(fēng)率達(dá)到8.16%，而改造后則降低至5.98%，雖然漏風(fēng)率降低較小，但可明顯看出改造后基本效果。第二臺設(shè)備改造前漏風(fēng)率為16.95%，相比于第一臺設(shè)備高出一倍，改造后設(shè)備漏風(fēng)率的下降比例較高，達(dá)到6.47%，由此可見，設(shè)備改造在漏風(fēng)率較高的設(shè)備上改造效果更好。

3.1.2 故障率降低?？諝忸A(yù)熱器受設(shè)備漏風(fēng)率的影響，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)構(gòu)架不夠穩(wěn)定，部分零件產(chǎn)生松散的情況，使設(shè)備的故障率直線上升，致使企業(yè)生產(chǎn)擱置，部分設(shè)備需要處于停滯狀態(tài)，從而給企業(yè)的生產(chǎn)帶來一定的壓力。而在進(jìn)行系統(tǒng)改造后，設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性大大提升，讓設(shè)備的使用更為流暢，進(jìn)一步降低了因設(shè)備故障而給企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

3.1.3 能耗降低。由于漏風(fēng)率的增加，使空氣及煙氣流量隨之增加，提高了空氣預(yù)熱器的使用壓力，為保障其正常使用，需要進(jìn)一步提高其運(yùn)行功率，功率的提升使能源的消耗不斷增加，導(dǎo)致企業(yè)成本迅速飆升，在一定程度上降低了企業(yè)的基本收益。設(shè)備改造完成后，則有效地降低了漏風(fēng)率，使空氣與煙氣流量得到了有效的控制，從而降低了設(shè)備運(yùn)行功率，讓設(shè)備能源消耗處于設(shè)備運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)水平，進(jìn)而使企業(yè)設(shè)備運(yùn)行成本符合企業(yè)發(fā)展的基本要求。

3.1.4 使用年限提升。使用年限的提升主要體現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行過程中，在未對設(shè)備進(jìn)行改造的設(shè)備運(yùn)行階段，設(shè)備穩(wěn)定性相對較差，相關(guān)零部件磨損較為嚴(yán)重，大部分零件均受到不同程度的腐蝕，使設(shè)備使用年限遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)使用年限，不僅給設(shè)備的維護(hù)與管理部門造成巨大壓力，同時(shí)企業(yè)也面臨設(shè)備更替的巨大財(cái)務(wù)壓力。在設(shè)備改造后，設(shè)備的運(yùn)行系統(tǒng)被簡化，讓設(shè)備的維護(hù)與維修工作更為簡單，同時(shí)設(shè)備的抗腐蝕性大大提升，各零部件的質(zhì)量得到有力保障，從而使設(shè)備的整體質(zhì)量得到提升，進(jìn)一步促使設(shè)備的使用年限提升至設(shè)備預(yù)期使用標(biāo)準(zhǔn)以上。

3.2 效益分析

效益主要來源于兩個(gè)方面：一方面是企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益；另一方面是企業(yè)生產(chǎn)的社會效益?？諝忸A(yù)熱器密封改造后，漏風(fēng)率平均下降4%～5%，按年均運(yùn)行7500h、單機(jī)發(fā)電量4.5×109kW·h、標(biāo)準(zhǔn)煤單價(jià)500元/t計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益分析如下：空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率每下降1%，可降低發(fā)電煤耗約0.16g/（kW·h），年產(chǎn)生效益達(dá)162萬元。此外，根據(jù)以往熱力試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率每提高一個(gè)百分點(diǎn)，送風(fēng)機(jī)電流降低約0.5A，引風(fēng)機(jī)電流降低約0.8A，一次風(fēng)機(jī)電流降低約0.2A。風(fēng)機(jī)每年節(jié)電效益可達(dá)60萬元。在社會效益方面，企業(yè)基本生產(chǎn)力有所提升，雖然是小范圍內(nèi)體現(xiàn)并不明顯，但就大環(huán)境下的社會基本生產(chǎn)水平而言，仍能對社會生產(chǎn)水平具有一定的影響，因而在經(jīng)濟(jì)效益與社會效益方面，空氣預(yù)熱器改造均發(fā)揮出重要作用。

4 結(jié)語

不同種類的空氣預(yù)熱器間隙漏風(fēng)補(bǔ)償控制系統(tǒng)具有不同的使用效果及優(yōu)勢，需要根據(jù)企業(yè)的實(shí)際需要進(jìn)行選擇，本文所提到的三種不同種類間隙漏風(fēng)補(bǔ)償控制系統(tǒng)均能在空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率控制方面發(fā)揮較為良好的效果。補(bǔ)償控制系統(tǒng)的使用不僅取決于實(shí)際的應(yīng)用條件，同時(shí)在后期的維護(hù)與管理方面同樣重要，需要在后期的使用過程中得到有效的重視，以此提高企業(yè)的設(shè)備的基礎(chǔ)運(yùn)行能力，進(jìn)而為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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作者簡介：李健（1963-），男，江蘇張家港人，供職于大唐安徽淮南洛河發(fā)電廠，研究方向：鍋爐熱動(dòng)輔機(jī)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）