回转式空气预热器漏风因素分析及对策

王克遥

摘 要：本文介绍了应用于600MW火电机组即以上大型机组的回转式空气预热器（以下简称空预器）漏风原理及降低漏风率的对策。通过分析漏风产生的原因提出双重密封或多重密封降低漏风系数，降低间隙面积，控制空气侧与烟气侧的压力差等漏风控制方法，降低机组空预器的漏风量，为机组安全、高效、环保、节能运行提供了有力的保证。

关键词：空预器；漏风系数；漏风控制

1 回转式空预器漏风问题分析

回转式空预器是大中型电站锅炉常用的尾部换热设备，当前被国内300MW及以上燃煤机组锅炉普遍采用，但回转式空预器具有高漏风率的致命缺点。当过多的空气漏入烟气侧时，它不仅使送、引风机电耗和排烟损失增大，影响电厂的经济指标；有时还会因引风量不足而迫使机组降负荷运行，影响整个机组的安全、经济性。

回转式空气预热器转子是运行部件，外壳是静止部件，动静部件之间肯定有间隙存在，这种间隙就是漏风的渠道。空气预热器同时处于锅炉烟风系统的进口和出口，空气侧压力高，烟气侧压力低，二者之间存在压力差，这是漏风的动力。由于压差和间隙的存在造成的漏风称为直接漏风。还有一种漏风叫结构漏风，是由于转子内具有一定的容积，当转子旋转时，就像水车一样，必定携带一部分气体进入另一侧。通过计算得出，结构漏风量与转子内容积及转速成正比，为了降低结构漏风量，在满足换热性能的前提下，尽量选择较低的转速，因为在转速大于1.5r/min时，提高转速对传热不再有益；转子内尽量充满传热元件，增加金属所占容积份额，提高y值，即转子高度不要留有太多的剩余空间。结构漏风量占预热器总漏风量的份额较少，空气预热器的漏风主要是直接漏风，直接漏风量的计算公式可以按如下方法推导出来。把空气侧和烟气侧视为两个一壁之隔的充满气体的无限大容器，空气通过间壁上的微小间隙泄漏到烟气侧。

2 漏风因素的分析及对策

2.1 降低泄漏系数K的措施——双重密封或多重密封

早先的回转式空预器采用单密封技术，为了降低泄露系数K值，回转式空预器应采用双重密封或多重密封技术。双密封技术主要是指双径向密封和双轴向密封，所谓双密封，就是在任何时候都有两条密封片与密封板相接触，形成两个密封。双密封降低漏风的原理推导如下：采用单密封时，烟气与空气只有一壁之隔；采用双密封时，烟气与空气被过度区域隔开。在工况相同间隙相同的情况下，采用双密封结构时，漏风先从空气区泄漏到过度区，再从过度区泄漏到烟气区。

2.2 降低间隙面积F的措施

2.2.1 选择合理的转子直径间隙面积

为了控制间隙长度，必须合理选择转子直径。选择转子直径的原则有两个：一是确保烟气和空气在预热器内有适当流速，烟气在空气预热器内的最佳流速为8～12m/s，空气流速等于或略低于烟气流速。二是空气预热器是锅炉系统的一部分，空气预热器烟气侧阻力加上空气侧阻力之和应小于127mm水柱。因为阻力与气体流速和受热面高度有关，流速越大，受热面越高，阻力越大，所以当受热面较高时，可以选用较低流速，即较大转子直径；当受热面较低时，可以选用较高流速，即较小转子直径。

2.2.2 热端径向间隙的控制

热端径向间隙是空气预热器漏风的主要渠道，必须严格控制。热端径向密封片在安装调整时，一般安装成直线，内外侧间隙均为0mm，在热态运行时预热器发生复杂的综合变形，尤其是转子的蘑菇状变形，使热端径向间隙增大，如果不采取措施的话，预热器65%的漏风发生在热端径向间隙。现代预热器一般都采用冷端支撑热端导向定位的结构，热端扇形板内侧吊挂的中心轴上，外侧吊挂在中心桁架上。预热器发生变形之后，热端扇形内侧随着转子中心轴膨胀向上移动，所以内侧间隙是不变的，而外侧间隙则由于转子的蘑菇状下垂和外壳增长而增大。

2.2.3 冷端径向间隙的控制

由于冷端压差大于热端压差，冷端气体密度大于热端密度，因此冷端径向漏风是空气预热器漏风的重要因素，冷端间隙必须得到有效的控制。冷端间隙的控制一般采用冷态预留热态弥补的办法，即在冷态安装调整时，冷端内侧间隙为0 mm，而外侧预留出一定间隙；热态运行时，内侧间隙由0 mm变为支撑端轴的膨胀值，外侧间隙由于转子的蘑菇状下垂变为0mm。

2.2.4 轴向密封间隙的控制

现代大型预热器一般都装有轴向密封装置，当旁路密封（环向密封）不良时，轴向密封可以防止气体通过外壳与转子之间的环形通道绕到烟气侧，也就是说，轴向密封起到第二条防线的作用。实际上，旁路密封的生产和安装精度不易保证，再加上旁路密封片的磨损，旁路漏风是存在的。当旁路密封所泄漏空气从冷端进入转子与外壳之间后，又分为两个去向，一部分通过轴向密封间隙泄漏到烟气侧，一部分又从另一端汇入到空气风道中。

2.2.5 静密封间隙的控制

为了保證空气预热器扇形板和轴向密封板的可调性，在扇形板与中心桁架之间，轴向密封板与外壳之间，都装有静密封。

3 总结

通过以上分析和论述，进行合理选择预热器型号和计算封堵间隙，大大降低空气预热器的漏风率，改善炉炉膛风量不足、风机出力不够的情况。近年来我国电站的建设在向大型化方向发展，600MW以上的超大型机组将成为我国今后电站建设的主力。超大型机组对电站经济、高效的运行提出了更高的要求，而以上分析的漏风率大的几点问题也将成为重点，需要通过理论计算进行实际解决。这样锅炉的漏风量会显著下降，热效率明显增加，大大提高能源的使用效率。如600MW机组而言，漏风率由12%下降到6%以下，每年每台机组即可节能降耗210万元，而对于600MW以上的超大型机组产生的经济效益将更加显著，具有重要的推广意义。

参考文献

[1]罗洪新，姜家仁，苏盛波.600MW机组回转式空气预热器的技术改造及效益分析[J].发电设备，2000，（4）：6-7.

（作者单位：浙江大唐乌沙山发电有限责任公司）