回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)因素分析及對策

1、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)因素分析及對策回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)因素分析及對策孫長祥，陳加功，呂兆聚孫長祥，陳加功，呂兆聚（濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南（濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南250023250023）摘要：容克式空氣預(yù)熱器是大中型電站鍋爐上廣泛采用的尾部換熱設(shè)備，漏風(fēng)率高是該類設(shè)備的致命缺點(diǎn)，所以在容克式空氣預(yù)熱器技術(shù)中，防止或降低漏風(fēng)即密封技術(shù)占有很重要的地位。文中推導(dǎo)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的一般性計(jì)算公式，分析影響漏風(fēng)的因素，提出了采用雙

2、密封技術(shù)，新結(jié)構(gòu)靜密封，安裝漏風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)等降低漏風(fēng)的對策。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：空氣預(yù)熱器；對策；壓差；間隙；漏風(fēng)容克式空氣預(yù)熱器是大中型電站鍋爐上廣泛采用的尾部換熱設(shè)備，它的主要作用是：①進(jìn)一步降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐效率，從而達(dá)到節(jié)約燃料的目的；②提高了送入鍋爐的用于燃燒的空氣溫度，有利于火焰的穩(wěn)定性，并提高了燃料的燃盡程度，即提高了燃燒效率；③提高了整臺設(shè)備內(nèi)煙氣的溫度水平，增大了與工質(zhì)間的溫壓，從而強(qiáng)化了傳熱過程。容克式空氣預(yù)熱器

3、同管式相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、鋼耗少，容易布置等優(yōu)點(diǎn)，但是容克式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率高卻是難以解決的問題，是該類設(shè)備的致命缺點(diǎn)，所以在容克式空氣預(yù)熱器技術(shù)中，防止或降低漏風(fēng)即密封技術(shù)占有很重要的地位?？v觀回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的發(fā)展歷史，可以說在一定程度上是密封技術(shù)發(fā)展的歷史?？諝忸A(yù)熱器的漏風(fēng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)組熱力工況的變化，隨著漏風(fēng)量的增加，熱風(fēng)溫度下降，排煙溫度也下降，排煙溫度下降又導(dǎo)致冷端受熱面壁溫降低，加速了低溫腐蝕的過程；漏風(fēng)還影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效

4、益，它一方面降低了機(jī)組的熱效率，另一方面增加了通風(fēng)機(jī)械的功率消耗，使企業(yè)發(fā)電煤耗和供電煤耗增加。從漏風(fēng)的機(jī)理及其規(guī)律出發(fā)，論述降低漏風(fēng)的理論途徑。1漏風(fēng)的機(jī)理及其規(guī)律漏風(fēng)的機(jī)理及其規(guī)律容克式空氣預(yù)熱器主要有筒形轉(zhuǎn)子和外殼組成，轉(zhuǎn)子是運(yùn)動(dòng)部件，外殼是靜止部件，動(dòng)靜部件之間肯定有間隙存在，這種間隙就是漏風(fēng)的渠道?？諝忸A(yù)熱器同時(shí)處于鍋爐島煙風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)口和出口，空氣側(cè)壓力高，煙氣側(cè)壓力低，二者之間存在壓力差，這是漏風(fēng)的動(dòng)力。由于壓差和間隙的存在

5、造成的漏風(fēng)稱為直接漏風(fēng)。還有一種漏風(fēng)叫結(jié)構(gòu)漏風(fēng)，是由于轉(zhuǎn)子內(nèi)具有一定的容積，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，就像水車一樣，必定攜帶一部分氣體進(jìn)入另一側(cè)。結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量的計(jì)算公式為式中：△Vxd為結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量，m3／s；D為轉(zhuǎn)子內(nèi)徑，m；d為中心筒直徑，m；n為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度，r／min；y為轉(zhuǎn)子內(nèi)金屬所占容積份額；h為轉(zhuǎn)子高度，m。結(jié)構(gòu)漏風(fēng)是容克式空氣預(yù)熱器的固有特點(diǎn)，是不可避免的。由公式看出，結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量與轉(zhuǎn)子內(nèi)容積及轉(zhuǎn)速成正比，為了降低結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量，在滿足換熱性

6、能的前提下，盡量選擇較低的轉(zhuǎn)速，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)速大于15r／min時(shí)，提高轉(zhuǎn)速對傳熱不再有益；轉(zhuǎn)子內(nèi)盡量充滿傳熱元件，增加金屬所占容積份額，提高y值，即轉(zhuǎn)子高度不要留有太多的剩余空間。結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量占預(yù)熱器總漏風(fēng)量的份額較少，空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)主要是直接漏風(fēng)，直接漏風(fēng)量的計(jì)算公式可以按如下方法推導(dǎo)出來。把空氣側(cè)和煙氣側(cè)視為兩個(gè)一壁之隔的充滿氣體的無限大容器，空氣通過間壁上的微小間隙泄漏到煙氣側(cè)，如圖1，根據(jù)粘性流體的伯努利的方程得到異。28號以下預(yù)

7、熱器，轉(zhuǎn)子為12分倉，扇形倉角度為30，扇形密封板角度也是30；285號以上預(yù)熱器，轉(zhuǎn)子為24分倉，扇形倉角度為15，扇形密封板角度也是15。這樣在一般情況下，只有一條徑向密封片與扇形板密封面相接觸，形成單徑向密封。軸向密封和靜密封也都是單密封，軸向密封和靜密封也都是單密封，軸向密封板的寬度對應(yīng)于一個(gè)扇形倉外圓弧玄長，靜密封僅僅在煙氣側(cè)布置迷宮式結(jié)構(gòu)。1996年，英國豪頓公司進(jìn)入中國大陸市場，帶來了空氣預(yù)熱器的中心傳動(dòng)技術(shù)和雙密封技術(shù)。

8、雙密封技術(shù)主要是指雙徑向密封和雙軸向密封，所謂雙密封，就是在任何時(shí)候都有兩條密封片與密封板相接觸，形成兩個(gè)密封，如圖2。雙密封降低漏風(fēng)的原理推導(dǎo)如下：采用單密封時(shí)，煙氣與空氣只有一壁之隔；采用雙密封時(shí)，煙氣與空氣被過度區(qū)域隔開。在工況相同間隙相同的情況下，采用雙密封結(jié)構(gòu)時(shí)，漏風(fēng)先從空氣區(qū)泄漏到過度區(qū)，再從過度區(qū)泄漏到煙氣區(qū)，如圖2，假定過度區(qū)壓力為PM，那么應(yīng)該存在如下關(guān)系式。根據(jù)流體力學(xué)的流體連續(xù)性原理得把等式（12）與等式（8）相比

9、較，可以看出，雙密封技術(shù)可以把泄漏系數(shù)K降低30％，漏風(fēng)量降低30％。另外，雙徑向密封還可以減輕轉(zhuǎn)子多邊形變形，減少環(huán)向間隙，降低環(huán)向漏風(fēng)；雙靜密封可以緩解熱端軸承處向外漏熱風(fēng)和密封板調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)處向外漏熱風(fēng)。由公式（12）得到啟示，既然雙密封可以把泄漏壓差降低一半，那么采用多重密封會(huì)怎樣呢？經(jīng)過試驗(yàn)推導(dǎo)得出，當(dāng)采用多重密封時(shí)，漏風(fēng)量為式中：n為多重密封數(shù)。由公式（13）看出，密封數(shù)越多，降低泄漏系數(shù)K越大。但是，由于操作空間的限制和制造成