空氣預(yù)熱器安裝技術(shù)及降低漏風(fēng)率的措施

呂興亮

(中國(guó)電建集團(tuán)山東電力建設(shè)第一工程有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

0 概 述

隨著電力技術(shù)的發(fā)展及國(guó)家節(jié)能減排要求的提高，更加高效低耗的四分倉(cāng)空預(yù)器已逐步在大容量機(jī)組中得到應(yīng)用。在某型1 100 MW機(jī)組中，空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子直徑較大(約17 m)，在安裝過(guò)程中，控制焊接時(shí)的變形較為困難，構(gòu)件熱態(tài)時(shí)的膨脹量較大，因此，在運(yùn)行時(shí)容易產(chǎn)生摩擦、圍帶跑偏、端面擺動(dòng)、漏風(fēng)量大等問題，影響機(jī)組運(yùn)行的可靠性和熱效率。目前，對(duì)于提高四分倉(cāng)空預(yù)器安裝質(zhì)量及降低漏風(fēng)率方面的研究較少，因此，迫切需要深入研究四分倉(cāng)空預(yù)器的安裝技術(shù)，優(yōu)化安裝工藝，降低空預(yù)器的漏風(fēng)率，從而提高大容量機(jī)組的運(yùn)行效益。

1 空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

空氣預(yù)熱器被布置于鍋爐后部，是利用煙氣余熱加熱入爐風(fēng)的換熱裝置。四分倉(cāng)空氣預(yù)熱器是將風(fēng)壓較高的一次風(fēng)布置在兩路較低風(fēng)壓的二次風(fēng)之間，利用二次風(fēng)隔離一次風(fēng)及負(fù)壓煙氣，形成分級(jí)降壓，降低漏風(fēng)率?？諝忸A(yù)熱器由底梁、中心筒、支撐軸承、導(dǎo)向軸承、隔倉(cāng)板、換熱元件、自控加載調(diào)整裝置、驅(qū)動(dòng)圍帶等構(gòu)件組成，具有體積小、換熱效率高、可連續(xù)工作等特點(diǎn)?？諝忸A(yù)熱器的安裝質(zhì)量，對(duì)漏風(fēng)率有直接的影響，進(jìn)而將影響鍋爐的出力，因此，漏風(fēng)率指標(biāo)是空氣預(yù)熱器在安裝過(guò)程中重要的質(zhì)量控制點(diǎn)?？諝忸A(yù)熱器的結(jié)構(gòu)及常見的泄漏點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)及常見的泄漏點(diǎn)

2 安裝工藝的優(yōu)化

因安裝工藝的不同，對(duì)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的大小將存在較大差異。影響空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率偏大的主要因素，是熱態(tài)時(shí)構(gòu)件存在蘑菇狀變形，使構(gòu)件之間的密封間隙變大。因此，優(yōu)化安裝工藝，才能降低蘑菇狀的變形量，并控制構(gòu)件間的密封間隙?，F(xiàn)以四分倉(cāng)空氣預(yù)熱器的安裝為研究對(duì)象，提出了安裝工藝中的各項(xiàng)防變形技術(shù)措施。優(yōu)化后的安裝工藝，包含了徑向密封反變形安裝、自控加載調(diào)整裝置的冷模熱校正、安裝環(huán)向密封時(shí)的無(wú)間隙補(bǔ)償技術(shù)。利用多項(xiàng)技術(shù)措施，提高了轉(zhuǎn)子的安裝精度。

3 施工方法及技術(shù)要點(diǎn)

在徑向密封反變形安裝工藝中，據(jù)美國(guó)某公司提供的經(jīng)驗(yàn)公式，采用有限元法，推導(dǎo)了空預(yù)器蘑菇狀變形在任意位置的變形量。變形量公式為：

Δl=δ·Δt·r2αw/ 2RH3

(1)

在式(1)中：

Δl—變形量，英寸；

Δt—冷熱端溫差，℉；

δ—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)(隨H不同，取值不同)；

r—該點(diǎn)距離中心的距離，英寸；

R—扇形倉(cāng)的半徑，英寸；

α—該材料線的熱膨脹系數(shù)；

w—截面抵抗距，平方英寸；

H—扇形板的高度，英寸；

根據(jù)計(jì)算蘑菇狀的變形數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)制作了專用的非線性測(cè)量標(biāo)尺。利用非線性標(biāo)尺，對(duì)徑向密封裝置進(jìn)行反變形安裝，從而控制構(gòu)件熱態(tài)時(shí)因蘑菇狀變形產(chǎn)生的不均勻間隙，同時(shí)，也提高了徑向密封裝置的安裝精度。非線性測(cè)量尺的形狀，如圖2所示。

圖2 非線性測(cè)量尺

利用冷模熱校正自控加載調(diào)整裝置，調(diào)整空預(yù)器熱端扇形板的安裝位置?？蓪?shí)時(shí)在線調(diào)整密封間隙，降低空預(yù)器的漏風(fēng)率。通過(guò)分析蘑菇狀的變形數(shù)據(jù)，對(duì)扇形板的調(diào)整曲線進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，并依據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，對(duì)扇形板的位置進(jìn)行了校正，提高了徑向密封的安裝精度，進(jìn)一步降低了漏風(fēng)率。冷模熱校正自控加載裝置，如圖3所示。

圖3 冷模熱校正自控加載裝置

利用無(wú)間隙補(bǔ)償技術(shù)，優(yōu)化環(huán)向密封裝置的安裝工藝。安裝時(shí)，采用厚度為0.5 mm不銹鋼片，制成彈性的密封片。將密封片環(huán)向布置在轉(zhuǎn)子間設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留的膨脹間隙上，作為間隙補(bǔ)償器，即可對(duì)間隙進(jìn)行密封，而又不影響轉(zhuǎn)子的自由膨脹和運(yùn)行。環(huán)向無(wú)間隙補(bǔ)償密封片的安裝，如圖4所示。

圖4 環(huán)向無(wú)間隙補(bǔ)償密封片的安裝

在優(yōu)化安裝工藝時(shí)，還采取了多項(xiàng)措施，以提高轉(zhuǎn)子的安裝精度。對(duì)轉(zhuǎn)子隔板模塊安裝時(shí)，需交叉進(jìn)行并對(duì)稱安裝，可最大限度地減小轉(zhuǎn)子在安裝過(guò)程中的重心偏移，使中心筒處于平衡受力狀態(tài)，從而確保了安裝中心筒時(shí)的垂直精度。隔板模塊的安裝序號(hào)及焊接次序，如圖5所示。

圖5 隔板模塊的安裝序號(hào)及焊接次序

在拼焊隔板時(shí)，各條焊縫均會(huì)產(chǎn)生焊接變形，其中對(duì)轉(zhuǎn)子整體尺寸影響較大的焊縫，是隔板與中心筒的焊縫。隔板和中心筒的所有焊縫，均需采取整體對(duì)稱焊的方法，對(duì)于單條焊縫，需實(shí)施局部對(duì)稱焊接的方法。采用對(duì)稱安裝及對(duì)稱焊接的工藝方法，才可最大限度地減小構(gòu)件的焊接變形。

4 安裝實(shí)例

在某型2×350 MW熱電機(jī)組中，每臺(tái)爐配備1臺(tái)四分倉(cāng)空氣預(yù)熱器，于2014年6月開始安裝，至2015年11月安裝結(jié)束，機(jī)組于2016年1月順利投產(chǎn)發(fā)電。在空預(yù)器的冷態(tài)調(diào)試及熱態(tài)運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)異常卡澀現(xiàn)象。經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后，空預(yù)器的密封性能良好，漏風(fēng)率小于4.8%。設(shè)備的安裝精度較高，符合安裝標(biāo)準(zhǔn)的要求，系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

目前，優(yōu)化后的安裝工藝已推廣應(yīng)用在某型1 100 MW機(jī)組空氣預(yù)熱器安裝工程中(每臺(tái)爐配備2臺(tái)四分倉(cāng)空氣預(yù)熱器，未投運(yùn))。由于提升了設(shè)備的安裝工藝，所以，可顯著降低空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率。

5 結(jié) 語(yǔ)

利用多項(xiàng)防變形技術(shù)，有效地降低了空預(yù)器的漏風(fēng)率，提高了入爐風(fēng)的溫度，從而提高了鍋爐的燃燒效率，降低了機(jī)組煤耗，達(dá)到了降本增效目的。降低漏風(fēng)率后，可使排煙溫度易于控制，也能使系統(tǒng)的環(huán)保裝置更平穩(wěn)地運(yùn)行，減少了對(duì)周圍環(huán)境的飛塵污染、硫化物污染和熱污染。優(yōu)化后的安裝工藝，提高了空預(yù)器的安裝質(zhì)量，并加快了施工進(jìn)度，具有借鑒和參考的價(jià)值。