空預(yù)器柔性接觸式密封淺析

1、 ETS 2、空預(yù)器原理與結(jié)構(gòu)、空預(yù)器原理與結(jié)構(gòu) 2.1空預(yù)器的作用與原理： 空預(yù)器安裝在鍋爐的尾部煙道內(nèi)。它 的主要功能是利用鍋爐燃燒排放的廢煙氣來 預(yù)熱即將進(jìn)入鍋爐燃燒用的空氣。經(jīng)過省煤 器后煙氣溫度下降到350左右然后煙氣進(jìn) 入空氣空預(yù)器，加熱來自送（一次）風(fēng)機(jī)的 自然空氣。經(jīng)過空預(yù)器預(yù)熱后的空氣溫度可 達(dá)300350，同時(shí)煙氣溫度下降到 150以下經(jīng)吸風(fēng)機(jī)排入煙囪。 其工作原理；空預(yù)器由轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)，通 過特殊形狀的金屬元件從煙氣中吸收熱量，然 后將熱量交換給冷空氣。這些高效傳熱元件緊 密排列在圓筒形轉(zhuǎn)子中按徑向分割的扇形倉格 里。轉(zhuǎn)子周圍的外殼與兩端連接板連接，形成 空氣和煙氣兩個(gè)通

2、道?？疹A(yù)器轉(zhuǎn)子緩慢旋轉(zhuǎn)， 煙氣和空氣交替流過傳熱元件。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至煙 氣通道時(shí)，傳熱元件表面吸收高溫?zé)煔獾臒崃浚?當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至空氣通道時(shí)，傳熱元件釋放出熱量 加熱空氣。如此反復(fù)循環(huán)，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就 進(jìn)行一次熱交換，通過轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，不斷 地將熱量傳給冷空氣，可以進(jìn)一步降低排煙溫 度，減少排煙熱損失，提高進(jìn)入爐膛燃燒的空 氣溫度，以滿足鍋爐燃燒需要。 2.2空預(yù)器的結(jié)構(gòu)以及扇形板密封 空氣空預(yù)器主要由轉(zhuǎn)子、蓄熱元件、 殼體、梁、扇形板、煙風(fēng)道、密封系統(tǒng)、 控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置、軸承、潤滑系統(tǒng)、 吹灰和清洗裝置組成。轉(zhuǎn)子采用模數(shù)倉 格式結(jié)構(gòu)，全部蓄熱元件分裝在24（36 或48）個(gè)扇形倉格內(nèi)（見圖1

3、）。蓄熱元 件按高度分為熱端（材質(zhì)為碳鋼）、冷 端（材質(zhì)為Corten考登鋼），另外有的空 預(yù)器在熱端上部留有一定度高的備用空 間（也稱未來層，未來層的啟用可使排 煙溫度下降10）。 圖1 三分倉容克式空預(yù)器內(nèi)部三維示意圖 1.1.下下中心中心梁梁 2.2.下連接板下連接板 3. 3. 可調(diào)節(jié)弧形密封可調(diào)節(jié)弧形密封 板板 4. 4. 上連接板上連接板 5. 5. 上上中心中心梁梁 6. 6. 熱端熱端“T T”型鋼型鋼 7. 7. 倉格板倉格板蓄熱元件蓄熱元件 8. 8. 轉(zhuǎn)子軸向密封轉(zhuǎn)子軸向密封 9. 9. 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 10. 10. 圍帶處圍帶處密封調(diào)整密封調(diào)整 門門 11. 11.

4、 徑向密封與扇形徑向密封與扇形 板板 12. 12. 金屬外殼金屬外殼 空預(yù)器的密封分為徑向、環(huán)向、軸向密封三種：空預(yù)器的密封分為徑向、環(huán)向、軸向密封三種： 徑向密封主要用于防止空氣從空氣側(cè)穿過轉(zhuǎn)子與扇形板徑向密封主要用于防止空氣從空氣側(cè)穿過轉(zhuǎn)子與扇形板 之間的密封區(qū)漏入煙氣側(cè)。徑向密封由扇形板與徑向密封片之間的密封區(qū)漏入煙氣側(cè)。徑向密封由扇形板與徑向密封片 構(gòu)成，對(duì)于熱端徑向密封，多設(shè)計(jì)采用能跟蹤轉(zhuǎn)子熱變形的構(gòu)成，對(duì)于熱端徑向密封，多設(shè)計(jì)采用能跟蹤轉(zhuǎn)子熱變形的 自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得密封間隙始終維持在很小的范圍內(nèi)。自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得密封間隙始終維持在很小的范圍內(nèi)。 在轉(zhuǎn)子外圈上下兩端還設(shè)有環(huán)向（

5、亦稱旁路、周向）密在轉(zhuǎn)子外圈上下兩端還設(shè)有環(huán)向（亦稱旁路、周向）密 封裝置，防止煙氣或空氣在轉(zhuǎn)子與殼體之間封裝置，防止煙氣或空氣在轉(zhuǎn)子與殼體之間“短路短路”，同時(shí)，同時(shí) 它作為軸向密封的第一道防線，也起到了一定的密封作用。它作為軸向密封的第一道防線，也起到了一定的密封作用。 軸向密封是當(dāng)環(huán)向密封不嚴(yán)時(shí)，防止空氣沿轉(zhuǎn)子外圓與軸向密封是當(dāng)環(huán)向密封不嚴(yán)時(shí)，防止空氣沿轉(zhuǎn)子外圓與 外殼的間隙漏入煙氣側(cè)，一般用折角板密封，可以消除二次外殼的間隙漏入煙氣側(cè)，一般用折角板密封，可以消除二次 漏風(fēng)。它作為軸向密封的第二道防線，對(duì)減少漏風(fēng)起著輔助漏風(fēng)。它作為軸向密封的第二道防線，對(duì)減少漏風(fēng)起著輔助 的作用。的作用

6、。 空預(yù)器密封的分類空預(yù)器密封的分類 以300MW機(jī)組為例；轉(zhuǎn)子上部 邊沿的極限變形量為30mm轉(zhuǎn)子半徑 5 米，按三角型面積公式計(jì)算一塊扇 型板就可以形成0.075 平方米的漏風(fēng) 面積,如果能測(cè)量空預(yù)器轉(zhuǎn)子外沿的 變形量，并根據(jù)測(cè)量的變形量控制機(jī) 械升降機(jī)構(gòu)提升扇型板上下動(dòng)作來補(bǔ) 償變形間隙，這樣就可以大幅度降低 空預(yù)器的漏風(fēng)率。 3.空預(yù)器的漏風(fēng)空預(yù)器的漏風(fēng) 3.1空預(yù)器熱態(tài)運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)子內(nèi)部存在著熱 交換，上部平均溫度高，下部平均溫度低，因 此會(huì)產(chǎn)生“蘑菇狀”變形。此外，轉(zhuǎn)子還會(huì)產(chǎn) 生軸向膨脹（見圖2），以及下梁向下彎曲變 形。如果冷態(tài)時(shí)密封間隙沒有正確調(diào)整好，那 么在熱態(tài)情況下有的地

7、方間隙就會(huì)增大（如熱 端外側(cè)），有的地方間隙就會(huì)減?。ㄈ缋涠送?側(cè)），不但會(huì)造成大量泄漏，而且會(huì)發(fā)生嚴(yán)重 摩擦，甚至卡澀跳閘。 冷態(tài) 熱態(tài) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 中心密封筒 導(dǎo)向軸承上梁 軸向密封裝置 熱端扇形板 冷端扇形板 推力軸承 下梁 徑向密封片 圖圖2 空預(yù)器熱態(tài)軸向膨脹示意圖空預(yù)器熱態(tài)軸向膨脹示意圖 空預(yù)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)其漏風(fēng)形式可空預(yù)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)其漏風(fēng)形式可 分為直接泄漏和攜帶泄漏兩種分為直接泄漏和攜帶泄漏兩種 直接泄漏是通過密封 和密封面流入煙氣側(cè) 的那部分空氣量，它 是由于空氣和煙氣間 存在著靜壓差的結(jié)果。 通過密封系統(tǒng)的泄漏 量與靜壓差的平方根 直接成正比，同時(shí)也 與流體的密度有關(guān)系。 攜帶

8、泄漏是當(dāng)轉(zhuǎn)子從 煙氣側(cè)到空氣側(cè)和從 空氣側(cè)到煙氣側(cè)通過 時(shí)，存在于轉(zhuǎn)子中的 那部分泄漏量。攜帶 泄漏的數(shù)量取決于轉(zhuǎn) 子的高度、直徑和轉(zhuǎn) 子的速度，攜帶泄漏 的漏風(fēng)量在2%左右 是基本固定的。 4. 空預(yù)器的漏風(fēng)的影響空預(yù)器的漏風(fēng)的影響 4.1按照一般推導(dǎo)公式，空預(yù)器漏風(fēng)率增加1%，鍋爐效 率降低0.04%，同時(shí)風(fēng)機(jī)電耗升高0.046%。一般情況下攜帶 泄漏是是不可調(diào)的，所以人們把治理重點(diǎn)放在直接泄漏上， 直接泄漏取決于密封間隙和空預(yù)器阻力，而提升機(jī)構(gòu)的提 升桿因密封填料處漏風(fēng)產(chǎn)生腐蝕，而又不能及時(shí)更換填料 以至發(fā)生提升桿卡澀，從而造成機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)過載致使減 速機(jī)損毀和聯(lián)軸器損壞，有時(shí)探頭脫落無

9、法及時(shí)更換，缺 少備品配件等，致使空預(yù)器密封間隙自動(dòng)控制裝置故障率 較高，運(yùn)行人員被迫將其改為手動(dòng)調(diào)整或把間隙提升至最 大運(yùn)行，也就出現(xiàn)漏風(fēng)率升高。往往空預(yù)器堵塞也會(huì)加劇 空預(yù)器的漏風(fēng)，而空預(yù)器堵塞則是出現(xiàn)低溫腐蝕造成的積 灰引起。因此一般鍋爐的排煙溫度控制比較嚴(yán)，盡量高于 煙氣露點(diǎn)（即從空預(yù)器進(jìn)風(fēng)溫度和排煙溫度求出的數(shù)學(xué)平 均值），所以在空預(yù)器前設(shè)置暖鳳器。由于近年來鍋爐負(fù) 荷率普遍偏低，當(dāng)電負(fù)荷低于70%以下時(shí)，排煙溫度一般經(jīng) 常低于設(shè)計(jì)溫度，尤其是汽輪機(jī)通流部分 4. 空預(yù)器的漏風(fēng)的影響空預(yù)器的漏風(fēng)的影響 4.2通過以上介紹可以看出，空預(yù)器的徑向漏風(fēng)所占 比例最高（徑向漏風(fēng)約占整個(gè)漏風(fēng)量

10、的80%），而徑向 漏風(fēng)又有上部徑向漏風(fēng)和下部徑向漏風(fēng)的分別，由于空 預(yù)器轉(zhuǎn)子工作時(shí)下部溫度低上部溫度高，中間溫度高四 周溫度低，致使空預(yù)器轉(zhuǎn)子工作時(shí)呈一種特殊的“蘑菇 狀”變形?？疹A(yù)器下部徑向變形間隙是隨負(fù)荷的增加而 減小的，一般采取預(yù)留間隙的方法。而上部變形間隙是 隨負(fù)荷的增大而增大的，這是與高負(fù)荷下需要更大送風(fēng) 量的要求相矛盾的。如果不采取措施，滿負(fù)荷下將有 60%的漏風(fēng)是通過上部徑向變形間隙泄漏的，冷端則因 差壓大而漏風(fēng)量大，熱端則因?yàn)轱L(fēng)溫高漏風(fēng)對(duì)熱效率影 響大。由此看出，人們把空預(yù)器漏風(fēng)治理的重點(diǎn)放在了 徑向密封上，尤其是熱端。 5. 柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用 在

11、倍加注重節(jié)能減排的今天，對(duì)鍋爐的各 項(xiàng)改進(jìn)試驗(yàn)都在進(jìn)行，人們將節(jié)能減排的目光 集中在降低排煙溫度上；像優(yōu)化吹灰、加裝低 溫省煤器、空預(yù)器密封改進(jìn)等。在對(duì)空預(yù)器經(jīng) 過以上的改進(jìn)之后，人們又將消除漏風(fēng)的研究 轉(zhuǎn)移到密封組件上來。因此出現(xiàn)了刷子接觸式 密封、滑塊式柔性密封以及接觸式彈性密封等 等。下面著重介紹國電山東石橫發(fā)電廠#1、#2 爐空預(yù)器柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用。 5. 柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用 5.1柔性接觸式密封工作原理： 將扇形板固定在某一合理位置，柔性接觸式密 封系統(tǒng)安裝在徑向轉(zhuǎn)子格倉板上，在未進(jìn)入扇 形板時(shí)，柔性接觸式密封滑塊高出扇形板 5mm 10mm 。當(dāng)柔性

12、接觸式密封滑塊運(yùn)動(dòng)到 扇形板下面時(shí)，合頁式彈簧發(fā)生形變。密封滑 塊與扇形板接觸，形成嚴(yán)密無間隙的密封系統(tǒng)。 當(dāng)該密封滑塊離開扇形板后，合頁式彈簧將密 封滑塊自動(dòng)彈起，以此循環(huán)進(jìn)行。圖三為合頁 式密封滑塊運(yùn)行示意圖，圖四為徑向密封安裝 示意圖。 5. 柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用 圖三：合頁式密封滑塊運(yùn)行示意圖 5. 柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用 圖四：徑向密封安裝示意圖 5. 柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用 5.2技術(shù)優(yōu)勢(shì) 采用柔性接觸式密封技術(shù)，不形成密封間隙。由 于扇形板與徑向密封滑塊之間沒有間隙，沒有氣 流通過，避免沖刷磨損的問題，密封系統(tǒng)能

13、長期 運(yùn)行。采用合頁彈簧技術(shù)，允許空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn) 子在熱態(tài)運(yùn)行狀態(tài)下有一定的圓端面及圓周方向 的變形。柔性接觸式密封技術(shù)可以自動(dòng)補(bǔ)償這樣 的變化。自潤滑合金高溫下干磨擦系數(shù)0.1， 對(duì)主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流影響甚小，增加不超過。 另外，檢修工藝簡化。柔性接觸式密封系統(tǒng)采用 工廠化生產(chǎn)，車間組裝成單個(gè)密封元件,對(duì)原有 轉(zhuǎn)子的橢圓度、兩端面的平行度、平面度；轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動(dòng)跳動(dòng)量要求降低。 5. 柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用 5.3改造后漏風(fēng)率試驗(yàn) 改造項(xiàng)目完成后邀請(qǐng)山東電力研究院專 家來石橫電廠進(jìn)行了改造后的漏風(fēng)率試 驗(yàn)。#1、#2爐空預(yù)器漏風(fēng)率試驗(yàn)結(jié)果見 表1、表2。 序號(hào)序號(hào)項(xiàng)目名稱項(xiàng)目

14、名稱單單 位位改造前數(shù)據(jù)改造前數(shù)據(jù)改造后數(shù)據(jù)改造后數(shù)據(jù) 1試驗(yàn)時(shí)間2009年4月9日2009年7月22日 2機(jī)組負(fù)荷MW300300 3送風(fēng)機(jī)電流(A/B)A42/4240.5/41.4 4一次風(fēng)機(jī)電流 (A/B)A83/8481/80 5引風(fēng)機(jī)電流(A/B)A180/179143/149.6 6A空預(yù)器入口處O2%3.555.056 7A空預(yù)器出口處O2%5.565.88 8B空預(yù)器入口處O2%4.774.26 9B空預(yù)器出口處O2%6.585.41 10A側(cè)空預(yù)器漏風(fēng)率%11.724.905 11B側(cè)空預(yù)器漏風(fēng)率%11.306.639 12平均漏風(fēng)率%11.515.772 表1：#1爐空預(yù)

15、器漏風(fēng)率試驗(yàn)結(jié)果 序 號(hào) 參數(shù)名稱單位 參數(shù)平均值 A側(cè)B側(cè) 1 機(jī)組負(fù)荷MW319 2一次風(fēng)機(jī)電流A8076 3送風(fēng)機(jī)電流A4244 4引風(fēng)機(jī)電流A150160 5AH入口煙氣溫度358359 6AH出口煙氣溫度133132 7AH煙氣側(cè)差壓Pa13541494 8氧量進(jìn)/出口平均值%4.55/5.464.75/4.68 9進(jìn)/出口過?？諝庀禂?shù) /1.2766/1.35141.2923/1.377 10漏風(fēng)率 %5.275.46 表2：#2爐空預(yù)器改造后漏風(fēng)率試驗(yàn)結(jié)果 5. 柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用柔性接觸式密封技術(shù)應(yīng)用 從上表可以看出，改造后漏風(fēng)率降至 5.77%以下。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)并咨詢研究院 專家，空預(yù)器漏風(fēng)率每下降1%，可降低 供電煤耗率約0.2g/kWh。因此，通過此 次空預(yù)器柔性接觸式密封改造，可使機(jī) 組供電煤耗率降低約1g/kWh。經(jīng)濟(jì)效益 顯著。 結(jié)束語：結(jié)束語： 柔