回轉式空氣預熱器密封系統改造及經濟效分析

摘 要： 介紹了元寶山發電有限責任公司600MW機組回轉式空氣頂熱器存在的設備缺陷及改造措施，采用了豪頓華工程有限公司VN技術，對空氣預熱器密封系統進行了改造，改造后經東北省電力科學院的測試表明，漏風率由改前的14%-20%降低到6%以內，取得巨大的經濟效益。

關鍵詞： 空氣預熱器；漏風率；密封改造

經濟效益中圖分類號：TK223.3+4引言元寶山發電有限責任公司四號600MW機組，選用哈爾濱鍋爐廠HG-2023/17.5-HM11型亞臨界控制循環汽包爐，配兩臺CE三分倉容克式空氣預熱器，空氣預熱器轉子由36個裝有蓄熱元件的扇形倉格組成，轉子正常轉速1轉/分，采用中心驅動，空預器漏風率的設計保證值為6%，機組于2007年10月投產運行。機組投產后，空預器的漏風率最高達20%，嚴重影響著機組的經濟運行。在2009年機組檢修中，采用豪頓華工程有限公司VN技術對空預器密封系統進行了技術改進，漏風率達到了設計要求，改造后經濟效益顯著。

一、設備簡介

元寶山發電有限責公司#4機組（600MW）鍋爐配兩臺CE三分倉容克式空氣預熱器，由哈爾濱鍋爐廠自80年代引進美國ABB#8212；AIP公司技術設計制造的，其型號為33-VI（T）-2333-SMR，型式為三分倉、受熱面回轉。為減少風、煙系統之間的漏泄，一、二次風以及煙氣側之間均設有徑向、軸向、環向及中心筒密封裝置；同時配備扇形板密封自動調整裝置，用來跟蹤轉子熱變形，使得扇形板與轉子徑向密封片之間的密封間隙在運行過程中始終維持在整定的范圍之內。

二、空氣預熱器密封系統存在的問題

1、預熱器漏風率大轉子密封裝置設計有徑向、軸向、中心筒和旁路密封，并為滿足運行要求，設計有漏風自動控制系統。由于設計及安裝缺陷等多種原因，漏風自動控制系統一直不能投運，以及徑向密封間隙偏大等原因，導致的漏風率遠遠大于設計值6%。隨著機組運行時間的增長，漏風率呈不斷增長的趨勢，改造前空氣預熱器漏風率已高達20%。

2、各種負荷下，送引風機及一次風機電耗偏大由于漏風率大，使鍋爐效率降低；同時因漏風造成的鍋爐引風機失速、排煙溫度偏高、燃燒效率偏低等因素對機組的經濟性影響更為嚴重。

3、漏風機理分析回轉式空氣預熱器（以下簡稱空預器）的漏風一般情況下分為攜帶漏風和直接漏風。

攜帶漏風是空預器自身轉動所引起，它與空預器轉子的直徑、高度、轉速等因素有關。其漏風量一般情況下是不大的，當機組選用的空預器確定后，它的變化很小。攜帶漏風量可由式（1）計算，它約占空預器總漏風量的15%。直接漏風是由于空氣側與煙氣側間存在的靜壓差引起，它約占總漏風量的85%。由于回轉式空氣預熱器動靜部件間留有間隙，有壓差作用時就會漏風。壓力高的一次風同時向二次風和煙氣側漏風，壓力較高的二次風也會向煙氣側漏風，直接漏風的大小由式（2）計算得出。Q1=n/60#215；#960；/4#215；R2H（1-y）①Q2一#954；A（#961；#9651；P）1/2②式中：Q1#8212；#8212；攜帶漏風量，m3/s；R#8212；#8212；轉子直徑，m；H#8212；#8212；轉子高度，m；n#8212；#8212；轉速，r/min；y#8212；#8212；蓄熱板金屬和灰污所占轉子容積的份額；Q2#8212；#8212；直接漏風量，m3/s；#954；#8212；#8212；流量系數；A#8212；#8212；漏風間隙面積，m2；#961；#8212；#8212；氣體密度kg/m3；#9651；P#8212；#8212；內外壓差，Pa。

四、密封系統改造

從空氣預熱器漏風機理可以得出，攜帶漏風量是一定的，要想降低空氣預熱器的漏風量，必須降低直接漏風量，即盡可能的減小徑向、軸向、外緣環向密封的間隙。要改變空氣預熱器漏風量大的現狀，必須對其密封系統進行改造。

1、改造內容。①轉子水平度檢查調整、密封角鋼磨損檢查調整，保證轉子水平度、密封角鋼徑向、軸向跳動值在標準范圍內，以確保轉子在調整后與密封系統有良好的配合。②固定扇形板及軸向密封弧型板，由原來的可調改為固定式不可調。③更換全部密封片，調整密封間隙；采用固定式密封系統，徹底取消原有的密封調節裝置。④治理預熱器殼體泄漏，對空氣預熱器殼體局部磨損、變形、漏點進行堵漏、修補，保證改造效果。

2、質量標準。①轉子水平度必須在0.4mm/m以內。②轉子外緣角鋼的徑向跳動必須在3mm以內。③預熱器頂部及底部扇形板與轉子徑向隔板距離為83#177；1mm。④預熱器各部密封間隙（徑向、軸向、外緣環向）與規定值不超過#177；0.5mm，調整數值見下圖。

五、改造效果

改造后經過性能測試，A/B空氣預熱器漏風率分別為5.27%和5.02%。空氣預熱器改造前后，機組負荷600MW，對送引風機、一次風機電機的運行電流進行了記錄，見下表。空氣預熱器密封改造前后送A/B引風機及一次風機電機電流。風機電機額定功率額定電壓額定電流改造前改造后A引風機電機4500kW6000V534A420A331AB引風機電機4500kW6000V534A440A345AA送風機 機電機1300KW6000V152.5A89A81AB 機1300KW6000V152.5A87A82AA一次風機

六、效益分析

1、空氣預熱器密封改造前后送引風機及一次風機電機電流相差297A/h，節省電耗1782kW/h，機組可利用小時數5000h，電價0.328元/度計算，每年節約電費292.248萬元。2、空氣預熱器密封改造后漏風率降至設計水平，根據上述指標和相關資料進行估算，空氣預熱器漏風率每降低1%，可將低發電煤耗0.2g/kw.h。A空氣預熱器改造后由20%降到了5.27%，B空氣預熱器改造后由20%降到了5.02%，2臺空氣預熱器漏風率合計降低了14.855%，煤耗降低約2.971g/KW.h，機組可利用小時數5000h，可節約標煤8913噸，每年可節約燃煤費用約450萬元。3、按上述粗略估算，每年可節約運行檢修費用約740萬元。

參考文獻

[1] 應靜良，李永華主編.電站鍋爐空氣預熱器（第二版）.北京：中國電力出版社.2002.7

[2] 周強泰主編.鍋爐原理（第二版）.北京：中國電力出版社.2009.6

[3] 東北電力科學研究院元寶山發電有限責任公司4號機組空氣預熱器改造后漏風實驗報告2009.06