蔡长毅 蒲亨林 魏永贵

（东方电气集团东方锅炉股份有限公司 四川成都 611731）

引言

回转式空气预热器是大中型电站锅炉广泛采用的尾部换热设备，回转式空气预热器同管式预热器相比，结构紧凑、钢耗少、方便布置，回转式空预器外形图如图1所示。回转式空气预热器漏风率高却是难以解决的问题，是该类设备的显著缺点。

回转式空气预热器的漏风主要来自径向漏风、轴向漏风、中心筒漏风和携带漏风。由于回转式预热器的结构形式，携带漏风不可避免。径向漏风基本上占据了空预器总漏风的接近70%[1][2]，结合对空预器径向漏风的控制，再辅之以对轴向漏风和中心筒漏风的控制，能够极大的减少空预器的漏风率，其中，降低径向直接漏风是关键[3]。同时近年来火力发电机组的发电小时数和负荷率相对较低，绝大部分机组处于中低负荷运行的次经济运行区，特别是许多电厂实际运行反馈中低负荷空预器漏风率较大，故全负荷工况控漏风是现实生产中企业的实际需求。

图1 回转式空预器三维示意图

1 全负荷工况下空预器漏风原因

回转式空预器转子部分在热态工况下，转子上端处于300多摄氏度的温度场，而转子冷端处于近100摄氏度的温度场，整个转子就会产生蘑菇状热变形。对于锅炉机组，在不同的负荷，进入回转式空预器的烟气温度不一样，不同的烟温会导致空预器转子变形不一样，其不同负荷转子变形示意图如图2所示。

图2 不同负荷下空预器转子变形

对于固定式密封空预器，即扇形板不可动作、无柔性密封片的机组，在不同负荷下，会出现如上图所示的密封片与密封板的间隙，该间隙直接导致空预器的漏风。

空气预热器的漏风会导致机组热力工况的变化，随着漏风量的增加，热风温度下降，排烟温度也下降，排烟温度下降又导致冷端受热面壁温降低，加速了低温腐蚀的过程；漏风还影响机组运行的经济效益，它一方面降低了机组的热效率，另一方面增加了通风机械的功率消耗，使企业发电煤耗和供电煤耗增加。故回转式空预器降低漏风对解决上述问题有着直接的效果并产生经济效益。

2 全负荷工况空预器控漏风节能经济性分析

2.1 节电效果计算

某300MW电厂CFB机组空预器改造前后对比，当机组负荷在225MW时，改造后引风机、流化风机、一次风机及二次风机电流共计下降约50A，风机配套电动机额定电压为6000V，功率因数为0.9，如果每年计划运行4000h，负荷率为75%，电价为0.4元/kWh。

2.2 节煤效果计算

降低1%漏风能降低发电煤耗约0.071g/kwh，机组负荷在225MW时漏风率由原来的14%降至7%，降低了7%，每年计划运行4000h。

节约标煤量：

标煤价按600元/t计算，锅炉每年可节约资金：447.3×600/10^4=26.8（万元）

减少空预器全负荷漏风，是很多电厂争创一流企业、提高企业经济效益的需要。与此同时，降低中低负荷空预器漏风，对缓解低温腐蚀等也有益处。

3 全负荷工况下控制漏风的密封技术

3.1 冷热端扇形板间隙跟踪技术

该密封技术在空预器冷端和热端扇形板上设置执行机构及检测控制单元，该技术能够实时测量转子部分与密封片的间隙[4]，从而控制执行机构动作，检测系统采用新型的激光测距传感技术，该间隙测量装置具有投用率高、测量误差小、在线维护等优点。间隙跟踪执行机构如图3所示。

图3 扇形板执行机构图

冷热端扇形板间隙跟踪技术工作原理，如图4所示：在低负荷工况时，空预器扇形板主要是冷端执行机构动作；在中负荷工况时，冷热端扇形板执行机构同时动作；在高负荷时候，主要是热端扇形板动作。这样使机组在各个负荷区间密封片与密封面扇形板均有效贴合密封，从而使得机组在全负荷宽频状态下都有较好的经济性。与此同时，对密封片的要求低，与之配合的密封片采用传统的钢片密封即可。

图4 全负荷工况下扇形板动作示意

3.2 弹簧转轴柔性密封技术

弹簧转轴柔性密封技术的原理：弹簧滑块柔性密封安装在径向转子格仓板上，在未进入扇形板时密封块高出扇形板一定的高度，利用不同类型的弹簧（压缩弹簧、扭簧等）实现回转式空预器密封滑块在转轴上的往复转动，通过转轴的转动，密封滑块实现了柔性密封功能，当密封块运动到扇形板下面时，弹簧压缩发生形变。密封块与扇形板接触，形成无间隙的密封系统。当该密封块离开扇形板后，弹簧将密封块自动弹起，以此循环进行。结构示意如图5所示。

图5 弹簧转轴柔性密封

3.3 分流式密封技术

分流式密封技术原理：采用在空预器冷端和热端扇形板上开孔，将泄漏的空气引回至风系统，在差压的作用下，提供分流式密封，由于泄漏的空气被分流至风系统，该技术也就控制了空预器的漏风。原理示意如图6所示。

图6 分流式密封技术原理图

实现该技术有两种途径：采用独立的风机抽取泄漏的空气和不采用独立的风机引流泄漏的空气，无论哪种形式，都需要布置引流风道。采用独立的风机作为分流动力源，压力可控，抽取泄漏空气精准。采用利用现有压力场分流泄漏空气，压力随负荷有一定的波动，引流泄漏的空气也会有一定量的波动，相对来说控制抽取空气量效果略差一点。

3.4 无转轴固定式柔性密封技术

无转轴固定式柔性密封技术原理：主要是利用自身或者利用巧妙的结构设计的变形来补偿密封间隙，如刷式密封、带折角性薄片密封等结构。结构示意如图7所示。

图7 无转轴固定式柔性密封技术示意图

4 密封技术方案对比

对于上述提到的全负荷工况下控制漏风的密封技术，对于从100MW～1200MW不同机组容量配置的回转式空预器，其优缺点如表1所示。

表1 全负荷工况控空预器漏风密封技术优缺点

结语

结合锅炉机组回转式空预器的全负荷工况下转子变形的情况，本文提出了全负荷工况下有效控制空预器漏风的各种技术措施，通过对各种技术原理的介绍以及优缺点对比，在实际回转式空预器密封改造的过程中，合理的选用密封技术类型，使空预器在全负荷工况下都能做到较好的控制回转式空预器漏风，尤其是现在机组负荷普遍不高的情况下，全负荷有效控制空预器的漏风率会不断提升企业的经济效益。