空预器漏风的分析和控制措施

空预器漏风的分析和控制措施

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（1.北京国际电气工程有限责任公司北京100041；2.山西京能吕临发电有限公司山西吕梁033200）

摘要：在容克式空预器技术中，防止或降低漏风即密封技术占有很重要的地位。空预器的漏风会导致机组热力工况的变化，随着漏风量的增加，热风和排烟温度下降，排烟温度下降会加速冷端换热元件的低温腐蚀；漏风还影响机组的经济运行，它一方面降低机组的热效率，另一方面增加送、引风机的功率消耗，使煤耗增加。针对降低空预器漏风因素进行探讨以降低漏风率显得较为重要。

关键词：空预器；漏风；控制措施

1空预器漏风的概述

空气预热器的基本结构是一个装满蓄热元件的巨型转子，通过使蓄热元件交替通过烟道和风道将烟气中的余热传递给助燃空气。一般要求空预器的漏风率控制在10%内，但是常在15%～20%，有的甚至至30%或更多。根据空预器的结构和运行方式，主要分为携带漏风和直接漏风。

1.1携带漏风

携带漏风是空预器受热面空间所包容的空气由于转动带到烟气侧所引起的泄漏，这是回转式空预器所固有的。转子旋转越快，携带漏风量越人。转子中受热面的充满度越高，携带漏风量越小。这部分漏风是不可避免的，所影响的漏风率一般为1％。

1.2直接漏风

直接漏风是影响空预器漏风率的主要因素。三分仓结构的空预器中，流经的一、二次风是正压，烟气是负压，且空预器本身是一种转动机械，转子与静止的外壳之间不可避免的存在缝隙，这就使部分空气直接泄露进烟道造成能源的损失。这种结构特点和运行方式导致漏风率高，这一直是该种空预器无法避免的致命缺点，空预器漏风不仅降低了机组的热效率，同时也影响空预器的安全运行。因一次风压较高，空预器漏风主要是一次风室，一般占60%以上。

2空预器漏风率增大的原因分析

2.1空预器的安装

空预器在安装时，外部壳体由两侧的锅炉辅助立柱支撑；中心转轴下方通过下部推力轴承，将转子的重量通过支撑横梁传递给锅炉本体的结构横梁，再由结构横梁将此重量传递到锅炉本体的主结构立柱上；转轴上部通过上部导向轴承与空预器外部壳体相连，上部导向轴承和中心驱动装置对接。通过上述结构描述，可以得知该型号的空预器是墩放在由锅炉的辅助立柱、结构横梁、结构立柱组成的支撑架构上面，如图所示：

2.2空预器的变形

正是容克式空气预热器的特殊结构和安装方式，决定了回转式空预器在受热后的变形。由于转子的不断转动，转子上表面持续受到热风侧的高温烟气的加热，温度较高；而转子的下表面也连续受到冷风侧一、二次冷风的冷却，温度较低。这样就使得转子的上部热膨胀大于下部的热膨胀，由于转子的下端受到推力轴承、支撑横梁的支撑作用，使得转子在受热后的热态变形为向上部膨胀。这种膨胀的结果使得转子中心的上表面较冷态时升高，并且由于转子上部的径向膨胀大于下部，使得转子的上部受到的热膨胀径向力矩大于转子下部。这种力矩致使转子以下部为原点发生向下、向外的翻转变形。加之转子的自重力矩，更加速了转子的这种行似“蘑菇状”的热态变形。在这种“蘑菇状”的热态变形中，空预器转子的外周发生向下的沉降现象，而转子中心发生隆起。这就使得热态时转子下部的三角形漏风间隙和转子圆周的轴向漏风间隙变得比冷态时小，而转子上部的漏风间隙变得比冷态时大。而且随着锅炉负荷的升高，空预器转子换热量的增加，上述“蘑菇状”变形就越明显，各处漏风间隙的变化也就越大。因此这种的漏风主要发生在空预器的热端，也就是上部，而且上部扇型板泄漏的是经过预热后的热风，热风的大量泄漏将直接降低锅炉的燃烧效率，增加煤耗。这种变形随着锅炉负荷的升高而升高。成为空预器的主要漏风。

而外部壳体是个巨大的刚性连接体，加之这种墩放式结构，以及外部壳体的金属材料的物理比热和热膨胀系数都小于内部转子蓄热元件，这就使得空预器外壳的热膨胀变形量也小于内部转子的热膨胀变形量，可以忽略不计。

3空预器的密封

3.1径向密封

径向密封由安装在转子的48个径向隔板上、下边缘处的径向密封片和装在空预器箱体上各仓室间的扇形密封板配合形成了径向密封通道，在任时刻都能保证在扇形挡板下有2个密封条通过，形成“双密封”，防止烟气和空气从转子上下表面流动。

3.2轴向密封

轴向密封由安装在径向隔板的外侧边缘的轴向密封片和空预器外壳体配合构成，它可以防止烟气和空气在周向短路。

3.3周向密封

周向密封分外部周向密封和内部周向密封，外部周向密封片装在空预器顶部和底部风道框上，它们的基本作用是防止烟气和空气在转子外部周界上短路而造成空预器热力能力的削弱，此外，它也有助于轴向密封，因为它减小了加在轴向密封上的差压。

内部周向密封装在中心轴筒上，在转子中心筒的上、下部用密封片压在扇形板的顶部和底部。

3.4）中心筒密封

中心筒密封件采用双重密封布置组成空气密封系统，密封件被装在上、下扇形板上并压在中心筒上，外侧密封是填料式密封，在中心筒内外密封之间的环形空间中有一通向烟气侧的通孔以抽吸掉其中的灰尘。

基于密封片的特殊安装方式，禁止空预器运行中发生倒转。

4降低空预器漏风的措施

（1）在空预器的轴向、周向和径向漏风中，轴向和周向漏风约占总漏风量的30％～40％，径向漏风约占总漏风量的60％～70％，而在径向漏风中，热端漏风约占65％。在空预器密封设计时，应根据各向漏风占漏风总量的比例有所侧重；（2）各向密封结构应合理，密封间隙要便于安装和调整；（3）冷态预留间隙的计算应结合锅炉的设计工况，最好选择锅炉长期运行的工况（一般选额定工况，而不应选最大工况）进行计算；（4）在进行扇形板设计时，不但要考虑强度因素，而且还要考虑热变形的因素，确保扇形板在运行中不发生热变形使密封间隙增大而造成漏风加大；（5）空预器制造时，扇形板的平面度应作为主要指标来控制，装卸和运输过程中应有防止扇形板变形的措施；（6）扇形板安装前要对其平面度进行复查，对于已经变形的扇形板要校平、校直后才能安装，安装时要保证扇形板的水平度同时，还应使同一端（冷端或热端）的各块扇形板处于同一标高上；（7）转子安装时，严格控制椭圆度，以便于轴向及旁路密封的安装和密封间隙的调整；（8）各向密封装置安装时，严格按照制造厂设计调整预留间隙，保证锅炉在额定工况运行时，密封间隙最小，漏风最小；对于径向密封设计有摩察指针的空预器，在进行密封片安装时密封间隙取高限值，待锅炉经过额定负荷运行（或机组168小时试运结束）后，再根据摩察指针的磨损情况调整密封间隙，这样，一方面可使空预器的密封间隙在额定负荷时达到最小，另一方面也可避免由于设计计算或安装误差使预留间隙小于实际需要间隙时，密封片与扇形板发生摩察损坏扇形板；（9）空预器投运后，加强运行中的吹灰，避免由于传热元件积灰造成压差增大而使漏风加大；（10）投运初期应重点检查密封装置是否存在摩察，特别是径向密封，一旦发现密封片和扇形板存在摩察要及时消除，避免因摩察损伤扇形板；投运后期应重点检查密封片的磨损情况，对于损坏的密封片要及时恢复；对于热端径向密封设计了间隙跟踪控制系统的空预器，还应加强控制系统及机械传动装置的维护，保证该系统随时可用。

参考文献：

[1]王永珠.空气预热器漏风原因分析及安装控制措施[J].中国新技术新产品，2012（17）：130-131.

[2]舒茂龙，陈钦，孙仁龙.百万机组空预器漏风控制系统可靠性分析[J].电力科学与工程，2013，29（3）：69-73.

作者简介：

第一作者；苏照新（1980.05-），男，内蒙古包头市人，长春工程学院，工程师，单位：北京国际电气工程有限责任公司，研究方向：火力发电厂设备安装、检修、调试。

第二作者；阴钊（1986.06-），男，陕西铜川市人，重庆大学，助理工程师，单位：山西京能吕临发电有限公司，研究方向：火力发电厂设备安装、检修。