回转式空气预热器径向密封改造及其经济性分析

2016-07-14刘鸿

综合智慧能源 2016年5期

关键词：经济性

刘鸿

(广东粤华发电有限责任公司，广州　510731)

回转式空气预热器径向密封改造及其经济性分析

刘鸿

(广东粤华发电有限责任公司，广州510731)

摘要：分析了广东粤华发电有限责任公司#5，#6锅炉回转式空气预热器漏风率过大的原因，针对空气预热器径向密封片存在的弊端和传热元件换热的特点，提出了径向密封改造方案。改造后，空气预热器漏风率下降明显，经济效益显著。

关键词：回转式空气预热器；漏风率；径向密封片；扇形板；经济性

0引言

广东粤华发电有限责任公司(以下简称粤华发电公司)#5，#6锅炉为上海锅炉厂有限公司设计制造的1 025 t/h亚临界压力一次中间再热UP型直流锅炉。为配合机组选择性催化还原(SCR)脱硝改造，#5，#6锅炉分别于2012年7月、2013年3月完成了空气预热器(以下简称空预器)改造，换为东方锅炉(集团)股份有限公司生产的LPA10320/2500型回转式空预器，采用三分仓形式，转子模数仓格为48仓，传热元件高2 500 mm，分3层设计，径向密封片采用单片直板式密封片。空预器改造投运后漏风率严重偏高，#5锅炉A，B空预器漏风率分别为13.670%，13.300%[1]，#6锅炉A，B空预器漏风率分别为13.090%，11.150%[2]。

针对漏风率高出设计值的问题，粤华发电公司重新调整了密封间隙，消除了动、静结合处存在的漏风点，漏风率虽略有下降，但对比设计目标值及同级别机组空预器的漏风率仍然严重偏高，不利于机组的经济运行。因此，需找出空预器漏风率过高的原因，并结合原因对设备进行改造，使漏风率降到设计值，确保机组的经济运行。

1漏风率过高原因分析

回转式空预器的漏风主要有携带漏风和密封漏风。携带漏风是由于换热面的转动将留存在传热元件流通截面的空气带入烟气中，或将留存的烟气带入空气中，这部分漏风不可避免。密封漏风是由于动、静部件之间存在间隙，且空预器运行时，烟气自上而下流动，空气自下而上流动，使整个空预器上部温度高，下部温度低，在自重作用下产生蘑菇状变形，使各部分间隙在热态工况下发生变化。同时，空预器位于锅炉风烟系统的进口和出口，空气侧为正压，烟气侧为负压，二者之间存在较大的压力差，在压差的作用下，动、静部件之间的间隙就会产生漏风。为此，空预器设有径向、轴向及旁路3项密封。

径向密封用于防止转子上、下端面与扇形板动、静部件之间因压力不同而造成漏风，这部分漏风约占总漏风量的60%～70%[3]；旁路密封是为了防止气流不经过空预器换热面而直接从转子一端流向另一端；轴向密封是用来抑制已通过旁路密封的空气沿着转子壳体直筒部分的环形间隙流向烟气侧。从密封片的检查情况看，轴向密封片、旁路密封片均有摩擦痕迹，即轴向、旁路密封间隙合适，同一条轴承上的径向密封片则部分有摩擦痕迹，部分没有摩擦痕迹，这是由于热态下空预器发生蘑菇变形后，径向密封存在间隙，且由于径向密封片采用单片直密封，对空预器变形后产生的间隙没有任何补偿密封。综上所述，径向密封处的漏风是造成漏风率过大的主要原因。

2径向密封改造

2.1径向密封片改造

#5，#6锅炉空预器的径向密封片为一道直板密封片，采用厚度为1.5 mm的耐腐蚀钢板制成，沿长度方向分成4段，用螺栓固定在模数仓格的径向隔板上。径向密封间隙的大小通过改变径向密封片的高低来调整，如图1所示。这种直板密封片碰磨阻力大，与扇形板必须留有一定缝隙，不能直接碰磨，否则会引起空预器运行阻力过大，电流升高，严重时会造成空预器在运行中跳闸，机组被迫停运，故该密封片密封性能差。

针对该密封片存在的弊端，在无法改变空预器本体结构的情况下，对径向密封片进行改造。改造主要采用补偿式原理和软性碰磨原理。补偿式原理是在原有径向密封片的基础上加装2道辅助(软性)径向密封片，安装在径向隔板的另一侧。软性碰磨原理是加装弹性良好的辅助径向密封片，由钢板制成，厚度为1.5 mm，与扇形板密封相比为倾斜式密封，故与扇形板的碰磨阻力小。密封片允许与扇形板碰磨运行，为此，在保持主径向密封片设计密封间隙不变的情况下，在密封间隙值大于2 mm时，辅助径向密封片时高出2 mm安装；密封间隙值小于2 mm时，辅助径向密封片与主径向密封片平齐安装。即在原径向密封间隙大于2 mm时，辅助径向密封片与扇形板的间隙比主径向密封片与扇形板的间隙小2 mm，辅助径向密封片作为主密封片的有效补偿密封，如图2所示。

图1　径向密封片改造前

图2　径向密封片改造后

2.2扇形板调整

空预器3块扇形板将其分为3个独立的仓格，烟气、二次风、一次风分别从各自仓格流出。根据转子转向，传热元件经过的路线为：烟气→二次风→一次风→烟气。传热元件首先在烟气仓被高温烟气加热，随后进入二次风仓进行换热，冷却后的烟气继续进入一次风仓换热，最后进入烟气仓重新加热。从空预器传热元件的换热原理可以看出，传热元件在烟气仓与二次风仓的扇形板处温度最高，故其膨胀量最大，变形量也最大；传热元件在一次风仓与烟气仓的扇形板处温度最低，其膨胀量最小，变形量也最小。这就造成了对径向密封间隙要求不一的情况。#5，#6锅炉空预器在安装时将3块扇形板调平，即冷态下3个仓的径向密封间隙值一致，但在调整径向密封间隙时，为防止热态工况下碰磨，则以烟气仓与二次风仓处的径向密封间隙作为基准，这就造成了热态工况下一次风仓与烟气仓处的扇形板存在漏风，且由于一次风压最高，烟气仓为负压，此处的漏风动力最大，产生的漏风量大。为测出热态工况下不同的径向密封间隙值，提前在扇形板边缘处焊上一块尖形板，让其在热态时与转子充分碰磨，冷态下再测出各块碰磨片的间隙值，此间隙值即为空预器实际要求的径向密封间隙值。根据碰磨片测出的数值，#6锅炉在大修期间将一次风仓与烟气仓冷端扇形板末端提高2 mm，即密封间隙缩小2 mm；将一次风仓与烟气仓热端扇形板头部降低1 mm，即密封间隙缩小1 mm。

3经济性分析

在#6锅炉进行径向密封改造后，A，B空预器的漏风率为5.130%和5.360%[4]，比改造前分别降低了7.960%和5.790%，平均降低6.875%。

参照《300 MW火电机组节能对标指导手册》：空预器漏风率每变化1%，影响供电煤耗0.21g/(kW·h)[5]。#6锅炉A，B空预器径向密封改造后可降低煤耗0.21×6.875%×100≈1.44g/(kW·h)。

按#5，#6锅炉2014年的发电量3.30 TW·h计算，预测#5，#6锅炉空预器改造后年节煤量为1.44×10-6×3.30×109=4 752(t)，标准煤价按667元/t计算，可节约成本667×4 752÷10 000=316.96(万元)。

4结束语

粤华发电公司通过对#6锅炉空预器径向密封进行改造，解决了空预器长期漏风率过大的问题，锅炉效率提高，经济效益明显。该空预器径向密封改造技术具有一定的推广性，适用于同类型空预器。

参考文献：

[1]冯晓鸣．广东粤华发电有限责任公司#5锅炉脱硝性能验收试验报告[R]．广州：广东电网公司电力科学研究院，2014．

[2]陈磊．广东粤华发电有限责任公司#6锅炉脱硝性能验收试验报告[R]．广州：广东电网公司电力科学研究院，2013.

[3]夏志新，李晓明．电站锅炉空气预热器柔性密封改造及经济性分析[J]．中国科技博览，2013(30)：568-569.

[4]武学谦．广东粤华发电有限责任公司#6锅炉低NOx燃烧器改造后热态试验报告[R].烟台：龙源电力技术股份有限公司，2015.

[5]中国电力投资集团公司.300 MW火电机组节能对标指导手册[M]．北京：中国电力出版社．2008.