回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)問(wèn)題分析及解決方法

韓 婷，仇恒波

（徐州華潤(rùn)電力有限公司，江蘇徐州 221600）

0 引言

隨著火力發(fā)電機(jī)組蒸汽參數(shù)及容量越來(lái)越大，現(xiàn)代電站大型鍋爐普遍采用了三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。具有傳熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、金屬耗量較少、煙氣腐蝕輕、運(yùn)行維護(hù)成本低等特點(diǎn)。但由于回轉(zhuǎn)式空預(yù)器自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不可避免的會(huì)產(chǎn)生空預(yù)器漏風(fēng)問(wèn)題，大部分空預(yù)器漏風(fēng)率約為10%。空預(yù)器漏風(fēng)也使引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)的電耗增加，鍋爐的排煙溫度上升，從而降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。以公司1000 MW機(jī)組空預(yù)器漏風(fēng)自動(dòng)控制裝置為例，分析空預(yù)器漏風(fēng)的原因及解決方法。

1 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器概述

1.1 主要構(gòu)件

公司單臺(tái)1000 MW機(jī)組配置2臺(tái)型號(hào)為2-34VI（T）-2300 SMRC的回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是熱交換器，分煙氣入口、一次風(fēng)入口和二次風(fēng)入口。是由上下連接板、剛性環(huán)、轉(zhuǎn)子、蓄熱元件、紅外線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、三向密封、主輔電機(jī)、外殼、軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)、上下軸承、主副支座、傳動(dòng)裝置、吹灰、清洗裝置等組成。

1.2 預(yù)熱器工作原理

空預(yù)器的工作原理，是通過(guò)空預(yù)器轉(zhuǎn)子緩慢地載著蓄熱元件旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)流入預(yù)熱器的熱煙氣和冷一、二次風(fēng)，而完成熱交換的。傳熱元件首先從爐膛的高溫?zé)煔鈧?cè)吸取熱量，然后通過(guò)傳熱元件的轉(zhuǎn)動(dòng)，把高溫的傳熱元件旋轉(zhuǎn)至二次風(fēng)、一次風(fēng)側(cè)，不斷地將熱量傳遞給二次風(fēng)、一次風(fēng)，從而完成熱交換。

2 回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)原因及分析

2.1 預(yù)熱器漏風(fēng)

（1）直接漏風(fēng)?？疹A(yù)器是一種轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，為防止動(dòng)靜之間產(chǎn)生摩擦，轉(zhuǎn)子與空預(yù)器之間存在間隙，由于空預(yù)器內(nèi)的一次風(fēng)、二次風(fēng)區(qū)域呈現(xiàn)的是正壓，而熱的煙氣倉(cāng)為負(fù)壓，空氣倉(cāng)和煙氣倉(cāng)之間存在壓差，導(dǎo)致一部分一、二次風(fēng)漏入到煙氣中去，這種漏風(fēng)稱為直接漏風(fēng)。通過(guò)減小引起漏風(fēng)的徑向間隙、降低空氣區(qū)和煙氣區(qū)的壓差，是降低預(yù)熱器漏風(fēng)的主要途徑。

（2）攜帶漏風(fēng)，是三分倉(cāng)空氣預(yù)熱器所固有的漏風(fēng)，是因旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)一、二次風(fēng)側(cè)，再轉(zhuǎn)到煙氣側(cè)時(shí)，轉(zhuǎn)子的空腔攜帶空氣而造成的，這部分漏風(fēng)是不可避免的?？疹A(yù)器的轉(zhuǎn)速越快，攜帶漏風(fēng)量就越大。

為滿足加熱空氣溫度的需要，提高換熱器的效率，有效降低鍋爐的排煙溫度，空預(yù)器的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速大都較低，約為1 r/min，因此攜帶漏風(fēng)量在總漏風(fēng)量中占比很小。所以回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的漏風(fēng)以直接漏風(fēng)為主。

2.2 空預(yù)器直接漏風(fēng)的影響因素

根據(jù)空預(yù)器漏風(fēng)特點(diǎn)，主要研究如何有效降低空預(yù)器的直接漏風(fēng)。直接漏風(fēng)與密封裝置間隙成正比，與煙氣和一二次風(fēng)壓差的平方根成正比?？疹A(yù)器中各分倉(cāng)之間的壓差與空預(yù)器本身結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系，但當(dāng)空預(yù)器的直徑確定后，就不會(huì)通過(guò)空預(yù)器設(shè)計(jì)本身去減小空預(yù)器中各分倉(cāng)氣流之間的差壓。因此，降低空預(yù)器直接漏風(fēng)的唯一途徑，是在保證轉(zhuǎn)動(dòng)部件不摩擦的前提下，將空預(yù)器密封間隙控制在最小限值。

2.3 空預(yù)器直接漏風(fēng)的原因分析

空預(yù)器轉(zhuǎn)子在熱態(tài)時(shí)，熱煙氣端溫度高，轉(zhuǎn)子的徑向膨脹較大，冷一二次風(fēng)端溫度低，膨脹小，并且由于中心軸向上膨脹，中心部上移多，外緣上移小，形成“蘑菇狀”變形（圖1），導(dǎo)致出現(xiàn)扇形密封板與轉(zhuǎn)子、靜子端面的密封間隙，形成三角狀的漏風(fēng)區(qū)，從而使空預(yù)器漏風(fēng)量增大。

3 漏風(fēng)控制系統(tǒng)原理與運(yùn)行分析

3.1 自動(dòng)漏風(fēng)控制系統(tǒng)（LCS）設(shè)計(jì)原理

圖1 空預(yù)器的蘑菇狀形變

空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制系統(tǒng)LCS（Leakage Control System，自動(dòng)漏風(fēng)控制系統(tǒng)）的設(shè)計(jì)原理是，空預(yù)器扇形板與受熱變形的轉(zhuǎn)子緊密吻合，在各種運(yùn)行工況下，扇形板與轉(zhuǎn)子徑向密封片保持一定間隙，使漏風(fēng)面積在各種過(guò)渡工況和MCR （Maxi-mum Continue Rate，最大連續(xù)工況）運(yùn)行時(shí)期都保持最小狀態(tài)。當(dāng)自動(dòng)漏風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，空預(yù)器扇形板定時(shí)自動(dòng)向下跟蹤轉(zhuǎn)子的熱變形，并產(chǎn)生蘑菇狀變形，使扇形板與轉(zhuǎn)子的徑向間隙始終在最佳間隙，從而減少空預(yù)器的直接漏風(fēng)。為防止扇形板與空預(yù)器轉(zhuǎn)子的摩擦，漏風(fēng)裝置上安裝了位置傳感器，當(dāng)扇形板下行到最低位時(shí)，位置傳感器動(dòng)作，使扇形板上行到設(shè)定距離后停止，既保證扇形板與轉(zhuǎn)子的最小間隙，又能保證扇形板不與空預(yù)器轉(zhuǎn)子摩擦。

3.2 漏風(fēng)控制系統(tǒng)的動(dòng)作過(guò)程及控制面板

（1）漏風(fēng)自動(dòng)控制裝置投入運(yùn)行時(shí)，扇形板按照1.6 mm/min的速率先進(jìn)行下行，當(dāng)達(dá)到位置底限時(shí)，觸發(fā)位置傳感器動(dòng)作，扇形板停止下行，并進(jìn)行上行，上行預(yù)設(shè)定值后停止，此時(shí)扇形板與轉(zhuǎn)子徑向密封片之間的間隙為正常間隙，自動(dòng)漏風(fēng)裝置完成一次跟蹤。當(dāng)扇形板停止后，漏風(fēng)裝置開(kāi)始計(jì)時(shí)，達(dá)到預(yù)設(shè)定值（2 h）后，扇形板將再次自動(dòng)跟蹤一次，重新達(dá)到正常間隙。圖2是漏風(fēng)裝置的控制面板。

（2）為防止扇形板同時(shí)下行導(dǎo)致的空預(yù)器電流突升，工廠增加了A，B側(cè)總控開(kāi)關(guān)。當(dāng)投入總控開(kāi)關(guān)后，A、B側(cè)空預(yù)器的3塊扇形板間隔15 min下行，并2 h跟蹤一次，從而避免了3塊扇形板同時(shí)下降導(dǎo)致的空預(yù)器電流突升的現(xiàn)象。

3.3 漏風(fēng)控制裝置的運(yùn)行

為防止由于空預(yù)器受熱不均導(dǎo)致的扇形板與轉(zhuǎn)子摩擦，在啟停機(jī)或空預(yù)器隔離時(shí)，應(yīng)將扇形板提升到完全回復(fù)位置；在啟機(jī)24 h后，空預(yù)器受熱膨脹結(jié)束，投入漏風(fēng)自動(dòng)控制裝置。在投入該裝置后，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視空預(yù)器電流和空預(yù)器運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)電流增大和空預(yù)器內(nèi)部有明顯摩擦聲時(shí)，及時(shí)退出漏風(fēng)裝置，并將扇形板提升到完全回復(fù)位。由于扇形板的摩擦及位置傳感器探頭磨損，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行間隙變大，使空預(yù)器漏風(fēng)量變大，所以應(yīng)每3個(gè)月進(jìn)行1次間隙調(diào)整，保證扇形板與空預(yù)器裝置在最小運(yùn)行間隙，從而減小空預(yù)器的漏風(fēng)率。

圖2 漏風(fēng)裝置的控制面板

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)漏風(fēng)裝置投入前后對(duì)比，空預(yù)器的漏風(fēng)率由10%下降至約6%，說(shuō)明漏風(fēng)控制裝置降低空預(yù)器直接漏風(fēng)有效，而且裝置運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，自動(dòng)化程度高，操作方便。漏風(fēng)裝置自投運(yùn)以來(lái)空預(yù)器漏風(fēng)量明顯減少，用電率大幅下降，減少了空預(yù)器煙側(cè)出口煙溫的虛假下降，真實(shí)反映了鍋爐的排煙溫度，為運(yùn)行人員燃燒調(diào)整提供了真實(shí)依據(jù)。自動(dòng)漏風(fēng)控制裝置的應(yīng)用，能夠有效降低空預(yù)器漏風(fēng)率，鍋爐熱效率明顯提高，大大降低了發(fā)電煤耗。