锅炉回转式空预器漏风原因及解决对策

丘赠荣

（国能（泉州）热电有限公司，泉州 362804）

锅炉回转式空气预热器（下文简称空预器）在能源产业中扮演着关键角色，通过提高热效率和减少环境影响来推动工业进程。在空预器的使用和运行中，漏风问题一直是关键组件的重大挑战，直接影响着能源生产的效率和环保性。锅炉回转式空气预热器的漏风问题较为复杂，且具有较大的危害，因此有必要对其原因进行详细梳理和分析，以采取有效措施对其进行预防和处理。基于此，文章深入探讨回转式空气预热器漏风的根本原因，并提出一系列解决对策，以提高设备的性能和可靠性，为清洁、高效的能源生产做出贡献。

1 锅炉回转式空预器漏风原因

从现阶段锅炉回转式空预器的实际使用情况来看，其漏风原因主要集中在3 个方面，即热膨胀导致漏风、携带漏风、吹灰堵灰和酸雾腐蚀造成漏风。实践中可能面临单一原因或者多个原因共同导致的漏风，所以针对以上3 个方面原因进行详细分析。

1.1 热膨胀导致直接漏风

热膨胀导致直接漏风是回转式空预器漏风问题的主要原因，其源于空预器内部的温度差异，高温的烟气端与相对低温的一、二次风侧的温度悬殊。当高温烟气流经空预器时，其热量传递到转子上，导致转子的径向膨胀。这是物体在受热时常见的自然反应，金属构件会在高温下膨胀，在低温下收缩。该现象在空预器中尤为明显，因为这些构件承受着高温烟气和低温一、二次风的交替作用。

在高温环境下，转子的径向膨胀较为显著，而在一、二次风侧，转子的膨胀程度相对较小，产生直接漏风问题[1]。当转子经过一、二次风侧后，由于其空腔内包含空气，这些空气会随着转子的旋转进入烟气侧。此过程形成一个漏风通道，高温烟气和冷空气相互混合，导致空预器产生漏风现象。需注意，在高温环境下转子可能发生“蘑菇状”变形，导致扇形密封板与转子、静子端面之间产生密封间隙，从而形成一个三角形的漏风区域。该结构性变化进一步加大了直接漏风的程度，使得空预器的漏风量明显增加。因此，热膨胀是回转式空预器直接漏风的核心原因，在高温工作条件下尤为显著。

1.2 携带漏风

携带漏风作为回转式空预器的固有问题，源于其特殊的工作原理。在空预器运行时，转子缓慢旋转，高温的烟气向低温的一、二次风依次传递热量[2]。但是由于机械设计的复杂性，转子内部存在一些空腔。这些空腔在旋转时会携带一些空气进入烟气侧，形成携带漏风。这一现象在回转式空预器中无法避免，因此无法完全消除携带漏风。

由于转子的旋转速度通常较低，携带漏风的总量相对有限。尽管携带漏风量相对较小，但是它仍然对空预器的性能产生了一定的负面影响。携带漏风量由空预器自身结构决定，因此减少携带漏风的唯一途径是改进设计和提高制造工艺，以减少转子内部的空气携带。

1.3 吹灰堵灰和酸雾腐蚀造成漏风

吹灰堵灰和酸雾腐蚀是导致回转式空预器漏风的重要因素，与锅炉的运行环境和维护管理密切相关。

吹灰堵灰指在锅炉运行过程中，燃烧产生的飞灰会在空预器内部沉积和堆积，尤其是在转子和密封部件附近[3]。这些灰尘沉积会导致部分风道被堵塞，从而改变风流分布，增加漏风的可能性。当风道被严重堵塞时，风的流通受到限制，压力差会导致密封部件的磨损，从而提高漏风率。

在锅炉运行过程中，烟气中含有二氧化硫和三氧化硫等酸性气体，与水蒸气发生化学反应后形成酸雾。酸雾附着在空预器的内部表面，导致金属部件的腐蚀和腐蚀产物的沉积。腐蚀会损害密封部件的完整性，使其失去密封性，进而引发漏风。酸雾腐蚀的严重程度取决于排烟温度与酸雾露点温度之间的关系[4]。如果排烟温度低于酸雾的露点温度，则酸雾会在空预器内成为液态，造成严重的腐蚀和漏风问题。

2 自动漏风控制系统分析

锅炉回转式空气预热器自动漏风控制系统是一种用于控制空气预热器中空气泄漏的设备，主要利用探测器和执行机构来监测和控制回转式空气预热器的动、静部分之间的间隙，并保持其密封和热变形之间的动态平衡，其功能集中体现在3 个方面。

2.1 密封与热变形的动态平衡

密封与热变形的动态平衡是漏风控制系统的核心，对于确保回转式空预器的高效运行至关重要。该系统结合密封技术和实时监测，以减少直接漏风，其重要性体现在3 个方面。

首先，回转式空预器工作时，内外温度差异引发了转子的热膨胀，导致扇形板与转子之间的间隙变化。若密封间隙不得当，则会出现直接漏风。动态平衡的概念强调了密封系统的适应性，能够根据转子的热变形实时调整扇形板的位置，以确保最小的漏风通道。这意味着在不同负荷、温度和运行工况下，系统都能够保持最佳密封性能。其次，通过实时监测转子的热变形，借助现代传感技术和控制系统，实现高度自动化的漏风控制。传感器不断采集转子的温度数据，控制系统根据这些数据调整扇形板的位置。这种动态监测和调整机制保证了密封性能的连续优化，无须手动干预。这在长时间运行和快速负荷变化的情况下尤为关键，确保了系统的稳定性和效率。最后，密封与热变形的动态平衡有助于减少能源浪费和环境污染[5]。通过最小化漏风通道，系统能够有效预热进入锅炉的空气，提高锅炉的热效率，不仅降低了能源消耗，还减少了污染物的排放。

2.2 定时自动调整

定时自动调整是漏风控制系统中的关键策略，通过精确的时间控制和扇形板位置的调整，实现漏风控制的高效性和系统的稳定运行[6]。

首先，定时自动调整策略采用预设的速率来下行和上行扇形板，以达到最佳密封状态。定时自动调整确保了密封间隙的周期性优化，无须人工干预。系统可以在固定的时间间隔内微调扇形板的位置，以适应不同运行工况和负荷要求。这种精确的控制机制保证了密封性能的持续最优化，最大限度避免了漏风问题的发生。其次，系统考虑了多块扇形板的下行顺序，以避免空预器电流突升。在某些情况下，如果多块扇形板同时下行，可能会导致电流急剧增加，对设备的稳定性造成威胁。系统采用巧妙的时间分配，确保扇形板的下行顺序有序而平衡，不会引发不稳定的电流变化，从而保证了系统在自动调整时的安全性和可控性。最后，定时自动调整策略的应用对于提高设备性能和延长设备寿命具有显著的经济价值。通过定期调整扇形板的位置，系统不仅减小了漏风通道，提高了预热空气的效率，还减轻了设备的磨损和热应力，延长了设备的使用寿命。

2.3 防摩擦保护机制

防摩擦保护机制在漏风控制系统中扮演着关键角色，通过位置传感器的智能监测和反馈，确保了扇形板与转子之间的最小间隙，维护了系统的稳定性和可靠性。

首先，该机制依赖精密的位置传感器，实时监测扇形板的位置。当扇形板下行到最低位置时，传感器能够准确探测到这一状态变化，并迅速触发扇形板上升。该过程的速度和准确性十分重要，合适的速度和较高的准确性不仅可以保持密封的最佳状态，还能够避免不必要的磨损和摩擦。其次，防摩擦保护机制的作用是实现扇形板与转子之间的动态平衡。通过智能控制扇形板的上下移动，系统可以在不同运行工况下维持最小的漏风通道，减少直接漏风问题。这种动态平衡的维护不仅有助于减轻设备的磨损和热应力，而且延长了设备的使用寿命。最后，防摩擦保护机制确保了系统的稳定性，减少了不必要的维护成本。通过避免扇形板与转子的摩擦，降低了设备的磨损程度，减少了零部件的更换频率，从而降低了维护和修理费用，对于锅炉系统的经济性和可持续性具有积极影响。

3 锅炉回转式空预器漏风的解决对策

3.1 改进密封结构

改进密封结构是有效降低回转式空预器漏风的重要措施。传统空预器采用的单密封技术存在一定漏风风险，因为在烟气和空气的交界处仅有一条密封线，容易受到热膨胀和机械变形的影响[7]。而现代大型预热器采用双层或多层密封结构，使得空预器的密封更加可靠。

一方面，引入额外的密封层，在烟气侧和空气侧分别设置密封结构，从而在两侧形成双重屏障，阻止形成漏风通道，有效降低了漏风的可能性。即使一侧的密封发生故障或变形，另一侧仍然可以保持密封状态，保障设备的稳定运行。

另一方面，多层密封结构具有更好的耐热性和耐腐蚀性。由于预热器内部工作环境复杂，高温和酸雾可能腐蚀密封材料。双层或多层密封结构可以选择不同的材料，以适应不同的工作条件，延长密封件的使用寿命，减少维护和更换密封件的频率。

3.2 优化转子间隙

优化转子间隙是有效控制回转式空预器漏风的重要手段。通过合理控制热端和冷端的转子径向间隙，结合静密封装置的应用，可以降低漏风率，提升设备的可靠性和稳定性，确保锅炉系统的高效运行。

一方面，热端转子径向间隙的控制至关重要。由于热端温度较高，转子在这一部分容易发生膨胀，导致转子与密封件之间的间隙增大。为了减小这一间隙，引入可以在热态运行时保持密封间隙稳定性的静密封装置。静密封装置可以避免漏风通道的形成，预防热端膨胀引起的漏风问题。

另一方面，冷端转子径向间隙的控制也至关重要。冷端的压差大于热端，因此冷端的径向漏风是漏风问题的另一个重要因素[8]。严格控制冷端转子的径向间隙，可以降低冷端漏风的可能性。通常采用冷端预热、热端弥补的方法进行调整与控制，以保证冷端的稳定性和密封性。

3.3 处理腐蚀问题

一方面，处理腐蚀问题是回转式空预器漏风控制的关键因素。在锅炉运行中，酸雾腐蚀是一个常见而严重的问题，会导致设备表面腐蚀，进而影响空预器的密封性，增加漏风风险。为减少酸雾腐蚀，采用酸雾防护措施至关重要。监控排烟温度，确保低于酸雾的露点温度，可以防止酸雾形成。同时，添加化学处理剂中和烟气中的酸性物质，可以减少酸性物质对设备的腐蚀作用。

另一方面，定期清洁也是控制漏风的重要策略。在锅炉运行中，灰尘和腐蚀产物可能堆积在设备表面，形成堵灰。这不仅会降低设备的换热效率，还会增加漏风的可能性。为了降低漏风率，可以采用热风循环清灰、声波吹灰等高效清洁技术，定期清除堵灰，确保设备表面的光滑和清洁，从而提升密封性和减少漏风。

4 结语

在锅炉系统中，漏风问题一直是一个严峻挑战。采用创新的解决对策和先进的漏风控制系统，能够有效降低漏风率。改进密封结构、优化转子间隙、处理腐蚀问题以及采用自动漏风控制系统等方法，不仅可以提高设备的性能和可靠性，还为能源产业的可持续发展做出贡献。随着技术的不断进步，期待出现更多创新解决方案，进一步提高锅炉系统的效率和环保性。