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1、超超临界大型电站锅炉空气预热器 自动控制系统及工程应用,空气预热器控制的关键问题,问题的解决方案与分析,提纲,电站锅炉空气预热器简介,电站锅炉空气预热器(简称空预器)是大型火力发电厂中电站锅炉的重要设备。对于300MW-1000MW的机组，空预器的直径:10-16米，重量:800-2500吨,一、电站锅炉空气预热器简介,空预器原理,热烟气通过省煤器后流经转子，将热量释放给蓄热元件 蓄热元件通过电驱动装置转动到空气侧 蓄热元件在空气侧将在烟气侧得到的热量释放给冷空气 如此周而复始的循环，实现烟气与空气的热交换,空预器密封间隙控制问题,1.大量热空气由烟道排出带走了大量的热能，降低了整个机组的燃烧
2、效率；,2. 降低了送引风机的有效出力，增加了厂用电的消耗。,空预器转子的蘑菇状变形示意图,漏风对空预器性能的影响主要表现为,二、空气预热器控制的关键问题,如果不采取措施，满负荷下将有大约60%以上的漏风是通过上部径向变形间隙泄露的。以300MW机组为例,一般漏风率下降1%，可节约费用约300万元/年。,空预器漏风间隙及理想跟踪示意图,径向密封,轴向密封,环向密封,空预器的热点检测问题,1.空预器受热面上积存的过量燃料(包括碳黑和油滴)，经氧化升温，达到着火温度而产生燃烧；,2.空预器燃烧有两个条件：燃料积存；空预器内空气、烟气流速低或不均匀，导致散热条件变差。,回转式空气预热器平面结构示意图
3、,空预器发生在上燃烧的主要原因为,3.当元件温度继续上升至700时，就足以导致钢制元件及整个空气预热器起火。,某300MW机组空预器发生再燃烧事故后的图片,空预器发生再燃烧事故后的图片(从预热器转子下部看),3.1.1 控制漏风技术的理论基础,漏风直接漏风（占70-85%）+携带漏风 （占15- 30%）直接漏风 K *A*（*P/Z）0.5携带漏风 n * Vr减小直接漏风方法：减小间隙 A、减小压差P、增加漏风阻力系数 K减小携带漏风方法：降低转速 n、尽量缩小转子容积 Vr目前的控制方法均为减小直接漏风部分,3.1 空预器密封间隙控制问题,三、问题的解决方案与分析,双道密封 三道密封 拖
4、曳式软密封 钢丝刷软密封 弹簧密封 自动漏风控制系统 四分仓设计 抽气密封 加压密封,3.1.2 近年出现的漏风控制手段,利用原理：减小漏风差压 实现方法：加密转子仓格或放宽扇形板 得到效果：降低30%直接漏风优 点：1. 30万以上机组漏风率一般能8%(有自动间隙控制系统能达到 5%）2. 漏风率指标稳定不足之处：1. 流通阻力略有上升(密封板变宽)2. 转子重量增加(采用较多仓格)使用情况：对30以上万机组预热器，能够有效减少漏风。目前新机组已普遍使用,1 双道密封,利用原理：进一步减小漏风差压 实现方法：加密转子仓格或加宽扇形板 得到效果：再降低12%的直接漏风 优 点：1. 30万以上
5、机组漏风率能12KPa)的三分仓预热器上采用2. 在50-60万机组有效减少漏风 目前新机组已部分使用,2 三道密封,利用原理：增加漏风阻力系数 实现方法：加软密封片 得到效果：降低直接漏风优 点：1. 不必增加转子仓格2. 初投运阶段，漏风率较小（能短时间到4%上下） 不足之处：1. 只在间隙小于10mm时有效2. 接触处磨损大，寿命短3. 大机组无自动间隙系统时热端无效4. 拖曳密封片弹性维持时间短使用情况：1. 小预热器上曾有使用，维持周期小于1年目前较少采用 （大同等）,3 拖曳式软密封,利用原理：增加漏风阻力系数 实现方法：加软密封钢丝刷条 得到效果：降低直接漏风优 点：1. 不必增
6、加转子仓格2. 初投运阶段，漏风率较小（能短时间到4%以下）不足之处：1. 寿命短，钢丝软化快2. 成本高，损耗快3. 维持时间仅3个月左右使用情况：1. 部分机组使用过目前使用业绩不多（外高桥）,4 钢丝刷软密封,利用原理：减小密封间隙 实现方法：密封片设置弹簧机构 得到效果：短期降低直接漏风 优 点：1. 不必增加转子仓格2. 对密封板平面度不敏感 不足之处：1. 结构复杂，维持时间较短（不足1年）2. 弹簧寿命短，密封片交接处间隙大压缩次数 150万次/年）3. 弹簧失效后漏风急剧上升4. 密封块下存在严重积灰，大大影响了换热效率。5. 更换蓄热元件需要将密封板先拆除，换后再重新安装，工
7、作量很大。 使用情况：1. 部分机组使用过 目前使用不多（韩城、外高桥等）,5 弹簧密封,利用原理：减小密封间隙 实现方法：自动跟踪转子位置 得到效果：长期全负荷降低直接漏风 优 点：1. 不必增加转子仓格2. 投资低，见效快3. 100万机组漏风率可到3- 4% 不足之处：1. 需一定运行操作水平使用情况：1. 大型机组普遍使用目前60万以上机组大部分配置,6 自动漏风控制系统,利用原理：减小漏风压差 实现方法：一次风安排在二次风中间 得到效果：长期降低直接漏风优 点：1. 一次风漏风压差降低近半2. 漏风率较三分仓改善明显3. 一台炉布置一台预热器不足之处：1. 结构复杂程度增加2. 风压
8、过大对设备磨损较大使用情况：1. 在大型CFB锅炉基本普及 2. 一次风压力大于18kPa时可以考虑 秦皇岛电厂CFB锅炉,7 四分仓设计,利用原理：将漏风送回风道 实现方法：用风机抽取密封区漏风 得到效果：漏风率数值很小优 点：1. 能通过增加风机功率，降低漏风率表观数值2. 漏风率能控制在3%以下不足之处：1. 运行功耗大2. 风机功耗较大，整体系统未必节能,8 抽气密封,使用情况：1. 个别电厂使用过,利用原理：增加密封区压力 实现方法：风机将冷烟送入密封区 得到效果：漏风率数值很小优 点：1. 能通过增加风机功率，降低漏风率表观数值2. 漏风率能控制在2%以下不足之处：1. 需高压头风机，功耗大2. 烟风系统整体未必节能3. 风机有磨损,9 加压密封,使用情况：1. GGH使用，预热器未用过,3. 1.3 综合比较,自动间隙密封效果最好！,谢 谢 大 家！,
