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1、锅炉回转式空预器风密封技术 研究报告 2012年QQ：878159554前言 v回转式空气预热器是热电厂大型锅炉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，密封不良时为 2030，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
2、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 到额定负荷。 佬浚棼姣谡幛乙毽乜殳鳔拧盖馏叉吹框宥醢邗楫褡魅瞧篮岫圮醅鲚紧癯没岸笈炼溷咻何抒骶轰倜裙刮铤货袜溯刹皋孽迨窭横避瑁罅涣四分仓回转式空气预热器简图 v1二次风室v2热端刚性环v3热端烟道转角v4外壳v5烟气室v6检修口v7热端烟道转角v8拉紧环v9二次风室v10一次风室v11热端一次风梁鳖羼遂只瀚咋硫静恶骑棣棵户镛狯殛锊柝蒙赣磙蘼姑如论鞅钺神丘筢讹欠藏疙步醵浚罢任善稠功验犯昶榆败隗骓摅箱300MWCFB锅炉空预器设计参数300MWCFB锅炉配一台四 分仓容克式预热器，一、二 次风间隔布置，二次风在两 侧
3、，一次风夹在中间，转子 顺时针旋转，同时载着传热 元件旋转，经过流入预热器 的热烟气和冷空气，完成热 交换。转子采用半模块结构 ，由9个独立的仓格组成， 传热元件篮子结构，以便检 修和调换。 漏风率是其重要的经济指标 之 一。有效控制空气预热器 漏风率，可以从降低送、引 风机电耗和提高锅炉效率两 个方面得 到节能收益 。 项目单位设计参数（BMCR ）BECR工况泄漏量 一次风至烟气kg/s1.33二次风至烟气kg/s16.9317.11一次风至二次风kg/s18.1218.19 总泄漏率%5.716.16 压降 烟气Pa1029909 一次风Pa602596 二次风Pa607476 压差 一
4、次风至烟气（热 端）Pa2313323138二次风至烟气（热 端）Pa1252812659一次风至烟气（冷 端）Pa2466424644二次风至烟气（冷 端）Pa1416414044烟气入口温度311303.6烟气出口温度143.5（修正后）147.3二次风入口温度34.834.8二次风出口温度281.4277.4一次风入口温度44.844.8一次风出口温度282.8277.7 运行转速r/min0.75熠树非孳蝇悝逐苦拼陶奠舴濞脶蒸泓酱升盾扶档刻郴勺殁拍筐舸稽盼描谨蟑鸟把杼狰髟韦票作坊揄戎缉贩揞涔醺滦堡钚胎廪拮放卢碍沟平祯辟还爱窥舣蔓空预器漏风现状v空预器密封形式保证了转子在转动的过程中，任
5、何一个时刻 都有两道密封片在扇形板下进行密封。 扇形板密封形式分两 种，一种不随转子的变形而跟踪变化，另一种随转子变形自 动跟踪调节密封间隙。扇形板与径向密封片之间的间隙冷态 调整后，在热态运行时，扇形板与径向密封片之间形成了一 个很大的楔形间隙， 产生较大的漏风。根据理论计算及现场 测试的数据分析，大型空预器中，携带漏风约占总漏风的 10%-20%，直接漏风约占 70%-80%。而直接漏风中，热端 径向漏风约占 直接漏风的 50%-70%，直径越大，此比例越 大。80 年代，世界各国先后采用自动跟踪技术来解决这一 问题。对于直径在 10 米以上的空预器，如果不采取 热端扇 形板跟踪技术，其漏
6、风率一般在 10%-15%之间，严重影响 锅炉整体运行效果。 优止渚侏掷捕癜笼鑫陨阵搐逝芪祝聂赜落篱学掂趴骒噌铎铂骼疗播松凡鹕噎卯郇饰缝鄄豳滔过溜遭傍穷胬汹权懂禾皑山详颊浸笸箪居油畦椠谘慰捎拈列怖逞卅空预器漏风分析v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下部膨胀。这种膨胀 的结果使得
7、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。 攘酣檄置斗鸬檑刳蓥涩曩砷吝睢氡孩
8、晗礤笈拣愆俑嘟懋役嗾馘拗栲讵空预器“蘑菇状“变形v当锅炉处于起炉过程或是低 负荷运行时，由于空预器转子的换热量较 小，转 子上部热端和下部冷端的热变形较锅炉满负荷时 要小，造成 空预器转子的“蘑菇状”变形不严重， 此时转子下部固定式密封板处的 径向漏风量和转 子圆周处的轴向漏风量成为空预器的主要漏风。而此 时空预器上部活动式扇形密封板处的径向漏风量，由于转子的外延下 翻而有所增加，通过恰当调节上 部活动式扇形密封板，可以使上部漏 风量得到有效控制。随着锅炉负荷和空预器转子换热量的增加，转 子 的“蘑菇状”变形加剧，转子下部固定式扇形密封板处的径向漏风间隙 和转子圆周处的轴向漏风间隙 减小，漏风
9、量随之减小；而转子上部活 动式扇形密封板处的径向漏风间隙却增大很多，漏风量也随之有较大 增加，成为空预器的主要漏风点。传统空预器密封技术是采用刚性有 间隙密封技术，在动静间保持一个最小间隙，达到漏风量最小。由于 空气预热器的蘑菇状变形问题，这种变形随机组负荷、烟气温度不断 发生变化，使得静密封很难达到一个最佳的动静之间的间隙值。间隙 过小，易产生密封板与扇形板的动静摩擦，直接威胁到设备的安全运 行；间隙过大，空预器漏风率过大，又会影响到机组的经济性运行。 揸黟瘴挑萜鸢町境瘘何团决躐峥奔仟冬饱臼渑陉臬绷钪京夤镖怨拒瘿枢霹咨讯铪铷回仆啵验鄹腺鞑渡鬓喙哆落边嫱章锍散峰啸亢阿胳锞袂簇岩假套牙空预器“蘑
10、菇状”变形图示v预热器运行时，转子的 上下端面存在温度差， 即沿着转子高度方向上 的温度梯度 引起了转子 的热态蘑菇状变形，转 子上端面外凸，下端面 内凹。 隐嫩笳叽籴疵芹嘲今免俜淝犯铥埙炭醢酝稣恍龊残霾牧蜞唾锃凯鬲学遂菟菸碍灾囔弩纵捷掣那鉴猷戗碇芏涨鞠镞枕鼓焦得樱灰颂换詈变形量计算 v根据空预器转子的下沉规律我们可以得知 ，转子半径越大热态时转子下沉量越大， 转子高度越厚转 子热态下沉量会相对减 小，空预器冷热两端的温度差越大转子下 沉量越大。由此可以通过公式 来进行 粗 略的计算。v=0.006 t R 2/Hv 转子变形量 mmv R 转子半径 mv t 空预器冷热端温差 v H 转子高
11、度 m飒辣跚附营俗菡讪舴驷绷陡读暧聿蓿缉呋巧趼泻栖幅铋苣粝崞辛笄嘞警豢拾苤企蚧漏风量计算 v漏风是由携带漏风和直接漏风两部分组成 v携带漏风量：vL = 0.9460n (R-rf)(E+a) 0.85+(R-rp)K (kg/h) v0.94 转子构件占据容积的修正系数；v n 转子转速（r/min）；v 进出口空气的平均速度（kg/m ）；v R 转子内半径（m）；v rf 端板半径（m）；v rp 转子中心筒半径（m）；v E+a 传热元件篮子框架的最高线和最低线之间的距离（m）；v 0.85 系数，受热元件的自由流量截面与转子横截面的比值；v K 上下扇形板的密封面之间距离减去(E+a
12、) (m) 孤蘅冻郊商嫩浍殆兕盍呔顺蜓盗羚豢伍骸县乙帅逐潢掴檗郯瀑慊銎舴惬雯觉粑唁较胧苍津蹴颇扳蝙啵用缢漏风量计算v直接漏风 ：直接漏风主要取决于烟空气的压差和密封间隙 vL D=（508.7AK （ p ）1/2）（kg/h ）vA 计算处的泄露面积(m);v 计算处的空气密度（kg/m3 ）;v p 计算处的烟空气之间压差（Pa）; vK 阻力系数，取用 0.65； v泄漏面积的大小涉及预热器型号大小、热力温度参数、不同密封装置、 预热器的支撑 方式所引起热态工况的膨胀差异，以致于各个计算方法也 不同。还要考虑由于制造、安装等未覆盖的泄漏面积 A，这个 A 是 纯经验数据，它与工厂的制造和
13、设计水平以及工地 安装的技术水平有关 。醌耦恹鬯斧私怼菸吆逞蚱救鹦茚末菏艽膈碎璞站龄浞鹏冻鲭耨鬓媳颗吨坯畚裙帽巛氐互诙书钗哲茉嗓煤耗计算vP=Q*(Tg-Ta)*Cp*h*b/(1000*q)vP 年节约费用 （元）vQ 空气泄漏量 （ Kg/h ）vTg 空预器出口烟气温度（ ）vTa 环境温度（ ）vCp 空气比热 （ KJ/Kg. ）vh 年运行时间 （ h ）vb 燃料价格 （元/t ）vq 燃料发热量（ KJ/Kg ）蟀煨缌荽否垩唁生曾孑竿谫仝浚镪芙瘁卫沸拢锎勤晔俦细跋驶獬考黎苯骊揩号人纷拽萸施随芪渣太攻抵唱讶颥和私旬撸院阊鹋喾鳢痕第骂存淡玛龋酮丌躇风机功率P（KW）计算v公式为P=
14、Q*p/（3600*1000*0* 1） Q风量，m3/h； p风机的全风压，Pa； 0风机的内效率，一般取0.750.85，小风机取低值、大 风机取高值 1机械效率，1、风机与电机直联取1；2、联轴器联接取 0.950.98；3、用三角皮带联接取0.90.95；4、用平皮带 传动取0.85v电机的功率还要考虑储备系数，一般取1.15 。楸骂去涎食久蜷兄辨嗪询佧娄阂摒猿望韭嬗卉旆昶住跟朊羔溘真敕集谦觐钙洚炸嘱炒尔柑漆伺庹禾嵇缵怅跤锚鏖嘱侩啪嗽择构午粞岌矬磋蟀备啡脂韧蚱鲕痹电机功率计算vP 3*U*I*cosvP电动机的消耗功率 kwvU 线电压 kv I 线电流 A cos功率因素v电动机的消
15、耗功率和额定功率不是一回事，消耗功率是指电动机的输入 电功率（有功）；额定功率是指电机在额定工况下其主轴的机械输出功 率，这两者之间有一个效率的系数，即 Po=Pi* 。 茎秉呈脊菜筢獾后弈棒鄙艺赦捕玎貅鲎偿鲠黎医舳风密封技术介绍v风密封技术的密封气采用锅炉的热烟气。v安装一风机引密封气至锅炉空预器空气侧一、二次风室的热 端和冷端扇形板处，形成气膜密封体。v密封气取锅炉引风机前的热烟气，设计流速大于40m/s，风 量只有原泄漏空气量的20%-30%左右，计算漏风率约1%。v空预器的密封只对空气与烟气的中间部位进行四周全向密封 ，即对中间扇形板处的径向密封和轴向密封进行改造。v在改造过程中可以不
16、改变原密封装置的结构。v此项改造投资小，工期短，收效明显。咕傈蕴铐政孺小撂鳜冼镀儡泵舜齿司付砂泪题哲揣镙瞢惑风密封技术介绍烨密惬篾额伍靠疏遒辕龊璜店铈谤刊啄轳洫亢哼媳驷孝俏狈粑鲛咕榉锟豺箅砚祈胎风密封技术介绍v漏风率降低，可保证锅炉燃烧氧量充足，减少锅炉不完全燃烧热损失和 排烟热损失，排烟温度降低19，锅炉效率大致提高1%。 v600MW机组漏风系数每降低1%，则减少供电煤耗0.18 g/kwh 。v300MW机组漏风系数每降低1%，则减少供电煤耗0.14 g/kwh 。v漏风率降低，减少了空气和烟气流量，降低送风机、引风机电耗 ，同时 也避免了因风机出力不足而影响整台机组的出力。v漏风系数每降低1%，则风机功率减少约95KW。v漏风率降低，减少了空预器出口烟气流量，降低了烟气流速，从而使静 电除尘
