回转式空预器密封装置的节能改造

摘要：采用目前国内外比较先进的VDF技术，介绍了施工技术方案和本项目的特点，重新设计计算空预器各部分密封间隙,对空预器进行不可调、双密封改造，经过改造后漏风大幅度下降,提高了锅炉效率,机组带负荷能力明显提高,经济效益显著。
要害词：空气预热器　漏风　密封　改造　效益
1　项目实施的意义
华电国际十里泉发电厂2台1025t/h锅炉，各配套两台Φ10.32米容克式空气预热器，原设备系哈尔滨锅炉厂产品。空气预热器型号是：29-VI-（M），转子为模块式结构，二分仓布置，配有可调的热端漏风自动控制系统。即：热端扇形板可调，转子分为24个隔仓，依靠热端径向密封片、冷端径向密封片和轴向密封片各24道以及旁路密封片进行密封，为"单密封"结构。由于所配的漏风自动控制系统投入率低以及预热器本身安装、调试质量的原因，锅炉空预器漏风控制效果较差，漏风率指标距离考核指标差距大，影响经济运行。十里泉发电厂2台1025t/h锅炉自投运以来，空气预热器无论经过大修还是维护保养，与国内其他电厂同类型设备一样，漏风自动控制系统可靠性存在问题，虽经多次改进,但仍经常出现控制失灵，造成该系统投运率低，且在维护上颇费不少人力、物力和时间。空气预热器漏风率偏大，经查证，空气预热器漏风率最大时在12左右。
由于漏风率过高，导致一次风、二次风量不足，烟气量增加，使送、引风机电耗增加，排烟温度上升，排烟损失增加，造成锅炉燃烧不稳定、燃烧不充分，锅炉效率降低，同时还会引起空预器转子堵塞、腐蚀等一系列问题，严重时由于引风机裕量不足造成机组限负荷。
本项目的特点在于采用目前国内外比较先进的VDF技术，重新设计计算空预器各部分密封间隙，对空预器进行不可调、双密封改造，以达到降低漏风率、提高锅炉效率从而达到提高企业经济效益的目的。
2　节能改造的总体思路、质量标准和施工技术方案
2.1　总体思路
漏风率是空气预热器主要的技术经济指标之一，必须有效的加以控制。因为运行时温压差的存在，转子将发生蘑菇状变形，传统的控制方法是：采用可调的自动漏风控制装置来调整热端扇形板与转子之间的间隙，使机组在不同负荷工况下保持预定的间隙值，维持正常运行和漏风率设计值。但是，在实际使用过程中这种装置往往会出现动作不灵活或不动作，在长期运行过程中存在着可靠性差、易失控的问题，因此漏风率不能保持稳定，甚至装置失控后，启动保护装置，将扇形板自动提升到上限位置；或者当危及机组安全时，迫使运行人员将其提升到上限位置，在这种工况下运行，除了转子热变形量造成与扇形板间隙以外，又增加了一个提升量，造成漏风也随之增大。针对这种情况，我厂引进国外先进技术并加以研究和开发，结合实践经验将可调的密封改造为经过非凡设计的不可调亦即固定式密封；通过自行研发的计算软件将转子热态变形量预先计算出来，在安装时预留转子的变形间隙；且将原径向、轴向的单道密封改为双道密封等。上述主要改造技术简称为VDF。
VDF技术对空气预热器进行改造，有效地改善了锅炉的燃烧工况，提高了锅炉出力，送、引风机电耗下降，锅炉经济性明显提高。改造投资短期内即可收回，同时这项技术的实施可以保证漏风率指标在锅炉运行一个大修周期内基本保持不变。一次改造，长期受益。其综合经济性优于其它改造方案。
VDF技术改造的空气预热器由于取消了复杂的自动漏风控制装置，极大程度上减少了繁杂的维护工作量，比较彻底的解决了自动控制可靠性差，维护费用高的问题。同时采用非凡设计的固定密封，其最大优越性在于摒弃了扇形板、轴向板单侧（烟气）静密封滑片结构的缺陷，彻底解决以往静密封被磨穿易泄漏的问题，杜绝了"固有漏风"，它不仅是空气预热器改造的一大进步，其先进性和实用性已经在多家电厂得到了推广和认可。
VDF技术特点：
(1)具有国内外先进水平的空气预热器密封改造技术；
(2)漏风率低并且长期保持稳定；
(3)日常维护、检修工作量大大降低；
(4)节能降耗减少发电成本，经济效益明显，短期内收回改造投资；
根据空预器本身结构参数以及烟气、空气的热力参数，采用VDF专利技术，重新设计计算空气预热器所有密封间隙以及由此引起的对烟气侧、空气侧阻力、热交换情况的影响，更换烟气/一次风侧冷、热端扇形板以及轴向密封板并加宽一倍，调整各部密封间隙，改造中心密封筒，以达到降低漏风的目的。
2.2　施工质量标准
（1）冷、热端中心密封盘水平度≤0.4mm/m。
（2）径向密封板水平度≤0.4mm/m，且2块径向扇形板在同一水平面上，水平度≤2mm。
（3）轴向密封板与转子同心度≤3mm。
（4）各密封间隙计算确定值见附图1。
2.3　改造技术方案
2.3.1　根据十里泉发电厂的各项热力参数，按VDF设计和计算，重新设定空气预热器各部位（三向密封）冷态预留间隙值；
2.3.2　对每台空气预热器新设计、制作4块加宽的扇形密封板（以下简称大扇形板），冷端和热端各更换安装2块，分别布置于空气侧与烟气侧之间，其加宽部分分别覆盖空气侧、烟气侧。两台空气预热器共8块大扇形板；
2.3.3　加宽与大扇形板对应的轴向密封板，使原轴向板与大扇形板外弧吻合，两台空气预热器加宽4块轴向板；
注重：
受空气预热器结构设计的限制，在保证质量的前提下，通常改造设计是加宽轴向板而不是更换。
2.3.4　上述新设计制造的大扇形板与加宽后的轴向板，将满足VDF（双密封）要求；
2.3.5　设计、制作与更换热端、冷端扇形板的静密封固定板。在扇形板两侧与上、下横梁之间分别安装新的热端、冷端静密封固定板，静密封固定板的安装应在扇形板调整定位后进行。静密封固定板一端焊在横梁上，另一端与扇形板两侧筋板用螺栓紧固联接。两台空气预热器共计更换静密封板16块；
注重：
（1）在拆除原扇形板设备前，自动漏风控制系统应先行解列或拆除；
（2）扇形板固定之前，预先计算出扇形板与径向隔板之间距，固定后用密封片调整预留间隙，以满足转子的热变形；
2.3.6　设计、制作与更换轴向密封板的静密封固定板。轴向密封板经过适当调整，将其固定定位后，在轴向密封板两侧与空气预热器外壳之间安装新的静密封固定板。两台空气预热器共计更换静密封板8块；
注重：
在轴向密封板固定之前，同样预先计算出轴向密封板与转子外壳之间距，固定后用密封片调整预留间隙，以满足转子热变形。
2.3.7　三向（径向、轴向及旁路）密封片
（1）按照VDF技术，重新设计、制作三向（径向、轴向及旁路）密封片，并改造相应构件，予以全部更换；
（2）三向（径向、轴向及旁路）密封片的材质均采用考登钢。其厚度:径向、轴向为2.0mm，旁路为1.5mm。
2.3.8　空气预热器中心筒密封
更换新的中心筒密封环，安装调整后，使密封间隙符合原设计要求，以此改善和减少中心筒处的漏风。
3　项目节能改造的特点及创新点
3.1　特点
本项目采用加宽空预器扇形密封板、轴向密封板的方法来使空预器由原来的"单密封"结构变为"双密封"；目前也有一种技术通过将转子原来的24个隔仓重新分隔为48个隔仓来实现"双密封"。
采用扇形板加宽技术相对于"48隔仓"技术投资较少，结构简单，工程量比较小，改造工期短，但改造完毕后漏风率随机组的运行有较微小的增加（一个大修周期约增加1左右），并且由于部分烟气通道被加宽的扇形板覆盖，烟气通流面积减小，烟气阻力有微小程度的增加。但是与采用"48隔仓"技术比较，其投资大，改造工期长，维护费用也较增大。
相对于漏风跟踪控制技术而言，本技术具有漏风率低，漏风率易于保持不会很快升高，并且也降低了日常维护和检修工作量，降低了检修维护费用，其优点是显而易见的。
3.2　创新点
3.2.1　采用了目前比较先进的双密封技术。
3.2.2　解列了空预器漏风跟踪装置，扇形板由可调改为固定，同时建立了一种全新的转子热态变形数学模形，采用了一种崭新的计算方法对空预器转子的变形量进行计算，从而确定各部分密封间隙。
4＃6号炉空气预热器改造前、后的效益分析
4.1　节约了厂用电。空气预热器经过双密封技术改造后，机组在满负荷运行时，三大风机电流都明显减小，其中送风机、引风机、排粉机电流较修前综合下降了50A，节约厂用电量400Kwh,若机组全年运行5500小时，三大风机全年可节电220万KWh，假如按0.3元/KWh计算，折合人民币约66万元。
4.2　漏风率的降低和排烟温度的降低,提高了锅炉效率。扣除环境温度的影响,排烟温度平均下降7℃;空气预热器漏风的降低,使一次风、二次风有效地利用了排烟热量，使排烟热损失降低。正常运行中漏风率一般在12以上，本项目实施后，＃6号锅炉空预器漏风率由12降低至7，在一个大修周期内，可以保证其漏风率不超过8。锅炉效率提高0.74，煤耗降低2.58g/Kwh。假设6号机组全年发电量为15亿度电，可节约标准煤3870t，每吨煤按340元计算，每年可节约燃煤费用131.58万元。
4.3　空气预热器改造后，能够满足带满负荷所需风量，提高了机组带负荷能力，也解决了因锅炉缺氧燃烧而造成的燃烧不完全、飞灰可燃物含量高的问题，同时对防止水冷壁高温腐蚀也是有益的。
4.4　由于漏风率的降低，极大的减轻了烟气对烟道挡板的冲击腐蚀，有效的延长了三大风机电机及烟道挡板的寿命和检修周期，减少了检修维护量，节约了材料，降低了备品的库存量，年节约维护费用12万元，年节约检修费用40万元。
5　结语
通过对6号锅炉空气预热器进行节能改造，运行至今，空气预热器漏风率维持在8左右，综合上述几项节能效果看，其改造投入费用1年就可全部回收，收到了满足的效果，经济效益显著。
[参考文献]
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