回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制簡(jiǎn)析

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制簡(jiǎn)析摘要：回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是目前大中型電站鍋爐上廣泛采用的尾部換熱設(shè)備，而漏風(fēng)率高一直是該類(lèi)設(shè)備所面臨的極大困難，漏風(fēng)不僅增大排煙熱損失和風(fēng)機(jī)電耗，當(dāng)漏風(fēng)嚴(yán)重時(shí)，由于送入爐膛參加燃燒的空氣不足，還將直接影響鍋爐的出力。所以在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器技術(shù)中，降低漏風(fēng)即密封技術(shù)占有很重要的地位。本文主要通過(guò)分析引起空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的各種因素，從而對(duì)如何控制空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)量提出建議。關(guān)鍵詞：空氣預(yù)熱器、間隙、漏風(fēng)、密封。0引言回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)，同時(shí)位于煙風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)口和出口。煙氣自上而下流動(dòng)，煙氣溫度逐漸降低，空氣自下而上流動(dòng)，溫度不斷升高。致使轉(zhuǎn)子的溫度熱端大于冷端，轉(zhuǎn)子的熱端膨脹量大于冷端的膨脹量，加之轉(zhuǎn)子自身重量的影響，轉(zhuǎn)子就會(huì)發(fā)生蘑菇狀變形，使密封間隙增大。為了使空氣預(yù)熱器在熱態(tài)工作時(shí)獲得良好的密封效果，這就需要在冷態(tài)安裝的過(guò)程中嚴(yán)格控制各處的間隙，實(shí)踐表明設(shè)計(jì)和安裝好的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的密封漏風(fēng)量一般為8%?10%，而漏風(fēng)嚴(yán)重時(shí)可達(dá)到20%?30%。1漏風(fēng)的影響因素及原因回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)主要包括密封漏風(fēng)和攜帶漏風(fēng)兩種，轉(zhuǎn)子是運(yùn)動(dòng)部件，而機(jī)殼是靜止部件，動(dòng)靜部件之間一定留有間隙，該間隙就為漏風(fēng)提供了渠道，同時(shí)由于空氣側(cè)為正壓，而煙氣側(cè)為負(fù)壓，這就為漏風(fēng)提供了動(dòng)力，此種由于間隙和壓力的存在而產(chǎn)生的漏風(fēng)稱(chēng)為密封漏風(fēng)。同時(shí)由于轉(zhuǎn)子內(nèi)部存在一定的容積，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，不可避免的會(huì)將部分氣體帶入另一側(cè)，此種漏風(fēng)稱(chēng)為攜帶漏風(fēng)。攜帶漏風(fēng)與轉(zhuǎn)子的容積和轉(zhuǎn)動(dòng)速度有關(guān)，由于空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度均較低，攜帶漏風(fēng)量通常不超過(guò)1%，因此要控制空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率就要主要從密封漏風(fēng)著手。在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器中空氣的漏風(fēng)量的計(jì)算公式為： G=KA'、；AP?p (1)G：空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)量；K：漏風(fēng)系數(shù)；A：漏風(fēng)面積；AP:密封片兩側(cè)的壓差；P:介質(zhì)的密度。由于空氣的密度我們可以近似的看成是一常熟，該式表明空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率與漏風(fēng)系數(shù)成正比；與密封間隙的面積成正比；與密封片兩側(cè)介質(zhì)的壓差的平方根成正比。因此，要降低空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率就要從減少泄漏系數(shù)，降低漏風(fēng)面積和降低密封片兩側(cè)的壓力差三方面入手。2控制漏風(fēng)的措施1壓差A(yù)P的控制密封片兩側(cè)的壓力差A(yù)P受一次風(fēng)壓、二次風(fēng)壓及排煙壓力的影響，這就需要在鍋爐總體設(shè)計(jì)時(shí)選擇合適的磨煤機(jī)型號(hào)、燃燒器型號(hào)、受熱面布置及煙風(fēng)流程，降低系統(tǒng)的阻力，并防止尾部結(jié)露；在運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)行正常有效的吹灰；在停爐維修時(shí)，進(jìn)行水沖洗，保持受熱面清潔等等。由于密封片兩側(cè)的壓力差△P與空氣預(yù)熱器本身的結(jié)構(gòu)及安裝并沒(méi)有什么關(guān)系，因此本文中我們不就如何降低△P做進(jìn)一步的討論。2漏風(fēng)系數(shù)K的控制那么該如何降低空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)系數(shù)呢？我們以空氣預(yù)熱器的徑向密封為例進(jìn)行分析，如下圖所示：假設(shè)轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中同時(shí)有n塊密封片與扇形板形成密封，那么根據(jù)流量的計(jì)算公式有:TOC\o"1-5"\h\zG1=K1A「（P2-馬）?p; （2）G2=K2A2\.'（P3-P2）.p； （3）G1=K〔A（P-Pi）?p； （4）n-1 n-1n-1 n n-1/rGn=E（Pn;Pn）叩； ⑸當(dāng)采用多密封片時(shí)，煙氣與空氣被各過(guò)渡區(qū)域隔開(kāi)。在工況相同，間隙相同的情況下有：A=A=......=A=A；同時(shí)我們假設(shè)相鄰的兩個(gè)密封片之間的流量系數(shù)相等，即假設(shè)K =K,1 2 n-1 n n-1 n（6）根據(jù)流體力學(xué)的流體連續(xù)性原理和質(zhì)量守恒定律得：吁G2=……=Gn，則由（4）與⑸式有:（6）P，—P,=2Pn+1n-1 n當(dāng)采用n級(jí)密封由空氣側(cè)泄露至煙氣側(cè)的空氣量為: (P—P)G'=Gn=Ke(Pn+1-Pn)叩=Kn^"+^叩=K=K'A(Pn+1-中叩（（8）（9）而當(dāng)采用單級(jí)密封時(shí)，煙氣與空氣只有一壁之隔，其漏風(fēng)量的計(jì)算式為:G= P空-P煙）?P=件"饑1-P1?P將式（7）與式（8）進(jìn)行比較有：K，=土K■■-n1也就是說(shuō)當(dāng)采用n級(jí)密封時(shí)，漏風(fēng)系數(shù)為采用單級(jí)密封時(shí)的、n，由此可見(jiàn)密封級(jí)數(shù)越多，降低泄漏系數(shù)K越大。但是，在實(shí)際工程中，由于受操作空間和制造成本提高的限制，密封級(jí)數(shù)不可能選的過(guò)大，一般取n=2,即采用雙重密封。當(dāng)采用雙重密封時(shí)，由（9）式可以看出K'0.707K，即雙密封技術(shù)與單層密封技術(shù)相比可以把泄漏系數(shù)K降低30%，從而將漏風(fēng)量降低30%。2.3漏風(fēng)面積的控制空預(yù)器的漏風(fēng)量與漏風(fēng)面積成正比，控制好間隙的面積便可以有效的控制空預(yù)器的漏風(fēng)量。漏風(fēng)間隙包括熱端徑向密封間隙、冷端徑向密封間隙、軸向密封間隙和固定密封間隙。間隙越小，對(duì)密封越有利，但是間隙不可能為零，因?yàn)殚g隙太小會(huì)造成設(shè)備磨損，影響使用壽命。2.3.1密封調(diào)整的技術(shù)支持良好的設(shè)計(jì)是空氣預(yù)熱器密封效果的重要保障，下面就如何減少各種間隙處的密封進(jìn)行討論。熱端徑向密封間隙控制容克式回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器的熱端扇形板有三個(gè)支點(diǎn)，內(nèi)側(cè)支點(diǎn)是一個(gè)滾柱，支承在中心密封筒上，而中心密封筒則吊掛在導(dǎo)向軸承的外圈上，可隨主軸熱膨脹而上下移動(dòng)，從而保證了熱端扇形板內(nèi)側(cè)可“跟蹤”轉(zhuǎn)子的變形，這樣只要在冷態(tài)狀態(tài)下將密封間隙調(diào)整好，熱態(tài)下該間隙就不會(huì)變化。外側(cè)兩個(gè)支點(diǎn)則通過(guò)吊桿與熱端扇形板調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，運(yùn)行時(shí)由該系統(tǒng)對(duì)熱端扇形板進(jìn)行程序控制，自動(dòng)適應(yīng)轉(zhuǎn)子“蘑菇狀”變形。使熱端徑向密封片與扇形板之間的距離始終保持在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。由于在轉(zhuǎn)子產(chǎn)生蘑菇狀變形后的徑向密封片呈曲線形狀，因此在采用自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)整熱端扇形板的情況下，為使熱端徑向密封片與扇形板在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦和撞擊，熱端徑向密封片設(shè)計(jì)為“V”字狀，以保證在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)獲得均勻一致的密封間隙。冷端徑向間隙的控制由于冷端壓差大于熱端壓差，冷端氣體密度大于熱端密度，因此冷端徑向漏風(fēng)是空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的重要因素。要得到良好的密封效果，冷端間隙必須得到有效的控制。冷端間隙的控制一般采用冷態(tài)預(yù)留熱態(tài)彌補(bǔ)的辦法。即在冷態(tài)安裝調(diào)整時(shí)，冷端內(nèi)側(cè)間隙為）mm。而外側(cè)預(yù)留出一定間隙，熱態(tài)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)側(cè)間隙由0mm變?yōu)橹味溯S的膨脹值，外側(cè)間隙由于轉(zhuǎn)子的蘑菇狀下垂變?yōu)檩^小的間隙。從而有效的控制了冷端的漏風(fēng)量。軸向密封間隙的控制軸向密封可以防止氣體通過(guò)外殼與轉(zhuǎn)子之間的環(huán)形通道由高壓側(cè)繞到低壓側(cè)，而氣體又是通過(guò)旁路密封片與T型鋼之間的間隙流入外殼與轉(zhuǎn)子之間的通道的。因此，旁路密封是控制軸向泄漏的第一道防線，要想有效降低軸向漏風(fēng)，必須合理的計(jì)算冷態(tài)時(shí)旁路密封的預(yù)留間隙。同時(shí)要根據(jù)熱態(tài)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子半徑膨脹量，正確預(yù)留軸向密封片與軸向固定裝置之間的間隙。固定密封的控制為了有效的降低漏風(fēng)量，在扇形板、軸向密封裝置與上梁、上部小梁、下梁、下部小梁、殼體板之間以及上、下短軸的周?chē)鶓?yīng)設(shè)有固定密封裝置。這樣固定密封結(jié)構(gòu)與密封片的密封聯(lián)合形成了一個(gè)連續(xù)封閉和可以調(diào)整的密封系統(tǒng)，在理論上可以把漏風(fēng)量控制到一個(gè)很小的范圍內(nèi)。2.3.2安裝工藝的控制密封效果的優(yōu)劣除了設(shè)計(jì)的支持外，安裝工藝也十分重要，下面就密封的安裝調(diào)整過(guò)程中如何有效的控制密封間隙的方法進(jìn)行討論。確保轉(zhuǎn)子的垂直度要保證密封間隙的均勻，首先要確保轉(zhuǎn)子垂直度。轉(zhuǎn)子找正是調(diào)整密封間隙的前提條件，如果轉(zhuǎn)子不垂直，那么就無(wú)法保證扇形板及固定密封裝置的準(zhǔn)確度，那么密封片的調(diào)整也就無(wú)從談起了，因此在安裝的過(guò)程中要嚴(yán)格控制中心筒的垂直度，并且在吊裝模數(shù)倉(cāng)格的過(guò)程中，注意對(duì)稱(chēng)吊裝，防止由于中心筒的受力不均而發(fā)生偏斜，且在密封調(diào)整好后不允許有任何的附加力源作用在空氣預(yù)熱器上。嚴(yán)格按廠家提供的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)扇形板和軸向密封裝置徑向密封片是以扇形板為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整的，軸向密封片是以軸向密封裝置為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整的，因此要想保證良好的密封效果，必須對(duì)熱端扇形板、冷端扇形板及軸向密封裝置按要求調(diào)整合適。嚴(yán)格控制各密封片的上下偏差因?yàn)榭諝忸A(yù)熱器在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，密封片是轉(zhuǎn)動(dòng)部件，而扇形板及軸向固定密封裝置均為靜止部件。如果密封片的高低偏差太大，那么就會(huì)造成間隙小的密封片可能會(huì)與扇形板及軸向固定密封裝置產(chǎn)生刮蹭，而間隙大的密封片又會(huì)造成極大的漏風(fēng)，因此在安裝過(guò)程中一定要嚴(yán)格控制密封片的正負(fù)偏差，使密封間隙均勻一致。在安裝過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到密封片存在變形的情況，此時(shí)必須以標(biāo)準(zhǔn)件為基準(zhǔn)，對(duì)產(chǎn)生變形的密封片進(jìn)行打磨。3結(jié)論基于以上的討論，有效減低空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)的主要措施可以總結(jié)如下：①合理選擇預(yù)熱器型號(hào)，盡量選用低轉(zhuǎn)速，提高轉(zhuǎn)子充滿(mǎn)度，降低結(jié)構(gòu)漏風(fēng)；②使用雙重密封或多重密封；③安裝扇形板控制系統(tǒng)，自動(dòng)追蹤扇形板的蘑菇狀變形。④確保轉(zhuǎn)子的垂直度；⑤保證密封間隙的均勻一致性；⑥采用固定