回轉式空氣預熱器漏風問題探討

劉建勛

摘要：回轉式空氣預熱器是確保鍋爐運行熱效率的重要組成部分，由于回轉式空預器自身結構的問題，在運行的過程中，會因為空氣側和煙氣側的壓差以及結構的間隙而導致直接漏風，嚴重影響著鍋爐運行的熱效率以及電廠的經濟效益。因此要對漏風的原因進行分析，進而制定改進的措施，以降低漏風現象的發生，從而提高鍋爐運行的穩定性和電廠的經濟效益。

關鍵詞：回轉式；空氣預熱器；漏風；原因；措施

1、引言

回轉式空氣預熱器其結構較為緊湊，鋼消耗量較少，而且容易進行布置，可以有效的降低鍋爐排煙溫度，節約燃料，能夠提高燃料的燃盡程度，有利于燃燒效率的提高，對于整臺設備的煙氣溫度水平提升具有極為重要的意義。但回轉式空氣預熱器存在著一個致命缺點，即漏風率較高。這樣勢必會導致機組熱力工況變化較大，極易導致受熱面壁溫受到低溫的腐蝕，影響機組運行的熱效率，增加企業煤炭的消耗量，不利于企業運行經濟效益的提升。

2、回轉式空氣預熱器的工作原理

該種預熱器在工作期間，空氣與煙氣會交替流過受熱面，在與煙氣接觸過程中，加熱轉子內部的蓄熱元件，轉子轉到空氣側后，將蓄熱元件所帶熱量釋放給流經轉子的空氣，達到預熱空氣的目的。交替環節是重復進行的，溫度也在逐漸地積累，直到達到使用需求的標準。根據使用需求選擇合理的旋轉方向，受熱面轉動是最常見的形式，工作期間如果檢測得到的溫度低于設計溫度，則要考慮是否在轉速上出現問題。對氣體的循環利用是回轉式設備與傳統設備的主要差別，實現了廢氣重復利用，運行更輕巧便捷，不會受到場地因素的影響，對氣體的加熱效果明顯。

3、空氣預熱器的作用

（1）改善并強化燃燒。空氣經過預熱器后形成熱空氣，這部分熱空氣進入到鍋爐內部，可以有效的提高煤粉的燃燒效率，對燃燒的穩定性具有非常好的效果，并且能夠有效的降低不完全燃燒產生的熱損失，有利于更好的提高鍋爐熱效率，進一步改善鍋爐的燃燒條件。（2）提高鍋爐熱效率。空氣預熱器可以確保鍋爐內燃燒的穩定性，強化輻射熱交換，減小爐內損失，降低排煙溫度，從而降低鍋爐內不完全燃燒產生的損失和排煙損失，確保了鍋爐熱效率的提升。（3）強化傳熱。熱空氣進入鍋爐內有效的改善和強化爐內的燃燒工況，使進入爐內的熱風溫度得以提高，有效的確保了爐內平均溫度的提升，對爐內輻射傳熱起到了強化作用，對提高鍋爐運行的經濟性具有非常重要的作用。（4）熱空氣可作為制粉設備系統中煤的干燥介質。熱空氣不僅可以作為制粉系統的干燥劑，同時還是煤粉輸送的介質。空氣預熱器由于結構不同，可以分為管式、板式和回轉式三類。在一些工業鍋爐中管式空氣預熱器應用較為廣泛。而在一些大型電站及鋼鐵企業中，回轉式空氣預熱器應用較為廣泛。

4、回轉式空氣預熱器漏風原因的分析

4.1受熱不均問題

空氣預熱器動靜部件的間隙就是漏風的渠道，由桶式轉子和外殼組成，每一格都是15°的圓周角熱端轉子膨脹變大，轉子是運動部件容易出現變形，酸霧會對金屬設備產生腐蝕，從而出現漏風區，造成較大漏風量。

4.2低溫腐蝕和堵灰問題

設備使用期間各零件結構緊密，精密部位一旦進入灰塵會對使用安全造成嚴重的影響。空氣中不含有雜質，相比之下煙氣的成分比較復雜，長時間與受熱面接觸其中一些懸浮的飛灰會聚集在其中，造成管道堵塞。這種現象在鍋爐使用頻繁的季節中常常會出現。煙氣在低溫狀態下其中部分物質會凝結在設備表面，并且帶有腐蝕性，不利于預熱器運行。材質在腐蝕作用下逐漸破損，此時便會引發漏風故障，預熱器一旦出現漏風率偏大問題便會降低預熱器的換熱效果，空氣不能得到良好的加熱，使預熱器冷端處在低溫環境下運行，形成了惡性循環，最終造成嚴重的預熱器損壞問題。堵塞物質如果過多也不利于清除，在技術方法上也要不斷地改進，雖然有明確的故障產生原因，但仍然需要設計環節的創新優化。

4.3特殊結構問題

回轉式空預器的外殼是靜止部件，三分倉結構只有一條徑向密封片，這種結構會使密封片發生故障，造成設備漏風率提高。使其受熱面承受較大的兩側壓力，被分成24倉格，一般情況下冷端轉子徑向變小，形成單徑向密封狀態，與扇形密封板接觸。

4.4設備使用中的管理問題

空預器在各項因素的影響下，比如飛灰、腐蝕、密封件磨損等因素的影響下，空預器密封受到影響，從而使空預器風側的高壓介質漏入負壓的煙氣側，這樣就會使送入爐內的氧量有所降低，為了維持爐內氧量，運行人員則必須提高送風機擋板開度，增加送風機的出口風壓。我們上面已經分析過，送風機出口風壓增加后，必然會導致空預器漏風的進一步擴大，從而形成惡性循環，因此空預器漏風狀態的監控非常重要。現在電廠運行中將空預器漏風率的檢測作為一項定期工作，也就是出于以上原因。通過對空預器漏風率的監控了解空預器的漏風狀態，漏風率不大時可以維持機組運行，但是如果由于各種原因導致空預器漏風率超標，則必須將其納入檢修項目。

5、回轉式空氣預熱器漏風的解決措施

5.1適當改進密封結構和使用LCS自動控制系統

現階段已經有一些廠商針對預熱器的控制系統進行整改，并且取得了顯著成果，應用自動控制系統，預熱器使用期間系統會定期對溫度進行檢測，并反饋至控制系統中，與輸入的額定數據相比較。發現參數不準確或者有空氣泄漏現象，控制系統會提示，技術人員了解形式后能夠在短時間內確定有效的調試方案。在傳熱元件處安裝傳感器，將監測到的溫度實時傳遞，間隔一段時間后對數據變化進行分析，判斷預熱器是否存在安全影響。與傳統的控制方法相比較，自動化系統更精準，維修人員也要提升個人技術能力，總結預熱器維修經驗，日常管理過程中通過觀察運行情況也可以發現一些隱患問題。LCS控制技術中有完善的檢測系統，測量漏風精準度有明顯的提升，通過控制系統的內部調節，能夠降低40%的故障發生幾率，這一點是傳統控制技術中所不具備的。

5.2合理設置轉子直徑間隙面積

做好熱端徑向間隙控制，熱端徑向間隙是空氣預熱器漏風的主要渠道，必須做到嚴格控制，靜態密封間隙的控制，為了保障空氣預熱器扇形板和軸向密封板的可調性，在扇形板與中心桁架之間，軸向密封板與外殼之間都需要安裝靜密封，從而有效降低間隙面積。但是在熱態運行時，預熱器會發生復雜的綜合變形，尤其轉子會發生蘑菇狀變形，使得熱端間隙增大，如果不采取措施的話，預熱器65%的漏風都發生在熱端徑向間隙。將熱端扇形板內側吊掛于中心軸，外端吊掛于中心桁架，所以內側間隙不變，外側間隙由于轉子蘑菇狀下垂和外殼增長而增大。冷端間隙控制，冷端壓差大于熱端壓差，冷端氣體密度大于熱端氣體密度，因此冷端徑向漏風是空預器漏風的重要因素，必須對冷端間隙做好有效控制。通常采用冷端預熱，熱端彌補的方法進行調整與控制。

5.3加強空氣預熱器吹灰裝置的運行管理

預熱器中飛灰堆積問題常常發生，引起了鍋爐設備維護人員的關注，在技術方面也得到了很大進步。安裝吹灰器能夠解決這～問題，鍋爐運轉期間飛灰如果聚集在預熱器中，在吹灰器的作用下能夠得到清理，為設備運行提供有力保障條件。吹灰器內涉及到很多精密零件，安裝期間要對精密零件進行保護，發現變形或者損壞要及時更換。對于已碳化的煙油垢，將化學藥劑平均撒到傳熱元件上部，然后噴少量的水，藥劑受潮后與垢作用，待垢潤濕乳化后及時對其沖洗，直到沖洗干凈為止。但化學清洗不能經常進行，因為清潔度一般為90%～95%，也就是說，每次清洗完后有5%～10%的面積沒有清理干凈，機組運行后這些面積中的灰垢將被燒烤成堅固的硬塊，下次停機很難將其清洗掉，如此循環下去，清洗工作會越來越困難。建議將工作的重心前移，在運行中盡量減少空氣預熱器的積灰，加強蒸汽吹灰裝置的運行管理。

5.4優化檢修管理流程

加強檢修管理，確保設備穩定運行。回轉式空預器漏風率的有效降低，設備管理流程的優化必不可少。檢修部需要針對空預器的運行狀態和檢修次數做出記錄并形成表格，通過對空預器歷年來運行狀態的分析，來預估空預器的健康狀態，同時運行部需要根據空預器的相關參數來進行必要的分析，如果發現空預器漏風量已經快達到臨界點，則檢修部要根據空預器的實際情況做出分析，判斷空預器漏風產生的根本原因，并形成檢修方案。另一方面要根據分析結果積極采購備品備件，保證一旦有機會進行檢修，不會因為備品備件等問題耽誤檢修進度，保證檢修的及時性及有效性，第一時間完成空預器檢修，保證機組的安全運行。

6、結語

空氣預熱器是提高鍋爐運行熱效率的重要裝置，對于穩定鍋爐的運行工況具有重要的作用。本文對于回轉式空預器漏風的原因進行了分析，并進一步提出了改進措施。隨著科學技術的快速發展，回轉式空預器的密封性能會不斷地改進和優化，為提高鍋爐運行效率創造有利的條件。

參考文獻：

[1]三分倉回轉式空預器異常問題分析[J].張建彪，趙建光，馮軍濤，姚學會.黑龍江科學.2016（01）.

[2]回轉式空預器換熱元件積灰和腐蝕的分析及處理[J].殷禮.科技風.2017（17）.

（作者單位：山西平朔煤矸石發電有限責任公司）