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1、容克式空气预热器运行与维修,商成宇,目 录,一、容克式空气预热器工作原理 二、容克式空气预热器结构简介 三、容克式空气预热器安装与维护 1、转子安装与结构介绍 2、轴承的安装与润滑 3、传热元件的安装与维护 4、三向密封的安装与调整 5、传动装置的安装与维护 四、空预器运行与运行中的维护保养 五、空预器常见故障及处理 六、空预器常见问题分析,一、容克式空气预热器工作原理,1、空气预热器作用,锅炉空预器是利用锅炉尾部的烟气热量来加热空气的设备。 利用烟气中的热量加热空气，使空气温度升高，排烟温度降低，减少了锅炉的排烟损失。另外，空气被加热之后送入炉内，使炉内燃料着火迅速，燃烧强烈完全，因而也减少
2、了燃料的机械与化学不完全燃烧损失，提高锅炉效率。 提高空气温度，改善燃烧条件。空气通过预热器后再送入炉膛，由于送入炉内的空气温度提高，可使炉膛温度得到相应的提高，可使燃料迅速着火，改善或强化燃烧，保证低负荷下着火的稳定性。 提高炉膛温度，增强炉膛传热，减少炉内蒸发受热面。炉膛内辐射传热量与火焰平均温度的四次方成正比。送入炉膛热空气温度提高，使得火焰平均温度提高，从而增强了炉内的辐射传热。这样，在满足相同的蒸发吸热量的条件下，就可以减少水冷壁管受热面，节省金属消耗量。 降低烟气温度，改善引风机工作条件，降低风机电耗。,2、空气预热器分类,导热式（管式空气预热器）与再生式（蓄热式） 回转式空气预热
3、器是现在各大电厂锅炉上普遍采用的烟气尾端换热装置。 与管式空气预热器相比，回转式空气预热器具有结构紧凑、体积小、换热面密度高、整机质量轻、金属耗用量少、利于安装布置、低温腐蚀较管式换热器轻等特点，适于在大型锅炉上使用。 但回转式空气预热器的缺点是漏风量大，工况良好时为68，安装结束后一般为8% 12%，运行一段时间后为1530，远远大于管式换热器5以下的漏风量。 另外回转式空气预热器的结构复杂、制造工艺和安装要求高、运行维护工作量大，热态自动控制也较为困难。较高的漏风量引起预热器入口风压降低、风机电流升高，预热器后的过量空气系数升高、尾部排烟气温降低、锅炉热效率降低、燃煤损耗增加，锅炉达不到额
4、定负荷。,3、回转式预热器特点,回转式预热器结构紧凑，占地面积小，除节约金属耗量外，还简化了锅炉尾部受热面布置，因此，被广泛应用大容量锅炉。 回转式预热器中，烟气与空气不是同时与受热面接触，烟气与受热面接触时温度较高，低温腐蚀的危险性较小。 回转式预热器受热面允许有较大的磨损量，即便个别受热元件被磨穿孔，也不会像管式预热器那样，导致漏风而影响正常运行。 回转式预热器结构复杂，制造工艺要求高。 回转式预热器漏风量大，密封性能良好的5%-8%，制造工艺不良或维护不好时漏风率可达20%甚至更高，漏风严重时影响锅炉出力。,4、回转式空气预热器工作原理,空气预热器工作原理比较简单。预热器由转子连续旋转，
5、通过特殊形状的金属元件从烟气中吸收热量，然后将热量交换给冷空气，由于预热器转子缓慢地旋转，烟气和空气交替地流过受热元件。旋转至烟气通道时,传热元件表面吸收高温烟气的热量，当转子旋至空气通道时，传热元件释放出热量加热空气。如此反复循环，转于每旋转一周就进行一次热交换，通过转子的连续旋转，不断地将热量传给冷空气，提高进入炉膛助燃的空气温度，以满足锅炉燃烧需要。,5、回转式空预器工作示意图,二、容克式空气预热器结构简介,空气预热器模型图,空预器总图,回转式空预器的结构外壳,回转式空气预热器壳体呈圆柱形，由两块主壳体板、一块侧座架体护板、两块转子外壳组件和一块一次风座架组成。 主壳体板分别与下梁及上梁
6、连接，通过主壳体板的四个立柱，将预热器的绝大部分重量传给锅炉构架。主壳体板内侧设有弧形的轴向密封装置，外侧有调节装置对轴向密封装置进行调整。侧座架体护板与上量连接，并有两个立柱承受空预热器部分重量。,空预器壳体,空预器壳体,回转式空预器的结构转子,转子是装载传热元件（波纹板）并可旋转的圆筒形部件。为减轻重量便于运输及有利于提高制造、安装的工艺质量，采用转子组合式结构，主要有转轴、扇形模块框架及传热元件等组成。,回转式空气预热器结构,空预器的密封,空气预热器的漏风和密封： 漏风的原因主要有：携带漏风和密封漏风。 携带漏风：是由于受热面的转动将留存在受热元件流通截面的空气带入烟气中，或将留存的烟气
7、带入空气中。 密封漏风：后者是由于空预热器动静部分之间的空隙，通过空气和烟气的压差产生漏风。,空预热器密封区,空预器漏风的危害：漏风量的增加将使送、引风机的电耗增大，增加排烟热损失，锅炉效率降低，如果漏风过大，还会使炉膛的风量不足，影响出力，可能会引起锅炉结渣。为了减小漏风，需加装密封装置。 空预热器的密封系统包括：径向密封、轴向密封和周向密封三部分。 轴向密封主要由密封片和轴向密封板装置构成。径向密封主要由扇形板和径向密封片组成，周向密封主要由旁路密封片与“T” 形钢构成。除上述密封外，还有转子中心筒密封、静密封和补隙片等。,径向密封,在各项漏风中尤以径向漏风为最，是由于转子的外缘的挠度，尤
8、其是因在工作状态下的冷热端温差而呈蘑菇形，使转子外缘的漏风间隙增大。空气预热器的设计中采用挠性扇形板的径向密封装置。扇形挠性板的小端由转子轴筒作轴向定位，大端可以随施加的力作上下浮动，与转子的蘑菇形变形相应，使转子与挠性板间的间隙和径向漏风量大幅的下降。,径向密封,沿着每个转子径向隔板的热端和冷端径向边缘安装有径向密封片，（运行时尽量使径向密封片和扇形板之间的间隙最小。径向密封片上开腰形螺栓孔用螺栓固定径向隔板上，密封片可沿着轴向方向上（靠近或远离热端或冷端扇形板）调节，假如运行时这些密封片和扇形板接触，密封就开始磨损，当密封磨损到不够轴向调整时，密封片就需要更换。,轴向密封,轴向密封的作用是
9、抑制已通过周向密封的空气沿着转子与壳体直筒部分间的环形间隙流向烟气侧。其是在转子的外缘相应于径向分隔的位置设置轴向的密封挠性弹簧挡板。沿着每个转子径向隔板外侧的轴向边缘安装有轴向密封片。运行时，轴向密封片和静止的轴向密封板之间的间隙最小。轴向密封片上开腰形螺栓孔用螺栓固定径向隔板上，密封片可沿着径向方向上（靠近或远离轴向密封板）调节。,轴向密封,假如运行时这些密封片和轴向密封板接触，密封就开始磨损，当密封磨损到不够径向调整时，密封片就需要更换。 除密封装置的正确设计制造外，抑制空气预热器漏风在很大程度上，决定于密封间隙的调整，一般制造商也提供了有关间隙的推荐值，但由于转子是呈蘑菇状变形的，在不
10、同的位置上具有不同的推荐间隙值。,中心筒密封,在每一个转子径向隔板的内侧的热端和冷端都装有中心筒密封片，中心筒密封环绕热端和冷端转子中心筒周围。 在运行期间，中心筒密封紧贴着空气预热器连接板内围绕中心筒的导向和支承端轴的静密封卷筒， 旁路密封 沿着转子外壳的内侧，在空气预热器转子的出口和入口处装有旁路密封片。这些密封片在空气预热器的转子外壳的热端和冷端的空气侧和烟气侧呈圆周分布。,密封磨损的原因及防止措施,空气预热器的密封装置和密封表面是这样布置的，在BMCR负荷下的设计温度能提供最佳的漏风控制。当温度升高到设计温度以上时，当前的密封和密封表面之间的设计间隙不够弥补过量的热变形，从而导致密封和
11、密封表面接触而磨损。下面的运行情况将产生严重的密封磨损。,密封磨损的原因及防止措施,空气预热器的密封装置和密封表面是这样布置的，在BMCR负荷下的设计温度能提供最佳的漏风控制。当温度升高到设计温度以上时，当前的密封和密封表面之间的设计间隙不够弥补过量的热变形，从而导致密封和密封表面接触而磨损。下面的运行情况将产生严重的密封磨损：,密封磨损的原因及防止措施,进入空气预热器的烟气温度超过设计值。 通过预热器的空气减少。当空气量接近零时，密封磨损程度增加。 热备用状态，空气预热器有烟气存在但没有空气流通过，空气预热器或锅炉处于热态。 空气预热器转子转动速度低于设计值，随转子速度的降低而密封磨损的程度
12、增加。 在隔离之前空气预热器正在运行。,密封磨损的原因及防止措施,因为密封磨损加大了密封和密封表面的间隙，在BMCR负荷下，增加了正常运行时的漏风。并且在密封磨损过程中，如果密封接触阻力变得足够大，空气预热器传动电机可能过载，为减小密封严重磨损的可能性及相关问题的出现，应采取以下步骤：,密封磨损的原因及防止措施,无论何时只要有烟气流通预热器时，就应有空气流通过预热器。 只有在应急和维修时采用变频调速慢速挡，当采用变频调速慢速挡带动空气预热器时转子速度能降低到1/4转/分。 在启动和运行过程中，当烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口温度保持在或低于BMCR工况下的设计温度时，预热器密封和密封表
13、面的间隙已经调整好时，不需要采取特别的措施来阻止密封系统的磨损。,为了降低空预器的内部漏风量，在各个仓室之间、转子上下面对应的位置安装有控制漏风间隙的扇形密封板，上部扇形密封是动态可调的，下部是固定的。同时还在转子的上下表面、转子的圆周曲面以及转子与壳体的上下圆周结合处，分别安装有相互对应的等分角度的固定式的径向密封板、轴向密封板和周向密封板，如图4所示。,空预器密封结构及分类,回转式空气预热器的漏风间隙及动态分析,回转式空气预热器的漏风间隙及动态分析,在回转式空气预热器的转子的上、下工作面和转子的圆周筒体上，分别安装有许多径向和轴向密封片，分别与上部活动式扇形密封板、下部固定式密封板、轴向密
14、封板形成狭小的漏风间隙；而圆周密封板则与转子上、下法兰圆周侧形成狭小漏风间隙。这些漏风间隙分别称为，空预器径向漏风间隙、空预器轴向漏风间隙、和空预器圆周漏风间隙。而这些间隙在冷态时又分别根据位置的不同，预留了不等的间隙距离，如图6所示。以常见的300MW机组回转式空气预热器为例；上部活动式扇形板与转子上部径向密封片之间的冷态预留距离为，A端1.5，B端1.5；下部固定式扇形板与转子下部径向密封片之间的冷态预留距离为，C端0，D端1920；空预器轴向密封板与转子轴向密封片之间的冷态预留距离为，F端910，E端5.56.5。从图6可以看出在冷态时，转子上部径向漏风间隙近似为矩形形状，转子下部径向漏
15、风间隙近似为三角形形状，转子的轴向漏风间隙近似为梯形形状。,回转式空气预热器的漏风间隙及动态分析,分析回转式空气预热器的热态漏风间隙时，首先分析空预器的转子的变形情况，由于转子的不断转动，转子上表面持续受到热风侧的高温烟气的加热，温度较高；而转子的下表面也连续受到冷风侧一、二次冷风的冷却，温度较低。这样就使得转子的上部热膨胀大于下部的热膨胀，由于转子的下端受到推力轴承、中心驱动装置、支撑横梁的支撑作用，使得转子在受热后的热态变形为向上部膨胀。这种膨胀的结果使得转子中心的上表面较冷态时升高，并且由于转子上部的径向膨胀大于下部，使得转子的上部受到的热膨胀径向力矩大于转子下部。这种力矩致使转子以下部
16、为原点发生向下、向外的翻转变形。加之转子的自重力矩，更加速了转子的这种行似“蘑菇状”的热态变形。 在这种“蘑菇状”的热态变形中，空预器转子的外周发生向下的沉降现象，而转子中心发生隆起。这就使得热态时转子下部的三角形漏风间隙和转子圆周的轴向漏风间隙变得比冷态时小，而转子上部的漏风间隙变得比冷态时大。而且随着锅炉负荷的升高，空预器转子换热量的增加，上述“蘑菇状”变形就越明显，各处漏风间隙的变化也就越大。,回转式空气预热器的漏风间隙及动态分析,回转式空气预热器的漏风间隙及动态分析,我们可以清楚地看到，转子下部D处的间隙随着锅炉负荷升高而逐渐变小；转子圆周F处、E处的间隙也随着锅炉负荷的增加而趋于变小；转子上部B处的间隙却随着锅炉负荷的增加而逐渐变大。在上述转子的“蘑菇装”变形中，转子下部和转子圆周处的漏风量随着锅炉负荷的增加而逐渐减少，而转子上部的漏风量却随着锅炉负荷的增加而增加。通过空预器转子上部活动式扇形板上连接的调节杆，可以在一定范围内改变转子在热态时上部的漏风间隙大小，从而达到调节漏风量的作用。 通过比较，要达到相当的漏风
