半模式雙密封容克式空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

半模式雙密封容克式空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

0空氣預(yù)熱器的選型空氣預(yù)熱器是利用鍋爐尾的空氣負(fù)荷提高進(jìn)入爐芯空氣溫度的設(shè)備。它的工作原理是:受熱面一側(cè)通過(guò)煙氣、另一側(cè)通過(guò)空氣,進(jìn)行熱交換,使空氣得到加熱,同時(shí)降低了排煙溫度,提高煙氣余熱的利用率。它的作用是:改善并強(qiáng)化燃燒與傳熱,減少爐內(nèi)損失,降低排煙溫度,提高鍋爐熱效率,熱空氣還可以作為燃料的干燥劑,對(duì)于電站鍋爐熱空氣是制粉系統(tǒng)的重要干燥劑和煤粉輸送介質(zhì)?？諝忸A(yù)熱器主要分管式和回轉(zhuǎn)式兩種。管式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,工作可靠,維修工作量少,嚴(yán)密性好,如果能采用措施解決預(yù)熱器的低溫腐蝕和磨損,則漏風(fēng)量只有5%;缺點(diǎn)是體積很大,鋼材消耗多,漏風(fēng)量隨著預(yù)熱器管的低溫腐蝕和磨損穿孔而迅速增加,鍋爐容量增加,尾部煙道體積相對(duì)減少,大容量鍋爐布置管式空氣預(yù)熱器較困難,因此中、小型鍋爐采用較多。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器分受熱面回轉(zhuǎn)式和風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式,其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,只有管式預(yù)熱器的1/10,鋼材消耗量可比管式預(yù)熱器節(jié)省30-50%,受熱面腐蝕和磨損后不會(huì)增加漏風(fēng),因此可等受熱面腐蝕磨損重量超過(guò)總重量的20%再更換;缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造工藝要求高,檢修比較麻煩,密封困難,漏風(fēng)最高達(dá)5-20%,回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器的這些特點(diǎn)決定了適宜大容量鍋爐采用。為提高空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)和滿足用戶對(duì)機(jī)組要求,1998年,我公司從美國(guó)ABB-API公司引進(jìn)半模式雙密封結(jié)構(gòu)的容克式空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)與制造技術(shù),通過(guò)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的消化吸收,結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)開(kāi)發(fā)了全模式雙、三密封結(jié)構(gòu)的容克式空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)與制造技術(shù),此項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到大容量機(jī)組及預(yù)熱器改造中,并取得了很好的效果。1主副爐內(nèi)、二次風(fēng)側(cè)典型的容克式空氣預(yù)熱器采用三分倉(cāng)(煙氣側(cè)、一次風(fēng)側(cè)、二次風(fēng)側(cè)),主軸垂直布置,內(nèi)置式軸承,中心傳動(dòng),煙氣和空氣以逆流方式換熱,一次風(fēng)為磨煤機(jī)提供熱空氣干燥和輸送煤粉,二次風(fēng)為爐內(nèi)提供熱空氣強(qiáng)化燃燒。1.1模式倉(cāng)、帶模型的組合半模式是將轉(zhuǎn)子在車間預(yù)先制成9個(gè)20°的大模式倉(cāng)及9塊中間隔板,其中每個(gè)大模式倉(cāng)由兩個(gè)10°小倉(cāng)組成,最后在工地組裝成36個(gè)10°小倉(cāng)的轉(zhuǎn)子,半數(shù)傳熱元件可以在廠內(nèi)預(yù)先裝入扇形倉(cāng)內(nèi)。全模式是在車間先制作成12個(gè)22.5°的模式倉(cāng),每個(gè)倉(cāng)由三個(gè)7.5°的小倉(cāng)組成,取消了中間隔板,在工地組裝成由48個(gè)小倉(cāng)組成的轉(zhuǎn)子,隔板之間由柵架連接形成一整體,四分之三的傳熱元件可以在廠內(nèi)預(yù)先裝入扇形倉(cāng)內(nèi)。共同點(diǎn)是轉(zhuǎn)子中心筒和模式扇形倉(cāng)采用銷連接結(jié)構(gòu),在工地不用焊接,不存在焊接變形。由于扇形倉(cāng)格較大,各部位焊接較為容易。工地焊接工作量較少,減少了焊接變形,易保證安裝質(zhì)量?？s短了總的安裝周期,半模式、全模式轉(zhuǎn)子熱態(tài)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的蘑菇狀變形(轉(zhuǎn)子下垂量)小,利于密封間隙的控制。另外,考慮到若倉(cāng)隔過(guò)小工地焊接困難和扇形倉(cāng)過(guò)寬運(yùn)輸超限問(wèn)題,全模式結(jié)構(gòu)的扇形倉(cāng)常用于28#~32.5#預(yù)熱器。1.2軸向密封片配合所謂雙密封結(jié)構(gòu)是指扇形板和軸向密封板在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的任意時(shí)刻,都和兩條徑向密封片、軸向密封片配合,形成兩道密封。所謂三密封結(jié)構(gòu)是指扇形板和軸向密封板在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的任意時(shí)刻,確保至少有三條徑向密封片、軸向密封片配合,形成三道密封。采用雙密封或三密封系統(tǒng)后就保證了運(yùn)行中一個(gè)扇形板或軸向密封板至少與二個(gè)徑向、軸向密封片或三個(gè)徑向、軸向密封片同時(shí)接觸,并根據(jù)轉(zhuǎn)子熱態(tài)變形計(jì)算結(jié)果,將密封片預(yù)調(diào)成反變形“V”形狀態(tài),控制間隙,使密封片兩側(cè)的壓差可以減少50%,降低直接漏風(fēng)30%左右。這是近期通常采用的比較成熟的技術(shù)。由于預(yù)熱器所有的密封元件均有一定彈性,并且按預(yù)熱器蘑菇狀變形量預(yù)留有一定的密封間隙,使得在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中或預(yù)熱器停運(yùn)時(shí)不會(huì)因預(yù)熱器溫度變化損壞預(yù)熱器。缺點(diǎn)是在長(zhǎng)期運(yùn)行之后個(gè)別密封件易損壞,使漏風(fēng)增加,小修或大修要進(jìn)行更換。1.3空氣預(yù)熱器外部密封間隙結(jié)構(gòu)分析熱端、冷端靜密封采用脹縮節(jié)式或熱端靜密封采用迷宮式結(jié)構(gòu)既保證了不漏風(fēng)又可以在空氣預(yù)熱器外部進(jìn)行密封間隙調(diào)整。熱端和冷端靜密封為雙側(cè)密封,可實(shí)行完全焊接密封,既減少了漏風(fēng)又提高了使用壽命。1.4密封間隙控制采用雙列向心滾子球面軸承,其結(jié)構(gòu)可隨轉(zhuǎn)子熱脹冷縮而上下滑動(dòng),密封間隙控制在合理值范圍內(nèi),降低漏風(fēng)。導(dǎo)向軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,更換、檢修方便,配有潤(rùn)滑油冷卻水系統(tǒng),并有溫度傳感器接口。1.5主傳動(dòng)電機(jī)無(wú)線開(kāi)關(guān)中心傳動(dòng)方式使軸向密封成為連續(xù)密封,減少漏風(fēng)。每臺(tái)預(yù)熱器配有一套中心傳動(dòng)裝置,包括主、備用電機(jī)和手動(dòng)盤(pán)車裝置,電機(jī)配備變頻調(diào)速啟動(dòng)裝置,實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、無(wú)級(jí)變速。當(dāng)主傳動(dòng)電機(jī)發(fā)生故障時(shí),能自動(dòng)切換備用電機(jī)投入運(yùn)行,確保預(yù)熱器不停轉(zhuǎn)。一旦停轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警。傳動(dòng)裝置減速機(jī)齒輪全部為硬齒面,體積小、重量輕,安裝調(diào)整方便,運(yùn)行可靠。1.6不破壞徑向密封片轉(zhuǎn)子外緣密封角鋼處設(shè)有一平法蘭,在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加平整,可不破壞徑向密封片;密封角鋼外圓也加工,保證了其圓度(跳動(dòng)量在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)),從而保證了旁路密封間隙在合理值范圍內(nèi),提高了旁路密封片與密封角鋼的密封效果。1.7燃煤機(jī)組冷端平均壁溫傳熱元件及盒均制成較小的組件,熱端、中間層、冷端傳熱元件盒安裝和檢修時(shí)全部從側(cè)面裝入和抽出,而且體積小、重量輕,安裝、更換非常方便。按美國(guó)ABB-API公司空氣預(yù)熱器運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),制訂了冷端平均壁溫導(dǎo)則。對(duì)燃煤機(jī)組,推薦最小冷端平均壁溫,即任何工況下的冷端平均壁溫高于68.3℃,冷端傳熱元件的壽命可大于50000小時(shí)。定期合理地使用水清洗和吹灰器,使傳熱元件保持清潔,防止酸性沉積物對(duì)傳熱元件的腐蝕,降低煙風(fēng)阻力,可以使漏風(fēng)大大降低。11選擇傳熱元件的板形式根據(jù)煤質(zhì)灰分成分的分析,通過(guò)程序計(jì)算,確定合理的傳熱元件板形,既能保證換熱性能,又能避免積灰及腐蝕的發(fā)生。21冷端熱件材料的選擇選用耐低溫腐蝕的CORTEN鋼制造或脫碳鋼鍍搪瓷,提高了傳熱元件的使用壽命。1.8機(jī)構(gòu)控制部分大型預(yù)熱器可采用漏風(fēng)控制系統(tǒng)。熱端剛性可調(diào)扇形板配有自動(dòng)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)子徑向密封片間隙的漏風(fēng)控制系統(tǒng),該密封間隙可控制在±0.5mm內(nèi)。其提升機(jī)構(gòu)為擺桿式,執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)功率小,機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用可靠。其控制部分采用進(jìn)口可編程序控制器。轉(zhuǎn)子位置傳感器同時(shí)采用無(wú)接觸電渦流傳感器、溫度傳感器、電流傳感器實(shí)現(xiàn)溫度控制、位置控制和電流保護(hù)多路控制,互為保護(hù)。提高了該系統(tǒng)的安全運(yùn)行可靠性。可使漏風(fēng)控制系統(tǒng)100%長(zhǎng)期投入。同時(shí)轉(zhuǎn)子外緣密封角鋼處設(shè)有一平法蘭,在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加平整,密封間隙容易控制,使熱端密封間隙控制在2.5±0.5mm。漏風(fēng)控制系統(tǒng)常用于28.5#以上預(yù)熱器。缺點(diǎn)是運(yùn)行不穩(wěn)定,維護(hù)費(fèi)用高。2預(yù)熱器運(yùn)行情況從上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹可以看出,半模式雙密封結(jié)構(gòu)與全模式雙、三密封結(jié)構(gòu)的預(yù)熱器減少了預(yù)熱器的漏風(fēng)和工地焊接的工作量及傳熱元件的