間隙自補償漏風控制系統在空氣預熱器密封改造中的應用分析

摘要：間隙自補償漏風控制系統是提高空氣預熱器運行效率與經濟效益的重要設施，對現有的空氣預熱器進行密封改造，使其漏風率得到有效控制，即成為現階段企業發展的關鍵所在。文章就間隙自補償漏風控制系統在空氣預熱器密封改造中的應用進行分析，并總結出間隙自補償漏風系統的主要優勢及其在空氣預熱器密封改造中的主要應用措施與方案。

關鍵詞：間隙自補償漏風控制系統；空氣預熱器；密封改造；漏風率；發電企業 文獻標識碼：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，發電企業生產效益有所下降，基本收益也難以維持在相對穩定的范圍內，所以需要及時地對企業內部產生成本進行控制，從而提高其基本的經濟收益，作為成本控制的重要環節，空氣預熱器成本控制不容忽視，主要的控制范圍便是其漏風率，較高比率的漏風率使設備的能源消耗與設備故障率迅速上升，進一步增加企業成本消耗及財務資金壓力。因此需在現有的生產環境下對其進行改造，以便于有效降低漏風率，進而對其使用成本進行有效的控制。

1 問題的提出

空氣預熱器是發電企業不可或缺的重要鍋爐輔助設施，對于鍋爐的穩定運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。在設備使用過程中，容易產生漏風的情況，從而使設備的使用效果有所下降，在此情況下，漏風率即成為衡量設備基本使用效果的重要標準之一。由于實際應用過程中，應用條件及應用環境過于復雜，促使其預期的設計漏風率往往低于實際使用漏風率，進而導致實際使用與設計標準有著一定的差距。

（1）空氣預熱器尺寸過大，使轉子與電子之間的間隙產生對流，煙氣自上而下，而空氣卻在設備的作用下自下而上，從而產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，進而促使縫隙產生一定的變化，進一步加劇了設備的漏風情況；（2）在高溫的摩擦的情況下，空氣壓強不斷增加，即規定為正壓，而煙氣則相反，繼而稱之為負壓，兩種不同的空氣壓通過交流而產生的壓差導致空氣容易產生漏入煙氣的情況，其主要的傳播介質便是間隙；（3）受結構設計的影響，漏風問題難以有效地在轉動部件上得到解決，導致其不僅增加了基本的能源消耗，同時縮短了設備受熱面的使用壽命，致使其腐蝕程度更加嚴重。該問題同時導致鍋爐所需燃燒的空氣數量有所下降，從一定程度上也降低了鍋爐的工作效率。

2 間隙自補償漏風控制系統

空氣預熱器漏風現象主要受結構設計的影響，導致其難以從根本上消除設備的漏風的情況。設備只要處于運行階段，就必然會產生漏風的現象，所以目前的主要解決措施均是以降低其基本漏風率為主，卻絕對無法杜絕漏風情況的產生。當下較為主流的空氣預熱器漏風控制主要以跟蹤式漏風控制系統、固定式密封系統及間隙自補償漏風控制系統為主，需要企業根據實際的設備使用情況，選擇適宜的空氣預熱器漏風控制設備。

2.1 跟蹤式漏風控制系統

跟蹤式漏風控制系統顧名思義，是采用傳感器信號的傳輸的方式對存在漏風的位置進行跟蹤式控制，基本原理是將傳感器密封安裝至扇形板上，而后在設備運行過程中，傳感器可根據設備運行的實際情況對空氣內的運行荷載信息進行監控，并將信號傳輸至設備的執行系統中，最后對執行系統發出位移指令，使扇形板產生位移，以此達到密封的基本目的。跟蹤式漏風控制系統相比于其余系統而言，具有良好的控制性能，在控制效果方面優勢較為明顯。但受設計理念的影響，該系統對工作環境要求較高，在溫度過高及粉塵含有率較高的環境下，容易受到較強的干擾而失效，失效后的傳感器執行傳輸停滯，扇形板在不受到控制的環境下便會逐漸升高，從而使其中的間隙增大，該情況不僅加劇了設備漏風的情況，同時增加了設備的運行的基本能源消耗，使使用成本不斷飆升。該系統結構復雜，一旦出現設備故障，則維修難度較大，并且對日常維護要求較高，如未能及時地做好相關維護工作，則易導致系統故障情況的頻繁發生。

2.2 固定式密封系統

固定式密封系統能夠在降低漏風率方面展現出較為良好的效果，該系統主要焊接在設備的桁架上，以便使其能夠在設備運行過程中發揮更好效果。該系統密封性強，可降低的漏風率達到10%以上，同時在一定的程度上保障設備運行的安全性與穩定，在設備運行的各方面均產生有利影響。雖然該系統近乎完美，但卻存在能源消耗過大問題，通常加裝該系統后的空氣預熱器均產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，該系統的確可發揮其基本作用，但如其能源消耗超過了設備漏風率的額外能源消耗，則失去了其存在的意義，并增加了其運行成本。

2.3 間隙自補償漏風控制系統

間隙自補償漏風控制系統主要是根據設備的實際運行模式而設計，該系統主要由隔板組成，而系統內隔板又分為兩個部分，即上部分隔板與下部分隔板，上隔板相對較為固定，不隨下部分隔板產生變化，主要用于消除轉子蘑菇狀熱變，以此降低轉子與固定密封面間的間隙，從而達到降低空氣預熱器漏風率的目的，以便于有效地控制空氣預熱器的運行成本。

該系統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，從而使其與煙氣產生對流，此時隔板上下兩段溫度便產生變化，使蘑菇狀產生一定的形變，在此變化完成后，空氣預熱器的封閉間隙即可保持在可控范圍之內，進而使空氣預熱器的漏風情況有所改善。

3 改造效果與效益分析

3.1 改造效果

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

3.1.2 故障率降低?？諝忸A熱器受設備漏風率的影響，導致其結構構架不夠穩定，部分零件產生松散的情況，使設備的故障率直線上升，致使企業生產擱置，部分設備需要處于停滯狀態，從而給企業的生產帶來一定的壓力。而在進行系統改造后，設備的運行穩定性大大提升，讓設備的使用更為流暢，進一步降低了因設備故障而給企業帶來的經濟損失。

3.1.3 能耗降低。由于漏風率的增加，使空氣及煙氣流量隨之增加，提高了空氣預熱器的使用壓力，為保障其正常使用，需要進一步提高其運行功率，功率的提升使能源的消耗不斷增加，導致企業成本迅速飆升，在一定程度上降低了企業的基本收益。設備改造完成后，則有效地降低了漏風率，使空氣與煙氣流量得到了有效的控制，從而降低了設備運行功率，讓設備能源消耗處于設備運行的標準水平，進而使企業設備運行成本符合企業發展的基本要求。

3.1.4 使用年限提升。使用年限的提升主要體現在設備運行過程中，在未對設備進行改造的設備運行階段，設備穩定性相對較差，相關零部件磨損較為嚴重，大部分零件均受到不同程度的腐蝕，使設備使用年限遠遠低于設備的標準使用年限，不僅給設備的維護與管理部門造成巨大壓力，同時企業也面臨設備更替的巨大財務壓力。在設備改造后，設備的運行系統被簡化，讓設備的維護與維修工作更為簡單，同時設備的抗腐蝕性大大提升，各零部件的質量得到有力保障，從而使設備的整體質量得到提升，進一步促使設備的使用年限提升至設備預期使用標準以上。

3.2 效益分析

效益主要來源于兩個方面：一方面是企業自身的經濟效益；另一方面是企業生產的社會效益?？諝忸A熱器密封改造后，漏風率平均下降4%～5%，按年均運行7500h、單機發電量4.5×109kW·h、標準煤單價500元/t計算，經濟效益分析如下：空氣預熱器漏風率每下降1%，可降低發電煤耗約0.16g/（kW·h），年產生效益達162萬元。此外，根據以往熱力試驗數據統計，空氣預熱器漏風率每提高一個百分點，送風機電流降低約0.5A，引風機電流降低約0.8A，一次風機電流降低約0.2A。風機每年節電效益可達60萬元。在社會效益方面，企業基本生產力有所提升，雖然是小范圍內體現并不明顯，但就大環境下的社會基本生產水平而言，仍能對社會生產水平具有一定的影響，因而在經濟效益與社會效益方面，空氣預熱器改造均發揮出重要作用。

4 結語

不同種類的空氣預熱器間隙漏風補償控制系統具有不同的使用效果及優勢，需要根據企業的實際需要進行選擇，本文所提到的三種不同種類間隙漏風補償控制系統均能在空氣預熱器的漏風率控制方面發揮較為良好的效果。補償控制系統的使用不僅取決于實際的應用條件，同時在后期的維護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，以此提高企業的設備的基礎運行能力，進而為企業發展創造更高的經濟價值。

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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電廠，研究方向：鍋爐熱動輔機。

（責任編輯：黃銀芳）