回轉式空預器漏風問題分析及解決方法

韓 婷，仇恒波

（徐州華潤電力有限公司，江蘇徐州 221600）

0 引言

隨著火力發電機組蒸汽參數及容量越來越大，現代電站大型鍋爐普遍采用了三分倉回轉式空預器。具有傳熱系數高、結構緊湊、體積小、金屬耗量較少、煙氣腐蝕輕、運行維護成本低等特點。但由于回轉式空預器自身的結構特點，不可避免的會產生空預器漏風問題，大部分空預器漏風率約為10%。空預器漏風也使引風機、送風機、一次風機的電耗增加，鍋爐的排煙溫度上升，從而降低了機組的經濟性。以公司1000 MW機組空預器漏風自動控制裝置為例，分析空預器漏風的原因及解決方法。

1 回轉式空氣預熱器概述

1.1 主要構件

公司單臺1000 MW機組配置2臺型號為2-34VI（T）-2300 SMRC的回轉式空預器。回轉式空氣預熱器是熱交換器，分煙氣入口、一次風入口和二次風入口。是由上下連接板、剛性環、轉子、蓄熱元件、紅外線監測系統、三向密封、主輔電機、外殼、軸承潤滑油系統、上下軸承、主副支座、傳動裝置、吹灰、清洗裝置等組成。

1.2 預熱器工作原理

空預器的工作原理，是通過空預器轉子緩慢地載著蓄熱元件旋轉，經過流入預熱器的熱煙氣和冷一、二次風，而完成熱交換的。傳熱元件首先從爐膛的高溫煙氣側吸取熱量，然后通過傳熱元件的轉動，把高溫的傳熱元件旋轉至二次風、一次風側，不斷地將熱量傳遞給二次風、一次風，從而完成熱交換。

2 回轉式空預器漏風原因及分析

2.1 預熱器漏風

（1）直接漏風?？疹A器是一種轉動機械，為防止動靜之間產生摩擦，轉子與空預器之間存在間隙，由于空預器內的一次風、二次風區域呈現的是正壓，而熱的煙氣倉為負壓，空氣倉和煙氣倉之間存在壓差，導致一部分一、二次風漏入到煙氣中去，這種漏風稱為直接漏風。通過減小引起漏風的徑向間隙、降低空氣區和煙氣區的壓差，是降低預熱器漏風的主要途徑。

（2）攜帶漏風，是三分倉空氣預熱器所固有的漏風，是因旋轉的轉子經過一、二次風側，再轉到煙氣側時，轉子的空腔攜帶空氣而造成的，這部分漏風是不可避免的?？疹A器的轉速越快，攜帶漏風量就越大。

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，空預器的設計轉速大都較低，約為1 r/min，因此攜帶漏風量在總漏風量中占比很小。所以回轉式空預器的漏風以直接漏風為主。

2.2 空預器直接漏風的影響因素

根據空預器漏風特點，主要研究如何有效降低空預器的直接漏風。直接漏風與密封裝置間隙成正比，與煙氣和一二次風壓差的平方根成正比?？疹A器中各分倉之間的壓差與空預器本身結構有一定關系，但當空預器的直徑確定后，就不會通過空預器設計本身去減小空預器中各分倉氣流之間的差壓。因此，降低空預器直接漏風的唯一途徑，是在保證轉動部件不摩擦的前提下，將空預器密封間隙控制在最小限值。

2.3 空預器直接漏風的原因分析

空預器轉子在熱態時，熱煙氣端溫度高，轉子的徑向膨脹較大，冷一二次風端溫度低，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），導致出現扇形密封板與轉子、靜子端面的密封間隙，形成三角狀的漏風區，從而使空預器漏風量增大。

3 漏風控制系統原理與運行分析

3.1 自動漏風控制系統（LCS）設計原理

圖1 空預器的蘑菇狀形變

空氣預熱器漏風控制系統LCS（Leakage Control System，自動漏風控制系統）的設計原理是，空預器扇形板與受熱變形的轉子緊密吻合，在各種運行工況下，扇形板與轉子徑向密封片保持一定間隙，使漏風面積在各種過渡工況和MCR （Maxi-mum Continue Rate，最大連續工況）運行時期都保持最小狀態。當自動漏風系統運行時，空預器扇形板定時自動向下跟蹤轉子的熱變形，并產生蘑菇狀變形，使扇形板與轉子的徑向間隙始終在最佳間隙，從而減少空預器的直接漏風。為防止扇形板與空預器轉子的摩擦，漏風裝置上安裝了位置傳感器，當扇形板下行到最低位時，位置傳感器動作，使扇形板上行到設定距離后停止，既保證扇形板與轉子的最小間隙，又能保證扇形板不與空預器轉子摩擦。

3.2 漏風控制系統的動作過程及控制面板

（1）漏風自動控制裝置投入運行時，扇形板按照1.6 mm/min的速率先進行下行，當達到位置底限時，觸發位置傳感器動作，扇形板停止下行，并進行上行，上行預設定值后停止，此時扇形板與轉子徑向密封片之間的間隙為正常間隙，自動漏風裝置完成一次跟蹤。當扇形板停止后，漏風裝置開始計時，達到預設定值（2 h）后，扇形板將再次自動跟蹤一次，重新達到正常間隙。圖2是漏風裝置的控制面板。

（2）為防止扇形板同時下行導致的空預器電流突升，工廠增加了A，B側總控開關。當投入總控開關后，A、B側空預器的3塊扇形板間隔15 min下行，并2 h跟蹤一次，從而避免了3塊扇形板同時下降導致的空預器電流突升的現象。

3.3 漏風控制裝置的運行

為防止由于空預器受熱不均導致的扇形板與轉子摩擦，在啟停機或空預器隔離時，應將扇形板提升到完全回復位置；在啟機24 h后，空預器受熱膨脹結束，投入漏風自動控制裝置。在投入該裝置后，應加強監視空預器電流和空預器運行情況，發現電流增大和空預器內部有明顯摩擦聲時，及時退出漏風裝置，并將扇形板提升到完全回復位。由于扇形板的摩擦及位置傳感器探頭磨損，會導致運行間隙變大，使空預器漏風量變大，所以應每3個月進行1次間隙調整，保證扇形板與空預器裝置在最小運行間隙，從而減小空預器的漏風率。

圖2 漏風裝置的控制面板

4 結語

通過對漏風裝置投入前后對比，空預器的漏風率由10%下降至約6%，說明漏風控制裝置降低空預器直接漏風有效，而且裝置運行維護費用低，自動化程度高，操作方便。漏風裝置自投運以來空預器漏風量明顯減少，用電率大幅下降，減少了空預器煙側出口煙溫的虛假下降，真實反映了鍋爐的排煙溫度，為運行人員燃燒調整提供了真實依據。自動漏風控制裝置的應用，能夠有效降低空預器漏風率，鍋爐熱效率明顯提高，大大降低了發電煤耗。