无锡科力电力设备有限公司的技改方案（续）

漏风的机理及其规律

容克式空气预热器主要有筒形转子和外壳组成，转子是运动部件，外壳是静止部件，动静部件之间肯定有间隙存在，这种间隙就是漏风的渠道。空气预热器同时处于锅炉岛烟风系统的进口和出口，空气侧压力高，烟气侧压力低，二者之间存在压力差，这是漏风的动力。由于压差和间隙的存在造成的漏风称为直接漏风。还有一种漏风叫做携带漏风，是由于转子内具有一定的容积，当转子旋转时，就像水车一样，必定携带一部分气体进入另一侧。

携带漏风量的计算公式为


式中：Δ V xd 为结构漏风量， m 3 /s;D 为转子内径， m ； d 为中心筒直径， m ； n 为转子旋转速度， r/min ； y 为转子内部金属所占容积份额； h 为转子高度， m 。

携带漏风是容克式空气预热器的固有特点，是不可避免的。由公式看出，携带漏风量与转子内容积及转速成正比，为了降低结构漏风量，在满足换热性能的前提下，尽量选择较低的转速，因为在转速大于 1.5 r/min 时，提高转速对传热不再有益；转子内尽量充满传热元件，增加金属所占容积份额，提高 y 值，即转子高度不要留有太多的剩余空间。

直接漏风

携带漏风量占预热器总漏风量的份额较少，空气预热器的漏风主要是直接漏风，直接漏风量的计算公式可以按如下方法推导出来。把空气侧和烟气侧视为两个一壁之隔的充满气体的无限大容器，空气通过间壁上的微小间隙泄露到烟气侧，如图 1 ，根据粘性流体的伯努利的方程得到


式中： Z 1 、 、 Z 2 为位置水头，对气体而言， Z 1 ， Z 2 可以忽略不计； V 1 、 V 2 为容器内自由面的速度， V 1 ≈ V 2 ，可以忽略不计。所以

式中： P A 为空气侧压力， P a ;P G 为烟气侧压力， P a ; ρ为空气密度， Kg/m 3 ;g 为重力加速度； h ψ 泄露阻力，具有长度单位， m.
式中： V 为泄露气体流经间隙时的速度， m/s;5 为阻力系数

转子热变形量取决于转子的半径和高度以及空气和烟气的进出口温度。图 1 示出转子热变形的各个几何形状和变形量。各个变形量的计算分别简述如下：



根据流速、流量、流通截面积之间的关系，有

V=Q/F
式中： Q 为单位时间内泄露的气体量（体积）， m 3 /s ； F 为间隙面积，㎡。

由公式（ 5 ）、（ 6 ）得到



国际上习惯于用单位时间内泄露的气体质量 G 来表示漏风量，则

G= ρ 。 Q

称之为泄露系数，则

这就是空气预热器漏风量的基本计算公式，式中Δ P 为空气侧与烟气侧的压力差，该式与美国 ABB-APC 公司提供的计算公式形式是一样的，公式中气体密度ρ是基本不变的，因此，影响漏风的主要因素是：系数 K ；间隙面积 F ；空气侧与烟气侧之间的压力差Δ P 。本公式适用于回转式空气预热器的径向密封，转向密封，静密封和中心环向密封。

1.4 漏风因素的分析及对策

由公式（ 8 ）看出，漏风量与泄露系数 K 、间隙面积 F 、空气与烟气的压力差Δ P 的平方根成正比，要降低漏风量，就必须降低 K ， F ，Δ P 值。
2. 空预器密封技术的改造
2.1 锅炉负荷对漏风率的影响

因为空预器漏风主要与泄露系数 K 、间隙面积 F 、空气与烟气的压力差Δ P 有关。当锅炉负荷降低的时候，送风机的出力也将降低，这时假设锅炉负荷降低到 50% ，风机的负荷是 50% 、泄露系数 K 、间隙面积 F 不变，空气与烟气的压力差Δ P （一次风与烟气侧冷端压差）也将减小（ 2000 P a ＜Δ P ＜ 7000 P a ），Δ P 取 4500 P a 。根据公式（ 8 ）可以得出漏风量 G1 ，当满负荷Δ P 取 7000 P a ，可以得出漏风量 G0 。半负荷的漏风率 AL1 ：
AL1=G1/Q 总

2 Q 总 1 = Q 总


Δ P 取 4500 P a


满负荷的漏风率 A
AL=G0/ Q

满负荷的漏风率 AL

AL=G0/ Q 总


Δ P 取 7000 P a


式中 Q 总 是满负荷时的送风量， Q 总 1 是半负荷时的送风量

通过以上比较可得出负荷时的漏风率要比满负荷时候高 1.6 倍。从上面的结论可以说明当锅炉负荷降低将使空预器的漏风率显著提高。

双道密封的技术特点
可以有效减小漏风间隙面积 F ，根据 这个公式可知如果 F 减小，其他条件不变， G 也将减小。所以有效地控制漏风间隙面积将有效的减小锅炉低负荷时的漏风率
2.2 空预器漏风对风烟系统的影响

空预器漏风严重，导致一次风压降低，为了防止一次风管堵管，只好增大一次风机挡板开度，增加了一次风机和送风机的出力。一次风和二次风大量的漏到烟气中，增加了引风机的出力。有些电厂甚至导致两台引风机入口挡板门运行时处于全开的被动局面，不仅造成电厂本厂用电上升，而且还造成机组满负荷运行时引风机调节余量不足，制约运行人员进行燃烧调整，影响机组出力。同时炉内燃烧所需氧送不进去，影响机组的安全运行。由于漏风严重，烟气温度降低，空预器受热面腐蚀和堵塞较严重，锅炉热效率降低，这些都将影响机组的安全经济运行。另外对于燃煤机组在一些情况下由于排烟量增加或磨煤机中的干燥风量不足，也会导致整个机组的出力下降。
空预器的漏风问题严重影响电厂的经济运行，有时甚至威胁锅炉的安全运行，故对空预器原密封系统进行有效的技术改造已刻不容缓。

2.3 #### 电厂空预器设备的基本情况

#### 电厂空气预热器由 技术进行设计进行制造的容克式空气预热器。转子直径 ㎜。空气预热器密封系统，由热端自动跟踪系统及可调节热端扇形板组成；冷端静态可调节扇形板与密封片组成；由旁路密封和轴密封串联组成的轴向及周向密封系统。

热态运行时，由于转子内部存在热交换，上部平均温度高（约 350 0 C 左右）下部平均温度低（约 90 0 C 左右）。同时由于金属的弹性模量在冷态和热态的变化，使空预器的转子产生“蘑菇状”变形。此处转子还会产生轴向膨胀以及下梁向下弯曲变形。即使冷态时密封间隙正确的调整好。由于空预器已运行多年，整个转子的应力分布变化，自动跟踪系统由于工作环境恶劣，不能良好的工作，使得空预器漏风增大。目前漏风率在 12%-15% 之间，对整台机组的经济性产生一定的影响。根据具体情况，保持原有分仓，去除普通密封片，采用我公司特别为适应空预器内部工作环境研制的双道密封来解决现有空预器密封件易腐蚀变形的问题。

3. 电厂空预器密封改造技术方案

3.1 ．径向密封改进
将原 X 分仓改为 X 分仓，即在原两块径向隔板中间增装一块完整的径向隔板，在增装的隔板上、下端安装径向密封片，即将转子原 X 分仓改为 X 分仓，从而确保空预器在任何时间均有不少于二道径向密封片与扇形板形成密封付，在径向密封区存在稳定的中间仓，使其在二道密封片之间形成一压力流体来隔绝正压空气和负压烟气，使其减小密封片两侧间的压差，从而降低了空预器的直接漏风。

冷端传热元件支承栅架按 X 分仓要求重新制作。为降低支承栅架的磨损，确保新制作的传热元件外形尺寸的正确性。支承栅架材料采用 Corten 。原支承栅架的磨损与原传热元件外形尺寸过小有关，使传热元件与径向隔板之间的间隙过大，传热元件堵塞后，该处烟气流速过高而造成支承栅架加速磨损。
3.2 ．径向静密封改进

热端和冷端扇形板侧密封（静密封），将原单侧密封改为双侧密封。由原来的滑板式结构改为迷宫式结构，在冷端扇形板与中间梁之间再加装一道 U 形密封片，提高径向静密封效果。待径向密封间隙调整完毕后，将静密封进行密封焊；或待热态运行一个检修期后，当确认径向密封间隙为最佳值时，可在停炉检修时根据需要，决定是否要将静密封进行密封焊。消除扇形板内端和中心密封盘之间的间隙，对扇形板外端弹性密封档板进行消缺。

3.3 ．冷端径向密封改进：

根据该空预器冷端支承的热态变形原理，扇形板内侧间隙为 0 ，外侧按转子热态时蘑茹状最大变形量而预留一个间隙值，根据机组平时实际运行的参数，计算出转子在热态蘑茹状变形的曲线，然后将冷端径向密封片安装成与转子热态变形相反的曲线，使原来曲线与直线的常规密封方式改成两条直线密合，减少冷端泄漏面积。
冷端有三道密封。并改进径向密封片与 T 形钢的配合，从而提高旁路密封的效果


3.4 ．轴向密封改进：

在原二道轴向密封密封片中间（对应转子径向隔板分仓处）增加一道轴向密封片，在上、下两端“ T ”字钢处增加补隙片，确保空预器在任何时间均有不少于二道轴向密封片与轴向园弧板形成密封付。轴向静密封由原来的单侧密封改为双侧密封。待轴向密封间隙值调整完毕后或待热态运行一个检修期后进行密封焊接。



3.5. 在围带销轴内侧加装档板 ：



3.6 ．导向端中心密封改进
为改善空预器导向轴承和空预器现场的工作环境，消除热端中心漏风和漏灰问题，满足环保要求，确保导向端轴与上连接板结合处在一个大修期内不漏烟灰。在导向端轴与上连接板结合处，加装一个机械密封装置

.7 ．支承端中心密封改进：

为改善空预器支承轴承和空预器现场的工作环境，消除中心漏风和漏灰，满足环保要求，确保支承端轴与下连接板结合处在一个大修期内不漏烟灰。拆除原气密封装置，在原气封装置的部位改装一个机械密封装置。消除密封盘偏心，确保密封间隙均匀。
3.8 ．传热元件：

冷热端传热层元件根据贵厂技术要求制作

3.9 ．传动围带组件：

整套传动围带更换或围带销轴更换，围带销轴的材料采用 50Mn, 提高围带销轴工作表面硬度和深度，延长围带销轴的实际使用寿命。制作新的大齿轮。



3.10 ．质量保证

当空预器的运行参数符合原设计要求时，自空预器改进后至一年内漏风率≤ 6 ％。投运一年后至一个大修期内，保证空预器的漏风率≤ 8 ％。

具有明显的经济效益。经电厂改进后初步计算空预器空密封系统的改造费用，仅辅机单耗一项的节省，半年至一年内就可收回投资
4. 节约费用的计算及备件费用的说明

4.1 通过双道密封改造可得到的收益
节煤收益 :

一般 300MW 机组漏风下降 10% ，可节煤 1.2% ，本次改造的降低漏风率 7% ，则年节煤收益：
q=300MW × 6000 小时× 3 克× 10 -6 × 450 元 / 吨 =243 万元

可使引风机减少电流 9 × 2=18 A

二次风机减少电流 6 × 2=12 A

一次风机减少电流 4 × 2=8 A

合计降电流 38 A

W=7000 小时× × 6.3kv × 38 A × cos φ =2612237kwh

cos φ =0.9

每度电按 0.35 元计算

Q=2612237 × 0.35=91 万元

年节约费用合计： 334 万元