600MW機組空氣預熱器改造

鄭大明

摘要：本文探討了元寶山發電有限責任公司600MW機組空氣預熱器在經過脫硝改造后，產生的硫酸氫氨對換熱元件的造成危害所采取的應對方案與措施，分析解決了預熱器漏風率偏大和驅動裝置故障重大隱患，對4號鍋爐空預器換熱元件及密封元件改造方案進行制定、實施，對預熱器驅動及擋板進行局部改造，通過改造提高了預熱器的運行穩定性，漏風率下降到5%以下，提高機組運行經濟性。

關鍵詞：空氣預熱器；驅動裝置；密封系統；漏風率

1 設備概況

元寶山發電有限責任公司4號鍋爐所配回轉式空氣預熱器為哈爾濱鍋爐廠設計制造，型號為33-VI（T）-2333-SMR。頂部中心驅動，三分倉結構，即空氣側采用兩個分倉，將一次風與二次風分隔，一次風倉的角度為70°、二次風倉的角度為110°、煙氣倉的角度為180°；轉子倉格為36格；預熱器直徑為15710mm；空預器設有徑向、軸向和旁路密封系統；煙氣與一次風、二次風之間的扇形板角度是20°為雙密封設計，一次風跟二次風之間的扇形板角度是20°為雙密封設計。

2 預熱器改造前問題評估

2.1轉子及框架

2.1.1傳熱元件老化、腐蝕，傳熱元件熱端及中間層鈑材采用普通碳鋼，冷端采用的低合金材料（CORTEN鋼），耐腐蝕能力差。

2.1.2轉子格倉板因機組長期運行，導致下托架吹損，承重能力降低，不能夠滿足傳熱元件更換后的承重需求。

2.1.3密封系統老化，密封片破損腐蝕，造成徑向、軸向、旁路密封間隙過大，導致漏風增加。原始設計一次風和煙氣側的雙密封形式不合理，漏風量大。

2.1.4轉子中心筒密封盤根老化，密封室變形、吹損，由于一次風壓最高達17Kpa，密封室內密封填料損壞較快，大量熱風外漏，造成導向軸承局部區域溫度高達120℃，嚴重影響了預熱器的安全穩定運行。

2.1.5預熱器冷、熱端“T”型鋼跳動值超標，實測軸向跳動值達到14mm，徑向跳動值達25mm（標準徑向跳動值偏差在±3mm）。另外，“T”型鋼接口處有錯口，導致旁路密封片在運行中損壞后密封性能下降。

2.2殼體及煙風道附件

2.2.1預熱器出入口煙風道減薄，大量熱風外漏，增加了漏風量的同時造成環境污染。

2.2.2預熱器一、二次風擋板軸盤根老化，擋板軸密封室吹損、變形、漏風。

2.3驅動單元

2.3.1兩臺預熱器主減速機空心軸與轉子主軸連接方式為鎖緊盤鏈接，減速機空心軸因運行期間丟轉磨損，導致配合間隙達到1.25mm，嚴重超標（標準值小于0.75mm）。

2.3.2減速機空心軸材質為底合金鋼，等級較低，硬度和強度不足，是導致磨損主要因素。

2.3.3預熱器轉子主軸端軸磨損，局部位置溝壑最深處達3-4mm，主軸彎曲變形，彎曲度達到0.15mm（標準值小于0.08mm）。轉子主軸傾斜，水平度不合格，導致預熱器轉子運行傾斜，密封片產生局部漏風并磨損加劇，導致漏風增大。

3 改造方案制定

3.1轉子及框架改造

3.1.1傳熱元件改造：

1）重新計算傳熱元件總高，三層布置：防磨層+熱端層+冷端搪瓷層。

2）防磨層元件高度為500mm，熱端層元件高度1000mm.Spcc-sd材質，板型K-6，具有良好的換熱效果。

3）冷端傳熱元件高度為900mm，基板為進口零碳鋼板（含碳量低于0.004%），采用進口搪瓷粉，板型用KE-1。KE-1板型是脫硝預熱器專用板型，為全封閉線接觸板型，比常規DU類的點接觸板型的阻力和吹灰特性要好。

3.1.2對轉子格倉進行改造：割除原轉子冷端托架，進行整體更換。改造后換熱元件三層布置形式不變，所有傳熱元件采用從頂部抽取的方式安裝。

3.1.3密封系統改造：為減少漏風量，將一次風與煙氣之間冷、熱端扇形板角度由原來20°雙密封設計改造為30°三密封設計結構，由于預熱器為36分倉，其中每個倉角度為10°，這樣加寬后扇形板下總會有三道密封片，可進一步降低預熱器漏風率。

3.1.4預熱器冷、熱端“T”型鋼軸向、徑向端面進行車削，“T”型鋼接口處有錯口位置進行打磨坡口后進行補焊。

3.2殼體及煙風道附件改造

3.2.1更換預熱器出、入口煙風道減薄壁板，由原始6mm普通碳鋼板材質升級為16錳鋼板，提升耐磨強度，支撐管迎風面焊接80mm角鋼，起到導流同時大幅提升支撐管耐磨強度。

3.2.2預熱器一、二次風擋板軸改造：將原有密封進行拆除，更換為復合門軸密封系統，其特點是：哈夫狀的密封體外殼，密封體外殼上設有緊固裝置和調節裝置，哈夫狀的密封體外殼內設有密封體，密封體是由彈性材料制成，密封體內側設有若干道唇口。此密封關鍵密封件為復合密封體，可耐300℃的高溫，可密封壓力為0.2Mpa的介質。

3.3驅動單元局部修復、材質升級

3.3.1解體拆卸兩臺預熱器主減速機，將減速機空心軸取出，重新測繪制造新減速機空心軸并進行更換（此減速機為弗蘭德生產進口減速機，備件訂貨周期1年）將空心軸材質升級為42CrMo，提高減速機主軸耐磨能力。

3.3.2拆卸兩臺空預器轉子端軸，并對端軸磨損面進行修復，為防止熱焊接所產生的應力使端軸導致彎曲，故采用冷焊補修方式，焊補后對預熱器端軸校正彎曲度，其彎曲度小于0.03mm，端軸表面車加工，表面粗糙度不大于Ra1.6μm，軸頭加工后徑向跳動不大于0.01mm。

4 改造原則及方案實施

4.1總體布置原則

預熱器改造工程的總體布置以滿足工藝要求和盡可能降低工程費用及運行費用為原則，在滿足火力發電廠有關規程、規范的基礎上，安排布置方案。

4.2 方案實施

4.2.1原有設備的拆除及回裝：

1）測量預熱器主軸垂直度、三向密封原始密封間隙并做好原始記錄，拆除三向密封片。

2）拆除空預器傳熱元件、扇形板、隔倉板等設備，保留好需要恢復的外殼板，做好相關圍欄、隔離、警示等安全措施。

3）拆除舊的扇形板：切割開扇形板與桁架之間的靜密封部分，熱端扇形板落到轉子上，盤車轉動到安裝通道口，吊運到0米。

4.2.2扇形板、軸向密封板、傳熱元件的安裝：

1）新扇形板、軸向密封板的安裝按拆除的相反方式進行，臨時固定在桁架上，在元件盒回裝及轉子垂直度調整后進行精細調整，然后焊接靜密封等裝置。

2）傳熱元件盒的安裝：所有的新型傳熱元件回裝按照拆出過程相反步驟進行施工作業，逐一逐一將預熱器新型傳熱元件裝回原處為止，并通過驗收后方可進行下一步檢修工作。

4.2.3傳動裝置檢修及中心筒密封改造安裝：

1）拆除主電機、輔電機對輪銷放凈減速機內部存油，拆除減速機上鎖緊盤，將減速機從預熱器端軸上拆下。

2）對中心筒密封進行改造安裝。

3）對減速機進行解體，檢查各傳動軸上軸承磨損情況，拆卸減速機空心軸及轉子端軸按照指定方案進行更換、修復，并回裝完畢。

4）對轉子端軸進行找正，做好記錄，標準值≤0.4mm。

4.2.4三向密封系統安裝及調整：

1）安裝新密封片時，按照密封間隙給定值進行標尺制作，提升安裝效率。

2）安裝軸向密封過程，檢測“T”型鋼的端跳和徑跳的最高點，并檢查開焊位置進行補焊、打磨。對冷、熱端“T”型鋼按照方案要求距離進行車削，并做好記錄。

4.2.5擋板軸密封改造安裝，拆除原有密封室，安裝門軸復合密封。

5 結論

本次改造，對傳熱元件進行了重新選型、更換，有效防止SCR系統脫銷過程中產生的硫酸氫氨對換熱元件的造成腐蝕和引起積灰。對密封系統改造后，降低了預熱器的漏風率，提高了鍋爐的熱效率，一次風機、引風機電流均大幅度下降，減少了廠用電量。對進口減速機、端軸及擋板改造更新，確保驅動單元穩定、可靠運行，提升了機組健康水平。

參考文獻：

[1]元寶山發電有限責任公司四號機組預熱器改造工程可行性研究報告。

[2]元寶山發電有限責任公司四號機組2014年和2015年熱力試驗報告。

[3]元寶山發電有限責任公司4號機組鍋爐檢修規程。