如何降低300MW燃煤机组回转式空气预热器的漏风率

房洪宽

摘要：300MW燃煤机组回转式空气预热器在中大型电站锅炉厂的尾部换热设备中得以广泛应用，但此设备漏风率偏高是影响机组运行稳定性以及经济性的主要因素。文章具体分析了300MW燃煤机组回转式空气预热器漏风率偏高会造成的危害，并在此基础上对回转式空气预热器的漏风机理进行了阐述，针对性的提出了降低300MW燃煤机组回转式空气预热器漏风率的详细措施，以期解决漏风率偏大的问题，对燃煤机组电厂空气预热器的漏风提供一定的指导意义。

关键词：回转式空气预热器;漏风率计算;密封孔隙

0.引言

在现代化大容量锅炉的作业过程中，燃煤机组回转式空气预热器因其结构的紧密性、安装的简易性受到众多电厂的青睐。空气预热器主要是利用烟气的余热来加热锅炉燃烧所需空气的热交换设备^[1]。空气余热器工作于锅炉中烟气温度最低的区域，回收烟气的热量，降低排烟温度，从而提高锅炉的效率。回转式空气预热器虽然在电厂中得以广泛应用。但其严重的漏风问题是发电站现阶段急需解决的关键性问题，在一般情况下空气预热器的漏风率基本能维持在7%左右，但在漏风严重的情况下可能达到22%，对发电站的运行造成了严重的阻碍，是电厂提高经济效率继续解决的根本性问题。

1.300MW燃煤机组回转式空气预热器漏风率过高的危害

300MW的燃煤机组回转式空气预热器的漏风主要侧漏于烟气侧，对机组运行的安全性产生了负面影响，并增加了其相关联的送风机、一次风机、引风机的电耗量增加，严重影响了电厂的经济效益。在机组的漏风超过送风机的负荷能力时，燃烧风量会导致锅炉燃烧损失的增加，同时造成送风能力的下降，最终降低机组的能动效果。当漏风量造成烟气排出量的增加时，会导致锅炉内部超负荷运转、锅炉热效率低等问题的出现，在热面壁温度降低的过程中，加速低温腐蚀，难以控制锅炉的热损失。在对以往机组漏风率計算的过程中，可发现：300MW 燃煤机组回转式空气预热器漏风率每增加1%，就会使机组煤耗增加0.16g/kW·h^[2]。

2.300MW燃煤机组回转式空气预热器漏风率过高原因分析

2.1 回转式空气预热器的漏风机理

在燃煤机组回转式空气预热器转动部分的受热面积和静止的冷却面积之间存在着一定的间隙，此时空气侧的压力明显高于烟气侧，在空气经过转子与外壳或扇形之间的间隙时，则将此类漏风称之为间隙漏风。当燃煤机组回转式空气预热器的受热面将烟气侧和空气侧的空气互相翻转调换时，则称之为携带漏风。间隙漏风与携带漏风的共同作用是造成燃煤机组回转式空气预热器漏风的主要原因，在总漏风中占据80%。为提前预防漏风现象的发生，在回转式空气预热器的动态和静态部件之间都设有密封装置。

2.2 携带漏风量计算

在燃煤机组回转式空气预热器的转动过程中，携带式漏风量的计算公式为：

（1）

在式（1）中，燃煤机组回转式空气预热器在传热携风量设置为，D、H则为转子的直径和高度，γ为蓄热板金属和灰污所占转子的容积份额，g、k为燃煤机组回转式空气预热器的生产系数。从式中可看出转子转速越快，则燃煤机组回转式空气预热器的携风量就越大;当受热面的所占体积越大，则携带漏风量越大;国产的空气预热器的转速大约在1-4r/min，携带漏风量约占漏风量的25%。

2.3 间隙漏风量计算

燃煤机组回转式空气预热器产生漏风现象的主要原因为：流动介质产生的压差以及空气预热器各部件之间存在的间隙。对于两分仓式燃煤机组回转式空气预热器，漏风更倾向于烟气侧;对于三分仓式燃煤机组回转式空气预热器，压力较高的二次风也倾向于烟气侧漏风。可用下式计算：

（2）

在公式（2）中N为泄露系数;M为密封间隙面积，气体密度，单位为。因在燃煤机组回转式空气预热器的不同部位运作过程中产生的系数不同，所以最终带来的漏风量相差较大。

2.3.1 预热器热端漏风特点

在燃煤机组回转式空气预热器的运行过程中，由于空气预热段的径向膨胀量上下分布不均衡，导致转子发生蘑菇变形现象，转子间隙增大，加重漏风现象。燃煤机组回转式空气预热器的变形特征，使转子上端出现漏风区（三角形）。当漏风间隙在转子外边缘处达到最大值时，此三角区域的漏风量则达到整个空气预热器漏风量的35%-55%。

2.3.2 预热器冷端漏风特点

在燃煤机组回转式空气预热器的气压分布规律中可知，冷端空气和烟气的压差较大，且空气密度越大，冷端温度显示越低。在机组启动初期，冷端漏风量需要着重进行观测，当燃煤机组回转式空气预热器顶部的蘑菇形状还未变大时，则冷端间隙相较高负荷运行所占比例更大。

3.降低300MW燃煤机组回转式空气预热器漏风率的措施

为减少燃煤机组回转式空气预热器的漏风率，在空气预热器部件之间需设置密封装置（密封孔隙0），由上文推算出的漏风机理计算公式可知，漏风量和泄露系数N、空气和烟气的压力差以及漏风面积M互成正比关系。所以，降低漏风量需要从以上几个方面着手。

3.1采用双重密封或多重密封

双密封技术是当前国内外降低泄露系数常采用的成熟技术，普遍分为双径向密封（Double radial seal）和双轴向密封（Biaxial seal）。双径向密封在燃煤机组回转式空气预热器作业时，主要通过密封片进行接触，在作业过程中形成两个密封舱^[3]。双轴向密封则是将密封板在转子转动的情况下与轴向的密封片进行连接，形成双轴向密封，相较于传统的单密封，在作业环境相同的条件下，密封后内外的压差相差近50%，所以采用双密封的密封形式可将燃煤机组回转式空气预热器的漏风量降低35%。

3.2 降低间隙面积

缩小燃煤机组回转式空气预热器径向密封间隙、轴向密封间隙、环向密封间隙可有效降低漏风率。值得注意的是，密封孔隙0，否则会影响机组的使用寿命。

3.2.1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。

在机组运行的热状态下，机顶转子可产生蘑菇状的变形，转子向上膨胀，转子外侧下垂，则导致热端的间隙增大。如不采取相应的措施，则会导致转子下垂量逐渐增大，燃煤机组回转式空气预热器55%的漏风发生在间隙增大的过程中，300MW锅炉燃煤机组回转式空气预热器处于15m的空气预热器中，间隙可以达到45mm以上。因此，安装漏风自动控制系统加强对跟踪系统的风量测量在燃煤机组回转式空气预热器的漏风率测量过程中是关键环节之一。扇形板自动跟踪装置的工作原理可转变转子的形狀，将采集到的信息传送至作业驱动中心以完成整体作业。在大型空气燃煤机组回转式空气预热器的漏风控制过程中，普遍采用上述方法以达到自动控制的目的。

3.2.2 冷端径向间隙的控制

在燃煤机组回转式空气预热器冷端压差与热端压差相距较大时，可发现此时的冷端气体密度大于热端气体密度，所产生的漏风现象较为明显，因此加强对冷端间隙的控制是决定漏风量的重要因素。冷端间隙的控制一般采用冷态预留热态弥补的办法，在冷态部位进行安装调整时，将内侧间隙设为0mm，为外侧的后期作业运行留出间隙;当热态运行时，将间隙由0mm变为燃煤机组回转式空气预热器的膨胀值，可将漏风量控制在7%左右。

3.3 降低空气侧与烟气侧的压力差

控制燃煤机组回转式空气预热器的烟风烟差，可根据锅炉机组的总体设计完成对合适磨煤机型号、燃烧器型式和受热面的设定统一降低锅炉系统的烟风阻力。在作业的过程中，需要在前期提前设置吹灰制度（保证吹灰蒸汽的压力和热度在稳定值内），在停炉过程中避免因吹灰不及时、受热面清洁不当等行为产生烟气侧的压差（需要在烘干之后，才可投入使用，否则加剧灰尘的堆积）。在热风循环和加装暖风器的糅合应用过程中，可降低腐蚀的可能性，从而避免低温黏结性积灰和堵灰的发生^[4]。在合理控制空气侧与烟气侧的压力差后，可将漏风率控制在7%-15%。

4.结语

通过对燃煤机组回转式空气预热器的作业环节分析，可将漏风率严格控制在标准设定的7%-10%以内。即降低因烟温不稳定引起的设备腐蚀、缩小了锅炉机组排烟受热损失和送风机的超负荷运载，为燃煤机组电厂运行的稳定性以及经济性提供网络研究方案。

参考文献：

[1]张锡国，孙辉，左涛，胡庆权，胡波. 三维肋管一体化空气预热器在电厂锅炉节能与烟气脱白方面的应用研究[J]. 工程技术研究，2019，4（03）：245-246.

[2]舒树根. 回转式空气预热器换热元件寿命影响因素[J]. 科技创新与应用，2019（19）：74-76.

[3]王承亮. 锅炉回转式空气预热器防堵技术研究[J]. 华电技术，2015，37（03）：18-21+76-77.

[4]邢德山，阎维平，支国军. 直吹式制粉系统与空气预热器的质量能量平衡关系分析[J]. 热能动力工程，2006（06）：582-584+589+655.