回转式空预器漏风问题分析及解决方法

韩 婷，仇恒波

（徐州华润电力有限公司，江苏徐州 221600）

0 引言

随着火力发电机组蒸汽参数及容量越来越大，现代电站大型锅炉普遍采用了三分仓回转式空预器。具有传热系数高、结构紧凑、体积小、金属耗量较少、烟气腐蚀轻、运行维护成本低等特点。但由于回转式空预器自身的结构特点，不可避免的会产生空预器漏风问题，大部分空预器漏风率约为10%。空预器漏风也使引风机、送风机、一次风机的电耗增加，锅炉的排烟温度上升，从而降低了机组的经济性。以公司1000 MW机组空预器漏风自动控制装置为例，分析空预器漏风的原因及解决方法。

1 回转式空气预热器概述

1.1 主要构件

公司单台1000 MW机组配置2台型号为2-34VI（T）-2300 SMRC的回转式空预器。回转式空气预热器是热交换器，分烟气入口、一次风入口和二次风入口。是由上下连接板、刚性环、转子、蓄热元件、红外线监测系统、三向密封、主辅电机、外壳、轴承润滑油系统、上下轴承、主副支座、传动装置、吹灰、清洗装置等组成。

1.2 预热器工作原理

空预器的工作原理，是通过空预器转子缓慢地载着蓄热元件旋转，经过流入预热器的热烟气和冷一、二次风，而完成热交换的。传热元件首先从炉膛的高温烟气侧吸取热量，然后通过传热元件的转动，把高温的传热元件旋转至二次风、一次风侧，不断地将热量传递给二次风、一次风，从而完成热交换。

2 回转式空预器漏风原因及分析

2.1 预热器漏风

（1）直接漏风。空预器是一种转动机械，为防止动静之间产生摩擦，转子与空预器之间存在间隙，由于空预器内的一次风、二次风区域呈现的是正压，而热的烟气仓为负压，空气仓和烟气仓之间存在压差，导致一部分一、二次风漏入到烟气中去，这种漏风称为直接漏风。通过减小引起漏风的径向间隙、降低空气区和烟气区的压差，是降低预热器漏风的主要途径。

（2）携带漏风，是三分仓空气预热器所固有的漏风，是因旋转的转子经过一、二次风侧，再转到烟气侧时，转子的空腔携带空气而造成的，这部分漏风是不可避免的。空预器的转速越快，携带漏风量就越大。

为满足加热空气温度的需要，提高换热器的效率，有效降低锅炉的排烟温度，空预器的设计转速大都较低，约为1 r/min，因此携带漏风量在总漏风量中占比很小。所以回转式空预器的漏风以直接漏风为主。

2.2 空预器直接漏风的影响因素

根据空预器漏风特点，主要研究如何有效降低空预器的直接漏风。直接漏风与密封装置间隙成正比，与烟气和一二次风压差的平方根成正比。空预器中各分仓之间的压差与空预器本身结构有一定关系，但当空预器的直径确定后，就不会通过空预器设计本身去减小空预器中各分仓气流之间的差压。因此，降低空预器直接漏风的唯一途径，是在保证转动部件不摩擦的前提下，将空预器密封间隙控制在最小限值。

2.3 空预器直接漏风的原因分析

空预器转子在热态时，热烟气端温度高，转子的径向膨胀较大，冷一二次风端温度低，膨胀小，并且由于中心轴向上膨胀，中心部上移多，外缘上移小，形成“蘑菇状”变形（图1），导致出现扇形密封板与转子、静子端面的密封间隙，形成三角状的漏风区，从而使空预器漏风量增大。

3 漏风控制系统原理与运行分析

3.1 自动漏风控制系统（LCS）设计原理

图1 空预器的蘑菇状形变

空气预热器漏风控制系统LCS（Leakage Control System，自动漏风控制系统）的设计原理是，空预器扇形板与受热变形的转子紧密吻合，在各种运行工况下，扇形板与转子径向密封片保持一定间隙，使漏风面积在各种过渡工况和MCR （Maxi-mum Continue Rate，最大连续工况）运行时期都保持最小状态。当自动漏风系统运行时，空预器扇形板定时自动向下跟踪转子的热变形，并产生蘑菇状变形，使扇形板与转子的径向间隙始终在最佳间隙，从而减少空预器的直接漏风。为防止扇形板与空预器转子的摩擦，漏风装置上安装了位置传感器，当扇形板下行到最低位时，位置传感器动作，使扇形板上行到设定距离后停止，既保证扇形板与转子的最小间隙，又能保证扇形板不与空预器转子摩擦。

3.2 漏风控制系统的动作过程及控制面板

（1）漏风自动控制装置投入运行时，扇形板按照1.6 mm/min的速率先进行下行，当达到位置底限时，触发位置传感器动作，扇形板停止下行，并进行上行，上行预设定值后停止，此时扇形板与转子径向密封片之间的间隙为正常间隙，自动漏风装置完成一次跟踪。当扇形板停止后，漏风装置开始计时，达到预设定值（2 h）后，扇形板将再次自动跟踪一次，重新达到正常间隙。图2是漏风装置的控制面板。

（2）为防止扇形板同时下行导致的空预器电流突升，工厂增加了A，B侧总控开关。当投入总控开关后，A、B侧空预器的3块扇形板间隔15 min下行，并2 h跟踪一次，从而避免了3块扇形板同时下降导致的空预器电流突升的现象。

3.3 漏风控制装置的运行

为防止由于空预器受热不均导致的扇形板与转子摩擦，在启停机或空预器隔离时，应将扇形板提升到完全回复位置；在启机24 h后，空预器受热膨胀结束，投入漏风自动控制装置。在投入该装置后，应加强监视空预器电流和空预器运行情况，发现电流增大和空预器内部有明显摩擦声时，及时退出漏风装置，并将扇形板提升到完全回复位。由于扇形板的摩擦及位置传感器探头磨损，会导致运行间隙变大，使空预器漏风量变大，所以应每3个月进行1次间隙调整，保证扇形板与空预器装置在最小运行间隙，从而减小空预器的漏风率。

图2 漏风装置的控制面板

4 结语

通过对漏风装置投入前后对比，空预器的漏风率由10%下降至约6%，说明漏风控制装置降低空预器直接漏风有效，而且装置运行维护费用低，自动化程度高，操作方便。漏风装置自投运以来空预器漏风量明显减少，用电率大幅下降，减少了空预器烟侧出口烟温的虚假下降，真实反映了锅炉的排烟温度，为运行人员燃烧调整提供了真实依据。自动漏风控制装置的应用，能够有效降低空预器漏风率，锅炉热效率明显提高，大大降低了发电煤耗。