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回转式空预器漏风分析与改造


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维修与改造 

回转式空预器漏风分析与改造
王胜捷 1,王华 2
(1.内蒙古电力学院,内蒙古 呼和浩特 014010;

2.蒙达发电有限责任公司,内蒙古 包头 014300) 摘要:针对三分仓回转式空预器漏风率偏大的问题,通过取消间隙自动调整装置,将扇形模块进行对称分割,由原来 24 模块改造为 48 模块,轴向、径向及旁路密封由单密封改成为双密封,同时对冷端径向密封扇形板调节装置进行改造 等一系列技术措施,从而有效的降低漏风率,提高锅炉机组运行的经济性和安全稳定性。 关键词:空预器;漏风;改造 中图分类号:TH17 文献标识码:B 文章编号:1006-0316(2004)11-0062-03

火力发电厂锅炉配用空预器一般常用管式和回 转式两种,其中回转式空预器因结构紧凑,占地面 积小, 钢材消耗量小等特点而被大型电站广泛应用。 由于回转式空预器多采用单道密封技术, 加上安装、 调整和长期运行因素,造成机组的漏风数值偏大和 漏风突变,是应用这种设备的电站锅炉普遍存在的 问题。通过对回转式空预器漏风大的原因分析,我 们认为采用合理密封方式和美国 ABB 空预器公司 最新技术对进行改造,可大幅度的降低漏风率,改 善换热和流通阻力性能,且投资不大,回报可观。 通过 2003 年 3 月份达电 2#炉空预器改造及一年多 运行实践检验,漏风率一直保持在 7 %左右,说明 改造是成功的。

蓄热元件用 1.2mm 厚的耐蚀“考登”钢板制造,上 部热端 2 层蓄热元件由厚度为 0.6mm 碳钢板轧制而 成,密封系统采用径向、轴向、环向密封,采用自 动跟踪调整装置,漏风系数不大于 0.12。

2 存在的问题及原因分析
达电 2#炉自投产以来,空预器就存在着漏风严 重的现象,这首先增加了引、送风机的无效负荷, 致使厂用电增加。其次,冷端漏风时,冷风直接进 入高温烟气中,使硫酸蒸汽凝结在吸热元件上,发 生低温腐蚀,并产生硬结和堵灰现象;热端漏风时, 又会造成排烟温度升高,严重影响机组的安全、经 济运行。经过多次对设备检查、试验及分析,认为 问题的关键在于以下几个方面。 (1)空预器间隙自动调整装置不能正常投入 自动装置根据测量值自动控制热端扇形板上升 或下降,以保证空预器漏风在设计值范围内。因其 平面检测线圈及前置放大镜在高温下难以正常工 作,运行中经常损坏,造成间隙自动调整装置不能 正常投入,使机组正常运行时热端扇形板与转子径 向密封的间隙达不到设计要求,且缺乏应有的保护 功能,经常造成控制装置失灵。 (2)固定密封使用寿命短 因烟、风侧的差压大,且热风中含有灰尘,热 风向烟气侧泄露的同时,使固定密封磨损,特别是

1 设备概况
达电 2#锅炉为北京锅炉厂引进美国 B&W 公司 技术生产的 B&WB-025/18.44-M 型,亚临界压 力、中间再热、自然循环、单炉膛、平衡通风、正 压直吹、前后墙对冲式、固态排渣煤粉锅炉。配用 的 空 预 器 是 由 上 海 锅 炉 厂 生 产 的 Q/MDFD-107.03.03-2000 型三分仓容克式回转空预 器,采用逆流式进行再生热交换。空预器采用周边 驱动,转速为 11.47r/min,转子直径为 10330mm; 采用模数仓格结构, 全部蓄热元件分别装在 24 个仓 格(每个仓格为 15 ) ,蓄热元件分三层,下层冷端


——————————————— 收稿日期:2004-09-22 作者简介:王华(1970-) ,男,大学毕业,现任内蒙古蒙达发电有限责任公司锅炉处副主任。 

机械  2004 年第 31 卷第 11 期                                                                          ?63?

一次风与烟气侧的固定密封仅使用 3 个月就磨出孔 洞,使漏风巨增。 (3)下部径向密封间隙过大 在运行中,高温烟气是从上而下流动,而冷空 气是从下而上流动,造成转子上部温度高,下部温 度低,其径向隔热板膨胀量上部大于下部,加之转 子受热后其刚性会出现一定的下降, 使转子形成 “蘑 菇状”变形。冷态下测试径向密封靠中心上端为 9mm,下端为 13 mm;轴向密封热端为 18.5 mm, 冷端为 11 mm;环向密封热端为 10 mm,冷端为 5 mm。 以上间隙大大超过了厂家给定的设计值, 是主 要漏风点。 (4)部分静密封设计欠佳 由于热态运行时静密封压板螺丝受热膨胀,使 静密封压板发生松动而产生间隙,在间隙处不断有 含尘高压风通过,吹损静密封板,使密封间隙逐步 增大,漏风增加。 (5)预热器传热元件堵灰严重。 由于冷端受热面积灰较严重,使运行流通截面 减少,流动阻力增大,造成上下进出口风压差增大, 漏风率进一步增大。

密封,也做相应变动。更换上、下部“T”字钢,并 在原来弹性旁路密封的基础上,将冷、热端面上增 加旁路密封,使冷、热端都成为双道旁路密封(其 结构如图 2) 。

隔板

图 1 转子仓格增加一道隔板

冷端

A B

C

端面旁路密封 B

热端

A

A 为冷、热端径向密封;B 为弹性旁路密封片;C 为“T”字钢

图 2 双道旁路密封

上、下部“T”字钢更换后,自制车削刀架对空 预器的“T”字钢进行了车削调整,使车削量控制在 设计范围内, 提高环形密封的安装精度和密封效果。 重新加工外圆,上、下部增加端面密封,以保证密 封效果。制造专用加工工具对冷、热段端面加工处 理,提高密封精度,强化对气流的导向作用,以减 少旁通风量,提高转子换热效果。为保证再一个大 修期内维持较低的漏风率, 在热端也安装端面密封, 使弹性旁路密封间隙热端为 3~5mm、 冷端为 0 mm, 端面旁路密封热端为 25 mm、 冷端为 0 mm; 在原来 的弹性旁路密封的两片密封片槽口间点焊固定,消 除两片密封片间间隙。在旁路密封片和扇形板静密 封间作密封焊处理。 (5)对径向密封改造。径向密封一直是影响空 预器漏风的主要因素,因为空预器的膨胀量主要是 在径向,且转子转动过程中由于中心筒的偏差,使 之不在同一平面。运行中一次风压在 9kPa 以上、二 次风压也达 1.8kPa,而烟气侧为负压 3.2kPa,两者 差压非常大,导致一、二次风与烟气侧采用单密封 结构密封时防漏风效果难以保证。 转子转动过程中, 吸热元件在风侧和烟气侧不停的转换引起冷热不 均,使转子面不水平,严重制约着径向密封效果。 我们决定取消间隙自动跟踪调整装置,对磨损严重

3 空预器冷态改造及热态调整
3.1 冷态改造实施
通过对多种改造方案的分析,结合空预器的实 际运行情况,我们提出了双密封改造方案。 (1)重新设计、加工和安装固定密封片,使之 从硬度、塑性、弹性及耐磨等性能上都有所提高。 (2)改变仓格结构。将原来 24 仓转子改成 48 仓格,将蓄热元件清理后,一分为二(分割并补全 传热元件框架) ,重新装包、封焊后回装。传热元件 如使用寿命已到(剩余板厚热端低于 0.3mm,冷端 低于 0.5mm) 或锅炉现采用的燃料堵灰特性与预热 , 器波形不匹配,则建议更换。 (3)更换冷段传热元件支撑栅架。原材料为 Q235-A 材料,换用 Corten 材料。转子壳板采用配 合双道轴向密封设计,在增加径向隔板处相应增加 轴向焊接板密封处安装扁钢。 (4)对旁路密封改造。转子上、下为配合旁路

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的扇形板进行更换,对局部磨损出现沟槽的扇形板 进行补焊后车削打磨, 使每块扇形板表面平整光滑。 由于一、二次风压较大,加上径向密封片与冷端扇 形板摩擦产生震动, 会导致运行中扇形板上下运动, 使调整螺杆产生应力而断裂,造成空预器的卡死。 因此, 将原来每个调整装置的三条 M20 螺栓改成一 条 M60 的调整螺栓,既增加了调整螺栓强度,又提 高了密封间隙调整的准确性,使调整过程更省时省 力。 为缩小密封间距,增加了径向密封道数,使每 侧密封片达到 48 片, 保证在径向扇形板下始终有两 道密封。调整后径向密封间隙为热端 0~0mm、冷端 0~19mm, 将所有密封片接头密封焊接, 两端和其相 邻结构件密封焊,从而消除了固定后密封片之间缝 隙的漏风。 (6)对轴向密封改造。针对其密封间距过大的 问题,相应增加了密封片数量,使密封道数翻倍, 每侧密封片达到 48 片,大大缩小了密封间距,保证 在轴向圆弧板下始终有两道密封。安装时,将所有 密封片两端和其相邻结构密封焊。推翻了原厂家设 计的花焊方式,对每一片都采用双面满焊,减少了 漏风死角。在调整轴向密封时,在圆弧板的上、下 两端加装补隙片来消除密封盲区,并调节圆弧板使 上端间隙达到 9mm,下端间隙达到 4.5mm,小于原 设计值,轴向密封在热态时达到似碰非碰的状态, 最大程度减少轴向漏风。 (7)其它方面的改进:①在所有原有和新增轴 向密封延拓围带销内侧,布置两道密封挡板,配合 轴向密封减少轴向漏风率。②更换中心密封片,对 上下密封盘做固定处理,和中心筒对中后焊在中间 梁上,保证密封间隙均匀,消除密封盘偏心。同时, 将导向端轴部中心筒底部将上、下两层填料室全部 更换新填料,有效地解决导向轴承因下部漏风而长 期超温运行的状况。③导向端轴气封漏风一直是个 难题,我们设计多层填料式的气封结构,自动适应 导向端轴位置,解决了中心漏风和漏灰问题。④原 设计径向、轴向密封板的静密封片结构是造成从密 封板底部漏风的直接原因。我们将单侧固定式静密 封板改装成双侧静密封,冷端扇形板底部用保温材

料密封避免了空气向烟气的直接漏风。在运行状态 下可根据实际情况来调整密封间隙,保证空预器的 漏风率。

填料室 气封风入口

图 3 多层填料式的气封结构

3.2 热态调整
(1)调整空预器圆周上的三块圆弧板,调节调 整螺栓,使圆弧板与轴向密封片先轻微碰撞,然后 向后调节园弧板,使碰撞声消失,使轴向密封片与圆 弧板在最大负荷时达到了似碰非碰的状态。 (2)把径向密封的冷端调整到最佳。先调整烟 气侧,因烟气侧比空气侧温度高,膨胀量大,可为 空气侧调节提供依据。将烟气侧的扇形板调节螺栓 从初始的最大位移处向上调节扇形板,当听见与径 向密封片有轻微碰撞声时,适当向下调节扇形板, 消除碰撞声后,即是机组满负荷时的最佳状态。按 以上步骤逐个调整一次风侧、二次风侧扇形板。

4 改造后效果与效益分析
(1) 改造后空预器漏风率降低 4%,效果比较明 显,可使一次风机、二次风机和引风机降低电耗 580Kw/h。 (2)空预器出口氧量降低,使锅炉效率比改造 前提高, 相应发电煤耗降低, 经计算约为 2.2g/kW? h。 (3)热风温度提高 5℃,节煤效益相当可观。 (4)改造后飞灰含碳量降低 5~8 个百分点(烟 煤或贫煤) ,预计 Q4 降低约 1.25%~2%,锅炉效率 相应提高。 (5)机组运行可靠性提高。漏风率减低后,锅 炉烟风系统裕量增加,特别是一次风机调节幅度明 显好转。 (6)空预器元件使用寿命提高。漏风率降低, 烟气侧的冷风走廊区域减少,对烟气侧波形板产生 结露的区域减少,磨损降低,波形板和密封片使用 寿命延长。


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