回转式空气预热器漏风改造与分析

回转式空气预热器漏风改造与分析 总第104期 2008年3月第1期 电站辅机 PowerStationAuxiliaryEquipment VolI104 Mar.2oo8.No.1 文章编号:1672—0210(2008)01-0020—04 回转式空气预热器漏风改造与分析 卞志华,黄剑文,陈增宏 (1.上海闵行发电厂,上海200245;2.华东电力试验研究院,上海200433) 摘要:介绍了回转式空气预热器降低漏风的原理及单密封改造为双密封措施,分析了空气预热器漏风与运行工 况之间的关系.空气预热器的单道密封改为双道密封,使漏风率大幅下降,锅炉送,吸风机裕量得到提高,燃烧工 况的改善,使锅炉运行的经济性和安全性大幅提高.分析与实测 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,锅炉送风系统运行工况的合理调整,降低送 风系统运行阻力,减少空预器漏风,可有效提高锅炉运行的经济性. 关键词:空预器;密封;改造;运行;调整;泄漏;风量 中图分类号:TK223.32文献标识码:A RetrofitandAnalysisoftheAirLeakage inRegenerativeAirHeater BIANZhihua,HUANGJianwen,CHENZenghonge (1.ShanghaiMinhangPowerPlant,Shanghai,200245,China; 2.HuadongElectricPowerExperimentalResearchInstitute.Shanghai,200433,China) Abstract:Theprinciplesofairleakagereductioninregenerativeairheateranditsretrofitofdou bletightnessfrom singleairtightnesshavebeenintroducedinthearticle.Therelationshipbetweentheairleakageandtheoperationof theregenerativeairheaterhasbeenanalyzed.OwingtOtheretrofitfromsingleairtightnesstOdoubleairtighmess,the air1eakageratereducedgreatly,thequantityofairblowing&suckingfortheboilerincreasedandtheworking conditionofburningwasimproved80asgreatlytOupgradetheeconomyandsafetyoftheboiler.Effectiveeconomy hasgreatlybeenincreasedbasedonreasonableadjustmentoftheairblowingsystemintheboiler,reductionof operativeresistancepressureintheairblowingsystemanddecreasementofairleakageinregenerativeair. heater throughanalysisandactualmeasurement. Keywolds:regenerativeairheater;tightness;retrofit;operation;adjustment;leakage;airquantity 1概述 回转式空气预热器的漏风与动静部件的密封间 隙大小,烟气与空气间的压差,预热器转子的体积, 旋转速度和密封过渡区的大小有关.但对于运行中 的回转式空气预热器而言,漏风率的大小主要取决 于烟,空气的压差.即使是同1台锅炉在相同负荷 下,由于漏风率测定时锅炉风烟道压力控制不同,其 漏风值也有差异.现就闵行发电厂空气预热器的改 造实践,介绍降低回转式空预器漏风的改造措施并 说明空气预热器漏风与运行工况的关系. 收稿日期:2007—10—22修回日期:2007—12—14 作者简介:卞志华(1954一),男,大学本科,高级 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师,毕业于清华大学热能工程系, 就职于上海电力股份有限公司闵行发电厂 设备技术部,从事锅炉检修管理工作. 2O 回转式空气预热器漏风改造与分析电站辅机总第104期(2008No.1) 2回转式空气预热器漏风特点 回转式空气预热器的漏风分为携带漏风和直接 漏风2种.携带漏风由预热器的结构形式,尺寸大 小和转速高低来决定.而直接漏风由轴向,周向,径 向三部分组成,与密封间隙有关. 空气预热器漏风及密封装置示意如图1所示, 空气预热器的密封装置有; 图l空气预热器漏风示意图 (1)径向密封装置. (2)轴向密封装置. (3)圆周密封装置. (4)中心筒密封装置. 3空气预热器的漏风原理 3.1携带漏风 虽然转子内放置着传热元件,但总有些剩余容 积,当转子旋转时,剩余容积就会携带一部分气体进 入另一侧.携带漏风量的计算公式为: ?一.号(D一d)(1一)^(1) 式中:?一携带漏风量,m./s;, D一转子内径,m; d一中心简直径,m; 一 转子旋转速度,r/mira Y一转子内金属所占容积份额; h一转子高度,m. 携带漏风是回转式空气预热器的固有特点,因而 始终存在.公式中影响携带漏风的参数是设计时决定 的,在运行中,运行人员是无法控制的.随着运行时间 的延长,传热元件的磨损,转子内金属所占容积份额Y 值会略有减少,形成携带漏风量略有增加. 3.2直接漏风 空气预热器布置在锅炉尾部烟道的最末端,空 气侧压力最高,烟气侧压力最低,二者之间存在压力 差,这是漏风的原动力.空气预热器直接漏风模型 如图2所示. 热端漏风 周向密圭寸?冷端漏风 :t 图2空气预热器漏风模型 把空气预热器空气侧和烟气侧视为2个一壁之隔 的充满气体的大容器,空气通过动静密封的微小间隙泄 漏到烟气侧,根据粘f生流体的伯努利的方程,可推导得出 单道密封回转式空气预热器漏风量的基本计算公式为: G=KXFX(pXAP).'(1) 式中:K一2/$称之为阻力系数; AP一空气侧与烟气侧的压力差Pa; p一气体密度kg/m3; F一间隙面积m2. 气体密度.0随预热器中空气温度的变化而变 化,但数值影响不会很大.因此,影响漏风的主要因 素是: (1)阻力系数K; (2)间隙面积F; (3)空,烟气之间的压力差?P. 阻力系数K与空气预热器的密封结构有关,密封 结构确定后就不可控;间隙面积F随着运行时间的延 长会有所增大,闵行发电厂空气预热器扇型板没有自 动密封跟踪装置,只能通过检修用调节螺丝来调整. 空气预热器空,烟气侧之间的压力差?P与锅 炉烟风系统阻力,运行操作调整有着密切关系.锅 炉送风系统的阻力,随系统中风门开度变化而变化, 在相同锅炉负荷下,燃烧器各风门的开度直接影响 到空气预热器空,烟气之间的压力差.燃烧器小风 门开度小,欲达到燃烧所需的风量,势必将送风机出 口风压提升,造成预热器空,烟气之间的压力差上 升,空气预热器漏风量增大. 4双重密封是降低阻力系数的措施 21 电站辅机总第104期(2008No.1) 4.1双重密封改进原理 从空气预热器漏风量的基本计算公式(1)可以 看出:对空气预热器密封结构进行改进,降低阻力系 数K就可有效地降低空气预热器的漏风.目前,最 有效的空气预热器密封结构改进技术是将单密封改 进为双重密封. 空气预热器直接漏风与密封道数关系可用下式 表示: G—K×FX(pXAP/Z)"(2) 式中:Z为密封道数.由(2)式可知,空气预热 器直接漏风与泄漏面积成正比,与密封道数的平方 根成反比.在其他条件不变的情况下.空气预热器 密封结构单密封改进为双重密封,其直接漏风量降 低约:(1一(1/2))×100一29. 4.2技术改进的思路和内容 4.2.1技术改进的思路 将单道密封改进为双道密封.主要是将原来的 单径向和单轴向密封.改进为双径向和双轴向密封; 以保证空气预热器任何时候都有2条密封片与密封 板相接触,形成2个密封.空气预热器双径向密封 结构如图3所示. 图3双径向密封 对环向密封,除更换原有的折角密封外,热端增 加一道圆周密封,冷端增加一道圆周密封和一道端 面密封,确保改进后的空气预热器环向密封热端有 两道,冷端有三道. 4.2.2空气预热器具体改造内容 (1)将原预热器转子由12分仓改为24分仓,即 在原分仓中间增装上下整块径向隔板,并采用双面 密封焊. (2)在径向隔板对应处增装轴向密封板,采用双 面密封焊.在围带销轴内侧加装挡板. 99 (3)冷,热端径向静密封由原单侧密封改为双侧 密封.轴向静密封由原单侧密封改为双侧密封. (4)改进原T形钢结构,除保留原折角片密封 外,冷,热端增加一道圆周密封并在冷端再增加一道 端面密封. (5)按机组实际运行参数计算转子变形量,将冷 端径向密封片装成反变形曲线. 4.2.3空气预热器改造前,后 技术规范 歌舞娱乐场所消防安全技术规范高危儿管理技术规范特种设备安全技术规范低压电线电缆技术规范低压电缆技术规范书 从2005年起,闵行发电厂已对3台400t/h锅 炉空气预热器进行技术改造,空气预热器改造前,后 的技术规范见表1. 表1空气预热器改造前,后的技术规范 名称原设计改造后 型式(转子旋转)二分仓容克式二分仓容克式 布置方式波纹板纵向布置波纹板横向布置 角度 150./150.150./15O. (烟气/空气) 转子内径6200mm6200mm 中心距8.8m8.8m 受热面积18500m218500me 冷端传热元件 360mm305mm 高度 热端传热元件 500—500—500mm760+760rnln 高度 热端传热元件Q235低碳钢24G八DU低碳钢 材料(厚度0.5mm)(厚度0.6mm) 冷端传热元件Q235低碳钢18G八NF6Corten钢 材料(厚度1.2mm)(厚度1.2mm) 转子结构12个独立仓格24个独立仓格 转子转速1.53r/min1.53r/rain 电动机功率7.5kW7.5kW 4.2.4空气预热器改造前后性能比较 闵行发电厂400t/h锅炉空气预热器改造后性 能测试数据及改造前,后漏风率比较见表2. 5空气预热器漏风与运行工况的关系 如前所述,空气预热器的冷,热端烟气与空气之 间的压差是影响漏风的主要因素.而空气预热器的 冷,热端烟气与空气之间的压差是随着锅炉运行工 况变化而变化的,在同样的锅炉出力下,可以通过锅 炉送风系统风门的合理调整,降低空气预热器的冷, 热端烟空气压差,从而降低空气预热器漏风率. 为定量了解空气预热器的冷,热端烟空气压差 变化对漏风的影响,专门进行了试验.试验时,保持 回转式空气预热器漏风改造与分析电站辅机总第104期(2008No.1) 表2空气预热器改造后性能测试数据比较 8号炉1O号炉l1号炉序号名称符号单位 A侧B侧A侧B侧A侧B侧 1测试日期2oO5.9.212006.7.212006.12.7 2机组负荷NMW125130.3130.3 空预器43 . 613.834.274.634.794.63进口氧量 空预器进口515 . 521S.3214.9314.5714.9314.57)2含量 进口过量61.211.221 . 2551.2831.2951.28空气系数 空预器7()2"5 . O15.145.625.625.915.91出口氧量 空预器出口8a)2"14 . 2614.1O13.5813.5813.5813.58(含量 进口过量91.31l_321.3661 . 3661.3921.392空气系数 空预器10AI7 . 887.437.925.816.687.63漏风率 11烟气侧效率叶%61.4562.4356.9457.0857.4657. !2X比Zo.699o.688o.6560.6560.6510.657 改造前13AL26 . 093O.2321.2124.4218.4717.9漏风率 注:x比——通过空气预热器的空气热容量与烟气热 容量比值. 机组电负荷稳定,锅炉总风量不变,调节燃烧器各个 小风门开度,使空气预热器进口风压为1.6kPa, 1.75kPa,2.0kPa,在各工况下测定空气预热器热 力参数及漏风率.空气预热器冷端烟空气压差对漏 风率的影响见图4. / , 一一 一一 / 冷端空烟气压差(kPa) 图4冷端烟空气压差对漏风率的影响 试验得出如下结论: (1)在其他参数不变情况下,空气预热器漏风率 随着冷端烟空气压差增大而升高; (2)冷端的烟空气压差远大于热端的烟空气压 差,冷端烟空气压差为热端烟空气压差1.8,1.9 倍,所以影响空气预热器漏风主要因素是冷端烟空 气压差. 6结束语 6.1闵行发电厂空气预热器由单道密封改造为双 道密封后,空气预热器漏风率大幅下降,经济效益显 着,同时锅炉送,吸风机裕量提高,燃烧工况改善,较 大幅度地提高了锅炉运行的经济性和安全性. 6.2空气预热器改造后,空气预热器漏风率大幅下 降,不仅与预热器密封改造有关,也与改造前空气预 热器三向密封装置安装,检修时密封间隙放得过大, 预热器破损严重,造成改造前空气预热器实际漏风 率偏高有关. 6.3空气预热器漏风与密封道数的平方根成反比, 密封道数越多,空气预热器漏风越小;但并非密封道 数越多越好.由公式(2)可知:随着密封道数增加, 空气预热器漏风的降幅变小.过多的密封道数,使 空气预热器结构过于复杂,甚至不可实现.空气预 热器密封改造以单道改双道为宜,且效果最为显着. 6.4空气预热器漏风率与运行参数有着密切的关系, 锅炉送风系统运行工况的合理调整,降低送风系统运行 阻力,可有效降低空预器漏风,提高锅炉运行的经济l生. 6.5空气预热器漏风率0值的变化是判断空气预 热器设备变化的重要依据,但在冷端空,烟气压力差 相等或相近的基础上进行比较,才能反映空气预热 器设备的变化情况. 6.6空气预热器随着运行时间的延长,因积灰堵塞 而造成流动阻力增加,也使冷端压差增加,导致预热 器漏风率升高.空气预热器吹灰器必须正常投用, 消除堵灰使空气预热器受热面保持清洁,不仅能保 证空气预热器传热效果,而且对降低空气预热器漏 风率也非常重要. 6.7空气预热器冷端烟,空气压力差最大,预热器 漏风的主要来源是冷端,建议每次检修要重点检查 和及时修复空气预热器冷端密封. 参考文献i .上海闵行发电厂8号炉空气预热器改造后性能试验报告 [1]陈增宏 JR].华东电力试验研究院:2005. [2]陈增宏.上海闵行发电厂lo/11号炉空气预热器改进后性能测试 与评价ER3.华东电力试验研究院:2006. [陈学俊,陈听宽.锅炉原理EM;.北京:机械工业出版社,1981. 23