柔性接觸式密封演示文稿

北京華能達電力技術(shù)應用有限責任公司電站鍋爐空預器

柔性接觸式密封技術(shù)

回轉(zhuǎn)式空氣預熱器在大中型電站鍋爐上被普遍采用，漏風率是其重要的經(jīng)濟指標之一。有效控制空氣預熱器漏風率，可以從降低送、引風機電耗和提高鍋爐效率兩個方面得到節(jié)能收益。因而無論是國內(nèi)外空預器生產(chǎn)廠家或廣大的空預器使用單位，都努力從不同方面降低空預器漏風率。

引言

一、空預器變形的基本原理

空預器運行時，轉(zhuǎn)子的上、下端面存在溫度差,即沿著轉(zhuǎn)子高度方向上的溫度梯度引起了轉(zhuǎn)子上端面外凸，下端面內(nèi)凹轉(zhuǎn)子的熱態(tài)蘑菇狀變形。其間隙公式如下：

二、空預器漏風量計算1、攜帶漏風量的計算式中：

——轉(zhuǎn)子從空氣側(cè)旋轉(zhuǎn)到煙氣側(cè)的倉格空間中空氣攜帶到煙氣中的量（kg/h）；0.94

——轉(zhuǎn)子構(gòu)件占據(jù)容積的修正系數(shù)；n——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（r/min）；Ρ

——進出口空氣的平均速度（kg/m3）；R——轉(zhuǎn)子內(nèi)半徑（m）；

——端板半徑（m）；

——轉(zhuǎn)子中心筒半徑（m）；E+a——傳熱元件籃子框架的最高線和最低線之間的距離（m）；0.85——系數(shù)，受熱元件的自由流量截面與轉(zhuǎn)子橫截面的比值；K——上下扇形板的密封面之間距離減去(E+a)(m).

2、直接漏風量計算

直接漏風主要取決于煙空氣的壓差和密封間隙。其公式如下：式中：——各部分直接漏風量的總和（kg/h）;

A——計算處的泄露面積(m2);ρ

——計算處的空氣密度（kg/m3）;Δp——計算處的煙空氣之間壓差（Pa）;K——阻力系數(shù)，取用0.65.

漏風比例：熱端徑向70%；攜帶漏風10%；其他20%，包括（冷端徑向、軸向、周向）。

3、空預器漏風對鍋爐效率的影響

3.1增加引、送風機、一次風機電耗。3.2對鍋爐排煙熱損失的影響。3.2.1冷端的漏風不增加鍋爐排煙熱損失，如圖中Q1。3.2.2熱端的漏風Q2由入口風溫20℃加熱到300℃，漏到煙氣側(cè)后經(jīng)過空預器散熱變?yōu)镼2’，即排煙溫度。那么排煙溫度與入口風溫之差便是熱端漏風帶走的熱量。

3.2.3旁路漏風的影響。熱端旁路的漏風由300℃直接通過軸向密封進入排煙系統(tǒng)，冷端旁路漏風影響電流。Q2Q2Q1t1=20℃t2=300℃Q2’三、柔性接觸式密封技術(shù)介紹1、基本設(shè)計思想

將扇形板固定在某一合理位置，柔性接觸密封系統(tǒng)安裝在徑向轉(zhuǎn)子格倉板上，在未進入扇形板時柔性接觸式密封滑塊高出扇形板5mm?8mm

。當柔性接觸式密封滑塊運動到扇形板下面時，合頁式彈簧發(fā)生形變。密封滑塊與扇形板接觸，形成嚴密無間隙的密封系統(tǒng)。當該密封滑塊離開扇形板后，合頁式彈簧將密封滑塊自動彈起，以此循環(huán)進行。運行示意圖如下所示。2、自潤滑合金

密封滑塊采用一種高科技材料：自潤滑合金，如圖所示。此種材料高溫無潤滑脂的條件下，可以達到很低的摩擦系數(shù),具有耐磨損、耐高溫、摩擦系數(shù)小、安裝方便及更換組件快捷的優(yōu)點。材料名稱自潤滑合金密度ρ（g/cm3）7.54硬度（HB）450-800干摩擦系數(shù)μ0.05-0.2抗壓強度(MPa)355抗彎強度（MPa）275適用速度（m/s）0.3-2.5使用溫度（℃）-30-550年磨損量（圓周處）mm0.36彈性模量E（×105MPa）1.83膨脹系數(shù)α(106)10.72切變模量G(×103MPa)80.43、彈簧接觸式密封技術(shù)的另一核心技術(shù)是彈簧，如圖所示，該彈簧為inconelX-750是以Al、TiNb強化的鎳基合金，是inconel合金系統(tǒng)中早期發(fā)展的應用廣泛的合金之一。合金在980度以下具有良好的強度、良好的抗腐蝕和抗氧化性能，而且也有較好的低溫性能，成形性能也好，能適應各種焊接工藝。X-750力學性能：(線材，美國宇航材料標準AMS)品種線材，1號硬度線材，彈簧硬度狀態(tài)退火時效15%冷加工時效50%~65%冷加工時效30%冷加工時效完全熱處理厚度（mm）≤0.63〉0.63~12.7〈6.3〉6.3~10.6>10.6~12.70.3~6.3>6.3~12.7(MPa)≥105989211381314152010981373123610301000≤103011384、安裝示意圖

在原有徑向密封片上加裝柔性接觸式密封組件，使密封滑塊和扇形板之間進行接觸從而達到控制漏風的目的。如圖所示。5、技術(shù)特點5.1不會形成密封間隙，扇形板與密封滑塊間沒有間隙，沒有氣流通過，所以沒有沖刷磨損問題，密封效果好，系統(tǒng)能長時間運行．5.2采用合頁式彈簧,允許空預器轉(zhuǎn)子在熱態(tài)運行下有一定的圓端面變形及圓周方向的變形．特別適合空預器的改造．5.3自潤滑合金高溫下干磨擦系數(shù)μ＝0.1．對主軸電機驅(qū)動電流影響甚小，增加不超過1.5Ａ．5.4工廠化生產(chǎn),簡化了現(xiàn)場安裝的工藝程序，工期短、效果好．1、磨損小。2、漏風率低。3、全負荷漏風率低。四、空預器柔性接觸式密封優(yōu)點柔性密封與硬性密封漏風率比較五、技術(shù)保證1、性能指標1.1改造后的空預器漏風率（ECR工況），在一年內(nèi)不大于6%，并且保持穩(wěn)定。一個大修期內(nèi)（五年）不大于7%。1.2五年內(nèi)發(fā)生質(zhì)量問題由我方免費維修（含材料、人工、差旅），并保證漏風率≤7%。1.3改造后空預器煙氣壓差較改造前增加值不超過65Pa。1.4改造后鍋爐空氣預熱器驅(qū)動電機電流增加不高于1.5A。

2、磨損低。3、周向密封片采用金屬陶瓷技術(shù)。4、扇形板與弧形門連接處采用復合鋼板。六、安裝及施工1、施工范圍1.1修補冷端扇形板并調(diào)整到合理位置。1.2修補熱端扇形板并調(diào)整到合理位置。1.3挖補修復弧形門，并調(diào)整到合理位置。1.4更換熱端徑向、冷端徑向固定密封片。1.5熱端徑向隔倉安裝柔性接觸式密封裝置。1.6冷端徑向隔倉安裝柔性接觸式密封裝置。1.7更換磨損嚴重的軸向密封片。1.8更換旁路密封片。1.9更換“T”形鋼，并車削。1.10空預器其他漏風處理。（包括伸縮節(jié)、隔倉板、靜密封、殼體等）2、合頁組成合頁式組件轉(zhuǎn)軸軸套：硬質(zhì)合金，外部為#45碳鋼。合頁式組件上下合頁板材質(zhì)：16Mn.護瓦：鉸鏈：3、施工時扇形板處理方法3.1針對200MW、300MW機組，扇形板和弧形門調(diào)整到合理位置并固定，形成整體框架，減少漏風。3.2針對600MW、1000MW機組，提供并安裝控制熱端扇形板“正常狀態(tài)”和“停爐狀態(tài)”兩個狀態(tài)的控制系統(tǒng)。

七、經(jīng)濟效益分析以300MW機組為例的經(jīng)濟效益分析計算條件：1）電流下降值：110A（包括送引風機、一次風機電流下降總和）2）電動機電壓:6.3KV3）機組容量：300MW4）機組年運行小時：6000h5）機組年利用小時：4000h6）機組供電煤耗：330g/kwh7）標準煤單價:700元/噸

8）改造前空預器漏風率：12%9）改造后空預器漏風率：6%a）節(jié)電收益計算分析：節(jié)約電量：W=1.732×6.3×1000×110×0.95×6000=684.16萬度節(jié)約供電煤耗：684.16萬度×330g/kwh/4000h×300MW=1.88g/kwhb)減少鍋爐排煙熱損失的節(jié)煤收益：空預器的三個漏風通道：1）冷端漏風不引起排煙熱損失增加；2)熱端漏風引起排煙熱損失增加；3)周向、軸向漏風引起排煙熱損失增加。一般漏風率下降14％,可以提高鍋爐效率1％。節(jié)約標準煤:330g/kwh×0.43％=1.