回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器徑向密封改造及其經(jīng)濟(jì)性分析

劉鴻

(廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司，廣州　510731)

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回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器徑向密封改造及其經(jīng)濟(jì)性分析

劉鴻

(廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司，廣州510731)

摘要：分析了廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司#5，#6鍋爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率過大的原因，針對(duì)空氣預(yù)熱器徑向密封片存在的弊端和傳熱元件換熱的特點(diǎn)，提出了徑向密封改造方案。改造后，空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率下降明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器；漏風(fēng)率；徑向密封片；扇形板；經(jīng)濟(jì)性

0引言

廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱粵華發(fā)電公司)#5，#6鍋爐為上海鍋爐廠有限公司設(shè)計(jì)制造的1 025 t/h亞臨界壓力一次中間再熱UP型直流鍋爐。為配合機(jī)組選擇性催化還原(SCR)脫硝改造，#5，#6鍋爐分別于2012年7月、2013年3月完成了空氣預(yù)熱器(以下簡(jiǎn)稱空預(yù)器)改造，換為東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司生產(chǎn)的LPA10320/2500型回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，采用三分倉形式，轉(zhuǎn)子模數(shù)倉格為48倉，傳熱元件高2 500 mm，分3層設(shè)計(jì)，徑向密封片采用單片直板式密封片?？疹A(yù)器改造投運(yùn)后漏風(fēng)率嚴(yán)重偏高，#5鍋爐A，B空預(yù)器漏風(fēng)率分別為13.670%，13.300%[1]，#6鍋爐A，B空預(yù)器漏風(fēng)率分別為13.090%，11.150%[2]。

針對(duì)漏風(fēng)率高出設(shè)計(jì)值的問題，粵華發(fā)電公司重新調(diào)整了密封間隙，消除了動(dòng)、靜結(jié)合處存在的漏風(fēng)點(diǎn)，漏風(fēng)率雖略有下降，但對(duì)比設(shè)計(jì)目標(biāo)值及同級(jí)別機(jī)組空預(yù)器的漏風(fēng)率仍然嚴(yán)重偏高，不利于機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，需找出空預(yù)器漏風(fēng)率過高的原因，并結(jié)合原因?qū)υO(shè)備進(jìn)行改造，使漏風(fēng)率降到設(shè)計(jì)值，確保機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1漏風(fēng)率過高原因分析

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的漏風(fēng)主要有攜帶漏風(fēng)和密封漏風(fēng)。攜帶漏風(fēng)是由于換熱面的轉(zhuǎn)動(dòng)將留存在傳熱元件流通截面的空氣帶入煙氣中，或?qū)⒘舸娴臒煔鈳肟諝庵?，這部分漏風(fēng)不可避免。密封漏風(fēng)是由于動(dòng)、靜部件之間存在間隙，且空預(yù)器運(yùn)行時(shí)，煙氣自上而下流動(dòng)，空氣自下而上流動(dòng)，使整個(gè)空預(yù)器上部溫度高，下部溫度低，在自重作用下產(chǎn)生蘑菇狀變形，使各部分間隙在熱態(tài)工況下發(fā)生變化。同時(shí)，空預(yù)器位于鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)的進(jìn)口和出口，空氣側(cè)為正壓，煙氣側(cè)為負(fù)壓，二者之間存在較大的壓力差，在壓差的作用下，動(dòng)、靜部件之間的間隙就會(huì)產(chǎn)生漏風(fēng)。為此，空預(yù)器設(shè)有徑向、軸向及旁路3項(xiàng)密封。

徑向密封用于防止轉(zhuǎn)子上、下端面與扇形板動(dòng)、靜部件之間因壓力不同而造成漏風(fēng)，這部分漏風(fēng)約占總漏風(fēng)量的60%～70%[3]；旁路密封是為了防止氣流不經(jīng)過空預(yù)器換熱面而直接從轉(zhuǎn)子一端流向另一端；軸向密封是用來抑制已通過旁路密封的空氣沿著轉(zhuǎn)子殼體直筒部分的環(huán)形間隙流向煙氣側(cè)。從密封片的檢查情況看，軸向密封片、旁路密封片均有摩擦痕跡，即軸向、旁路密封間隙合適，同一條軸承上的徑向密封片則部分有摩擦痕跡，部分沒有摩擦痕跡，這是由于熱態(tài)下空預(yù)器發(fā)生蘑菇變形后，徑向密封存在間隙，且由于徑向密封片采用單片直密封，對(duì)空預(yù)器變形后產(chǎn)生的間隙沒有任何補(bǔ)償密封。綜上所述，徑向密封處的漏風(fēng)是造成漏風(fēng)率過大的主要原因。

2徑向密封改造

2.1徑向密封片改造

#5，#6鍋爐空預(yù)器的徑向密封片為一道直板密封片，采用厚度為1.5 mm的耐腐蝕鋼板制成，沿長度方向分成4段，用螺栓固定在模數(shù)倉格的徑向隔板上。徑向密封間隙的大小通過改變徑向密封片的高低來調(diào)整，如圖1所示。這種直板密封片碰磨阻力大，與扇形板必須留有一定縫隙，不能直接碰磨，否則會(huì)引起空預(yù)器運(yùn)行阻力過大，電流升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成空預(yù)器在運(yùn)行中跳閘，機(jī)組被迫停運(yùn)，故該密封片密封性能差。

針對(duì)該密封片存在的弊端，在無法改變空預(yù)器本體結(jié)構(gòu)的情況下，對(duì)徑向密封片進(jìn)行改造。改造主要采用補(bǔ)償式原理和軟性碰磨原理。補(bǔ)償式原理是在原有徑向密封片的基礎(chǔ)上加裝2道輔助(軟性)徑向密封片，安裝在徑向隔板的另一側(cè)。軟性碰磨原理是加裝彈性良好的輔助徑向密封片，由鋼板制成，厚度為1.5 mm，與扇形板密封相比為傾斜式密封，故與扇形板的碰磨阻力小。密封片允許與扇形板碰磨運(yùn)行，為此，在保持主徑向密封片設(shè)計(jì)密封間隙不變的情況下，在密封間隙值大于2 mm時(shí)，輔助徑向密封片時(shí)高出2 mm安裝；密封間隙值小于2 mm時(shí)，輔助徑向密封片與主徑向密封片平齊安裝。即在原徑向密封間隙大于2 mm時(shí)，輔助徑向密封片與扇形板的間隙比主徑向密封片與扇形板的間隙小2 mm，輔助徑向密封片作為主密封片的有效補(bǔ)償密封，如圖2所示。

圖1　徑向密封片改造前

圖2　徑向密封片改造后

2.2扇形板調(diào)整

空預(yù)器3塊扇形板將其分為3個(gè)獨(dú)立的倉格，煙氣、二次風(fēng)、一次風(fēng)分別從各自倉格流出。根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向，傳熱元件經(jīng)過的路線為：煙氣→二次風(fēng)→一次風(fēng)→煙氣。傳熱元件首先在煙氣倉被高溫?zé)煔饧訜?，隨后進(jìn)入二次風(fēng)倉進(jìn)行換熱，冷卻后的煙氣繼續(xù)進(jìn)入一次風(fēng)倉換熱，最后進(jìn)入煙氣倉重新加熱。從空預(yù)器傳熱元件的換熱原理可以看出，傳熱元件在煙氣倉與二次風(fēng)倉的扇形板處溫度最高，故其膨脹量最大，變形量也最大；傳熱元件在一次風(fēng)倉與煙氣倉的扇形板處溫度最低，其膨脹量最小，變形量也最小。這就造成了對(duì)徑向密封間隙要求不一的情況。#5，#6鍋爐空預(yù)器在安裝時(shí)將3塊扇形板調(diào)平，即冷態(tài)下3個(gè)倉的徑向密封間隙值一致，但在調(diào)整徑向密封間隙時(shí)，為防止熱態(tài)工況下碰磨，則以煙氣倉與二次風(fēng)倉處的徑向密封間隙作為基準(zhǔn)，這就造成了熱態(tài)工況下一次風(fēng)倉與煙氣倉處的扇形板存在漏風(fēng)，且由于一次風(fēng)壓最高，煙氣倉為負(fù)壓，此處的漏風(fēng)動(dòng)力最大，產(chǎn)生的漏風(fēng)量大。為測(cè)出熱態(tài)工況下不同的徑向密封間隙值，提前在扇形板邊緣處焊上一塊尖形板，讓其在熱態(tài)時(shí)與轉(zhuǎn)子充分碰磨，冷態(tài)下再測(cè)出各塊碰磨片的間隙值，此間隙值即為空預(yù)器實(shí)際要求的徑向密封間隙值。根據(jù)碰磨片測(cè)出的數(shù)值，#6鍋爐在大修期間將一次風(fēng)倉與煙氣倉冷端扇形板末端提高2 mm，即密封間隙縮小2 mm；將一次風(fēng)倉與煙氣倉熱端扇形板頭部降低1 mm，即密封間隙縮小1 mm。

3經(jīng)濟(jì)性分析

在#6鍋爐進(jìn)行徑向密封改造后，A，B空預(yù)器的漏風(fēng)率為5.130%和5.360%[4]，比改造前分別降低了7.960%和5.790%，平均降低6.875%。

參照《300 MW火電機(jī)組節(jié)能對(duì)標(biāo)指導(dǎo)手冊(cè)》：空預(yù)器漏風(fēng)率每變化1%，影響供電煤耗0.21g/(kW·h)[5]。#6鍋爐A，B空預(yù)器徑向密封改造后可降低煤耗0.21×6.875%×100≈1.44g/(kW·h)。

按#5，#6鍋爐2014年的發(fā)電量3.30 TW·h計(jì)算，預(yù)測(cè)#5，#6鍋爐空預(yù)器改造后年節(jié)煤量為1.44×10-6×3.30×109=4 752(t)，標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)按667元/t計(jì)算，可節(jié)約成本667×4 752÷10 000=316.96(萬元)。

4結(jié)束語

粵華發(fā)電公司通過對(duì)#6鍋爐空預(yù)器徑向密封進(jìn)行改造，解決了空預(yù)器長期漏風(fēng)率過大的問題，鍋爐效率提高，經(jīng)濟(jì)效益明顯。該空預(yù)器徑向密封改造技術(shù)具有一定的推廣性，適用于同類型空預(yù)器。

參考文獻(xiàn)：

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[5]中國電力投資集團(tuán)公司.300 MW火電機(jī)組節(jié)能對(duì)標(biāo)指導(dǎo)手冊(cè)[M]．北京：中國電力出版社．2008.

(本文責(zé)編：弋洋)

收稿日期：2015-12-21；修回日期：2016-05-17

中圖分類號(hào)：TK 223.34

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-1951(2016)05-0036-02

作者簡(jiǎn)介：

劉鴻(1980—)，男，廣東汕尾人，工程師，從事發(fā)電廠鍋爐檢修及設(shè)備管理工作(E-mail:81537319@qq.com)。