300 MW CFB锅炉空预器密封改造及节能分析

罗金龙

（辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司，辽宁 调兵山 112700）

300 MW CFB锅炉空预器密封改造及节能分析

罗金龙

（辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司，辽宁 调兵山 112700）

分析了300 MW CFB锅炉空预器漏风率增大对锅炉运行的影响，介绍了柔性接触式密封系统的主要特点，并对电厂2号锅炉空预器改造成柔性密封前后漏风率变化进行了节能效果分析，此次改造为同类型机组的节能改造提供了借鉴。

空预器；漏风率；密封改造；节能分析

1 锅炉概况

调兵山发电公司2号锅炉型号为SG－1065／17.5－M804，是亚临界参数、一次中间再热、自然循环、单炉膛、平衡通风、固态除渣、全钢架悬吊结构、双布风板CFB燃煤锅炉。锅炉是上海锅炉厂有限公司引进、吸收法国ALSTOM公司CFB锅炉先进技术而设计、制造的单锅筒自然循环锅炉。CFB锅炉配置1台四分仓回转式空预器，设计直径为10.3 m，通过空预器的一、二次风相互分隔布置，二次风位于一次风中间。

2 漏风率增大对锅炉的影响

调兵山发电公司2号机组自2010年5月7日投产以来，空热器漏风率呈上升趋势，2013年4月测量2号锅炉空预器的漏风率已由设计值5.76%增至16.36%，漏风率增大对锅炉的影响如下。

a.由于空预器漏风量变化，尾部烟道中的烟气温度也随之变化，对内部的传热过程及经过空预器的热风温度产生影响。随着漏风量的不断增加，经过空预器的热风温度下降，漏入的大量空气混合到烟气中，使排烟温度下降，冷端受热面的温度也随之降低，当排烟温度降低到一定程度，会造成受热面的低温腐蚀，缩短受热面使用年限。

b.随着漏风量的增加，为了达到最佳燃烧工况，要额外送入新风才能满足要求，增大了送、引风机的出力。

c.随着漏风量的增加，排烟量也增加，大量的冷空气被加热到排烟温度后直接被排出锅炉，不仅加剧了受热面的磨损，也带走了大量热量，使排烟热损失增大，锅炉热效率降低。因此，从机组运行的安全、节能角度考虑，最大限度降低空预器的漏风率非常必要。

3 空预器密封改造

3.1 回转式空预器工作原理

回转式空预器是电厂大多采用的一种形式，由转子、外壳、密封装置、传热元件、转动轴传动装置等组成［1－2］。在转子中放置传热元件，高温烟气源源不断地由转子自上而下穿过整个空预器，在这个过程中，高温烟气会对转子内部装置的传热元件进行加热。空气由转子下部进入，自下而上流过整个空预器［3］。由于转子不断旋转，使流经的空气被高温烟气加热过的传热元件加热，从而达到利用烟气余热的节能效果［4］。

3.2 空预器改造前后密封状况

电厂2号CFB锅炉空预器改造前的密封技术是采用传统刚性有间隙密封工艺，需要在空预器动静间维持一个最小间隙，以达到漏风量最小的目的。空预器热态运行中，进入空预器的烟气由上至下流过，温度逐渐降低，而空气从下到上流动，温度逐渐上升，会使转子的上部金属温度比下部高，故转子的上部径向膨胀量大于下部，外加转子自身重量的影响，将使转子产生蘑菇状变形，且这种变形随负荷和环境温度不断发生变化，无法预估，在空预器实际运行过程中，很难使空预器动静之间达到一个最佳的间隙值［5－6］。

电厂2号CFB锅炉空预器密封改造是将空预器的扇形板固定在某一合理位置，在原来回转式空预器转子的径向隔仓板上面安装柔性密封系统，此密封系统的密封滑块高出空预器扇形板5～10 mm。在柔性密封滑块转动到空预器扇形板下面时，扇形板与密封滑块相互接触，且保持二者之间没有间隙，当二者相互分离后，密封滑块在合页式弹簧的作用下自动弹起，如此往复运行。柔性接触式密封径向安装效果如图1所示。

图1 柔性接触式密封径向安装效果立体图

3.3 柔性接触式密封系统主要特点

采用合页弹簧技术，压缩弹簧采用X－750镍基合金材料，使用温度为980℃，具有检修工艺简单，工期短、效果好等优点。空预器使用柔性接触式密封工艺后，空预器扇形板和密封滑块之间没有密封间隙，没有气流通过，可以有效防止磨损及冲刷，从而保证改造后的密封系统运行可靠性较高。

4 回转式空预器漏风率测定

回转式空预器漏风测试前，在空预器进、出口烟道截面上按等截面多点网格法进行氧量场标定，以确定测试点的位置。为了使测试结果更接近实际值，应确保空预器进、出口氧量标定同时进行，保证机组负荷在试验工况开始前2 h保持稳定，且试验期间不进行可能干扰试验工况的任何操作。回转式空预器改造后，在机组负荷为225 MW时进、出口氧量场标定结果如表1、表2所示。用同样的方法测出2号锅炉空预器改造前后165 MW、225 MW和300 MW工况下空预器的漏风率，测试结果如表3、表4所示。

表1 空预器进口氧量场标定结果%

表2 空预器出口氧量场标定结果%

表3 2号锅炉空预器改造前漏风试验数据

表4 2号锅炉空预器改造后漏风试验数据

2号锅炉空预器漏风率测试研究表明，改造前300 MW负荷工况下空预器漏风率为13.12%，225 MW负荷工况下空预器漏风率为14.32%，165 MW负荷工况下空预器漏风率为13.12%；改造后300 MW负荷工况下空预器漏风率为2.74%，225 MW负荷工况下空预器漏风率为3.39%，165 MW负荷工况下空预器漏风率为3.53%。可见，2号锅炉空预器由原来的硬性密封改为柔性密封后，漏风率明显下降，达到了节能降耗的目的。

2号锅炉空预器密封改造前后漏风率与机组负荷关系曲线如图2所示，可见改造后空预器漏风率明显降低，原来空预器在硬性密封下漏风率受机组负荷影响较大，基本上随机组负荷降低而升高，改造成柔性密封后，在不同负荷下，漏风率变化不大。

图2 2号锅炉空预器密封改造前后漏风率与机组负荷关系曲线

5 节能效果分析

对于国产300 MW机组，一般漏风率下降7%，可使锅炉效率提高0.583%。节能效果的提高主要来源于排烟热损失的减小和引风机、流化风机、一次风机及二次风机电流的下降。2号机组全年负荷率接近75%，故在机组负荷为225 MW时，估算电厂的节能效果。回转式空预器改造成柔性密封后，机组负荷在225 MW时漏风率由原来的14.32%降至3.39%，降低了10.93%。为了保守计算，假定漏风率下降7%。

5.1 节煤效果计算

观察两种传感器接收的声发射信号可以看出，二者在信号能量大小上存在显著差异，整个实验过程中宽频传感器接收的声发射能量均小于窄频传感器，信号峰值能量相差一个数量级，表明宽频传感器接收的声发射信号强度较弱；但是在整个实验过程中声发射信号能量变化趋势并无明显差异，加载初期声发射信号较微弱，在加载过程中均出现能量突增现象，岩石主破裂前均出现一致峰值现象，在整个加载过程中声发射信号能量的整体变化趋势相同。

根据国产300 MW机组耗差分析可知，锅炉效率提高0.583%，可使发电煤耗降低1.91 g／kWh，按2号机组每年发电量为14亿kWh计算。

节约标煤量＝1.91×1 400 000 000／1 000 000＝2 674（t）

标煤价格按600元／t计算，2号锅炉每年可节约资金：2 674×600＝160.44（万元）。

5.2 节电效果计算

根据空预器改造前后对比发现，当机组负荷在225 MW时，改造后引风机、流化风机、一次风机及二次风机电流共计下降约50 A，风机配套电动机额定电压为6 000 V，功率因数为0.9，如果每年计划运行4 000 h，负荷率为75%，电价为0.4元／kWh。

每年共计节约费用＝160.44＋74.82＝235.26（万元）

由以上计算结果可见，空预器密封改造后节能效果显著，达到了节能降耗的目的。

6 结束语

通过对电厂2号锅炉空预器的密封改造，使空预器漏风率明显下降，减小了排烟热损失，提高了锅炉效率，降低了发电煤耗，同时也减小了引风机、流化风机、一次风机及二次风机出力，为同类型机组的空预器密封改造提供参考。

［1］ 容銮恩.电站锅炉原理［M］.北京：中国电力出版社，1997.

［2］ 周英文，任勤让.回转式空预器漏风大的原因分析及改进［J］.电力建设，2002，23（6）：12－14.

［3］ 王祝成.电厂锅炉回转式空预器的节能改造及效果分析［J］.能源技术经济，2010，23（5）：50－53.

［4］ 梁福余.俄300 MW机组锅炉回转式空预器漏风控制系统改造［J］.东北电力技术，2001，22（9）：46－48.

［5］ 张向群.绥电大型空气预热器的调整试验［J］.东北电力技术，2001，22（7）：33－35.

［6］ 张永德，段铁城，邱爱玲.浅谈回转式空气预热器漏风控制［J］.东北电力技术，2000，21（8）：2－4.

Air Preheater Sealing Transformation and Energy Analysis on 300 MW CFB Boiler

LUO Jin⁃long
（Liaoning Diaobingshan Coal Gangue Power Co.，Ltd.，Diaobingshan，Liaoning 112700，China）

The impact of air preheater leakage rate increases for 300 MW CFB boiler operation，the main features of the flexible con⁃tact seal system is described.Energy⁃saving effect analysis is made before and after boiler air preheater transformed into a flexible seal leakage rate of the 2nd boiler，thus providing a reference for the same type of energy⁃saving unit.

Air preheater；Leakage rate；Seal transformation；Energy saving analysis

TM621.2；TK223

A

1004－7913（2015）02－0054－03

罗金龙（1984—），男，硕士，助理工程师，主要从事电站机组运行、节能研究工作。

2014－12－01）