回转式空气预热器的常见问题及整改措施

回转式空气预热器的常见问题及整改措施

王洋

吉林电力股份有限公司四平热电公司吉林省四平市136001

摘要：针对火力发电厂回转式空气预热器存在的漏风率大、受热面低温腐蚀、堵灰以及磨损严重的问题，从设计和实际应用出发，分析其产生原因，并在理论分析的基础上提出了采用双密封、安装扇形板的调节机构、采用中心传动、提高金属壁温及选用耐腐蚀材料等措施，经实际应用后，取得了显著的经济效益。

关键词：回转式空气预热器；漏风率；低温腐蚀；双密封；热风带灰；中心传动

引言：

空气预热器是发电厂锅炉系统不可缺少的尾部换热设备，其作用是强化燃烧和传热，提高锅炉运行经济性。一方面降低锅炉排烟温度，减少排烟热损失q2，提高锅炉效率；另一方面是加热燃烧用的空气，有利于煤粉的干燥和燃烧，减少化学不完全燃烧热损失q3和机械不完全燃烧热损失q4。回转式空气预热器具有结构紧凑、体积小、钢耗少、便于布置等优点，回转式空气预热器分为受热面回转（容克式）和风罩回转（诺特谬勒式）两种型式。本文根据我公司设备现状，主要论述受热面回转式（容克式）空气预热器常见问题及处理措施。

1常见问题

（a）漏风率大

空气预热器同时处于风烟系统的最上游和最下游，空气侧压力高，烟气侧压力低，空气就会通过动静部件之间的密封间隙泄漏到烟气侧，这就形成了漏风。漏风率高时会影响锅炉燃烧和出力，增加送风机和引风机电耗，降低电厂经济效益。而回转式空气预热器的致命缺点就是漏风率大，而且随着运行时间的延长，漏风率越来越大。我公司1、2号炉所用的回转式空气预热器均为Y100L1—4型，也存在漏风问题。我公司回转式空气预热器1997年投产，如今漏风量明显增大。从送、引风机的电耗上反映最为直观。

（b）低温腐蚀和堵灰

回转式空气预热器的受热面是由厚度为0.5mm和1.2mm的薄板轧制成波纹板之后，叠压紧组装而成，当量直径小，流通渠道狭窄，很容易造成积灰和堵塞。堵灰问题在各电厂普遍存在。排烟温度一般设计低于160度，因而空气预热器冷端受热面壁温较低，容易结露和腐蚀，使受热面玷污和积灰，影响受热面传热，使金属壁温降低，从而又加剧了低温腐蚀。这种恶性循环使排烟温度不断升高，热风温度下降，降低了锅炉运行的经济性。堵灰严重时，会造成引风机电流升高，无调节余量，致使炉膛负压难以维持，影响到燃烧自动装置的投入。锅炉设计的蒸汽吹灰在实际应用中基本上解决不了空气预热器的堵灰问题，即使经常进行吹灰，但仍不能维持正常炉膛负压，影响锅炉出力和燃烧及锅炉和引风机的安全运行，有时不得不停炉冲洗或带负荷冲洗。

（c）受热面磨损

受热面磨损主要发生在空气预热器的热段受热面。锅炉燃烧产生的烟气含有大量飞灰，烟气高速流过并冲刷受热面时，造成受热面磨损。机组长时间运行必然会使受热面不同程度减薄，甚至有被穿洞的可能。尤其是受热面顶部转向部位，流经该部位飞灰动能最大，因此该部位磨损也最快。如果磨损到一定程度，使受热面一旦失去刚性，就必然会发生折角现象。这样不仅降低了受热面的蓄热能力，还无形中增加了整个风道的通风阻力。同时也缩短了检修周期，增加了运行维护成本，从而影响到整个发电厂的经济性。

2改进措施

2.1降低漏风率的措施

回转式空气预热器漏风的原因是空气侧压力高，烟气侧压力低，二者之间存在压力差，和动静部件之间存在漏风间隙。漏风量遵循如下公式：

式中G为漏风量；K为系数；S为间隙面积；pA为空气侧压力；pG为烟气侧压力；ρ为空气密度。

由公式看出，漏风量与间隙面积成正比，与空气侧和烟气侧压力差的平方根成正比。要降低漏风必须遵循以下原则：要降低漏风间隙面积，堵死漏风渠道；要降低空气侧与烟气侧之间的压力差，削弱漏风的动力，因此可采取以下3种改进措施。

（a）采用双密封技术

所谓双密封技术，就是在空气预热器的过渡区，保证任何时候都至少有2道密封片与密封板相接触，形成2个密封副（如图1）所示，双密封主要是指双径向密封和双轴向密封。双密封降低漏风的原理（如图2）所示。

在工况相同间隙相同的情况下，采取双密封结构时，漏风先从空气侧泄漏到过渡区，再从过渡区泄漏到烟气侧，那么应该存在如下关系式：

式中G1为空气侧漏风量，pM、G2为过渡区压力和漏风量。通过上式推导可得：

从上式可以看出，双密封可以把泄漏压差降低一半，漏风率降低30%。

（b）安装扇形板调节机构

装设扇形板调节机构是降低漏风间隙面积的有效措施。空气预热器在冷态调整时，热端径向间隙设置最小，一般为0～0.5mm。当空气预热器热态运行时，转子发生磨菇状变形，径向密封片外侧下垂，增加漏风间隙，为了弥补这个间隙，就要把扇形板外侧下压，起到了减小间隙的作用。

（c）采用中心传动

回转式空气预热器的传动方式分为中心传动和周边传动。周边传动是通过转子外围销轴组成的传动围带与固定在外壳上的传动装置的大齿轮相啮合而驱动的。它的优点是转矩小，易启动，减速器速比小，但其缺点也不容忽视：围带圆度难以保证，造成运转不平稳，具有冲击声。轴向密封片被围带分成上下两段，密封效果不好，在热态运行时，由于大齿轮对围带的径向推力，造成转子偏斜，随着运行时间的延长，偏斜越来越严重，造成旁路密封片脱离T型钢密封面，使径向密封间隙增大，再加上积灰和腐蚀，预热器漏风率将越来越大。但中心传动可以克服以上缺点，提高密封效果，更好地防止了漏风率的回升和转子偏斜。

2.2防止堵灰和低温腐蚀的措施：

堵灰和腐蚀的机理是由于烟气中含有SO2和SO3气体，如果排烟温度不高，空气预热器的金属壁温低于露点温度就会形成结露和硫酸溶液，硫酸溶液一方面要粘住烟气飞灰，形成堵灰，另一方面又与金属材料发生化学反应，形成腐蚀。所以为了预防堵灰和低温腐蚀，可以进行炉前和炉中的脱硫，并低氧燃烧，但要保证表计的准确，防止受热面结焦。以此抑制SO2和SO3的生成。

（a）提高金属壁温

提高金属壁温的方法有提高排烟温度、采用暖风器（即前置预热器）和实行热风再循环。我们认为如果把提高预热器排烟温度与使用热管预热器联合起来，可获得理想的效果，因为热管预热器中烟气和空气被隔开，烟气侧温度高而且稳定，不易结露。这样既能防止预热器低温腐蚀和堵灰，又能防止排烟损失的增加和漏风率的回升。

（b）选用耐腐蚀材料

低温腐蚀主要发生在空气预热器冷端，因而冷段受热面可以使用耐腐蚀材料，例如COR—TEN钢、搪瓷和陶瓷材料等，COR—TEN钢是一种低合金高强度钢，耐硫酸腐蚀性能比不锈钢强得多，在一般情况下，回转式空气预热器的冷段受热面都使用COR—TEN钢。

2.3防止受热面磨损的措施

回转式预热器的转子外侧磨损严重，内侧积灰严重。这是由于烟气进入时气流不均造成的，因此要在烟气入口转弯处加导流板，并延长垂直烟道。另外在预热器最上端设置防磨层受热面，防磨层高度为200～300mm，防磨层材质选用耐热耐磨材料，并增加传热元件板厚，这样可以延长防磨层的使用寿命，又可以在防磨层失效后，更换少量传热元件，提高了预热器的蓄热性能。

3结束语

虽然回转式空气预热器有一些缺点，但近几年在设计方面的不断改进，对回转式预热器装设了良好的密封系统，加上现场施工质量的提高和日常维护检修全面到位，使其漏风率完全能降低至8%，甚至低于6%，从而使送、引风机单耗大大降低，大幅度提高了经济效益。