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1、山东电力技术 2 0 0 8年第5期(总第1 6 3期) S H A N D O N GD I A N L I J I S H U 0引言 华 电 潍 坊 发 电 有 限 公 司3 3 0 M W发 电 机 组 1 0 2 5 t / h锅炉是由东 方 锅 炉 厂 设 计 制 造 的D G- 1 0 2 5 / 1 8 . 2 - 4型亚临界、 中间再热、 自然循环汽包 炉, 于1 9 9 3、1 9 9 4年投入运行。空气预热器为容壳 三分仓回转式预热器。该设备原设计采用“ 自动跟 踪转子蘑菇状变形, 自动调整密封间隙” 的密封技 术来降低漏风率, 设计漏风率为1 0 %, 当年不大于 1
2、2 %。由于跟踪系统及密封系统可靠性差、 投入率 低, 因而设备漏风率长期超标, 平均在1 4 % 1 8 %之 间。2 0 0 2年空预器设备进行“ 双密封” 技术改造, 改 造后设备漏风率为8 %,平均漏风率在9 % 1 2 %之 间。 在每个检修间隔中, 由于空预器的密封装置随 着运行时限逐渐变差, 漏风率逐渐增加, 平均漏风 率始终较高, 经常发生预热器堵灰, 并导致锅炉热 效率降低, 风机厂用电增加, 甚至造成风量不足, 影 响锅炉的安全经济运行。 1回转式空预器密封装置存在的问题 目前的回转式空气预热器密封装置主要采用 机械式密封技术,无论采用那种机械式密封方式, 其原理都是尽量减
3、小动、 静密封间隙, 增加空气从 送风侧( 高压侧) 向烟气侧( 低压侧) 的流动阻力, 从 而保持较低的设备漏风率, 同时还要做到长期连续 运行的稳定、 可靠。 空预器内的温度分布状态造成转子的蘑菇状 热变形, 空预器的密封状态与其转子的热变形状态 有密切的关系。在转子的理论变形状态下, 空预器 的密封装置设计具有一定的规律可循。 经过多年的检修和运行观察, 发现回转式空气 预热器的机械密封装置存在一些问题。 (1) 转子发生规律性热变形的同时, 还存在非 规律性偏转的趋势。该偏转表现出两种状态。其一 是以上部导向轴承为中心点, 下部出现圆锥式轨迹 旋转; 其二是转子的旋转朝某一方向偏斜过大
4、。这 些均造成已调整好的动、静密封间隙的磨损及碰 回转式空预器密封回收技术的应用 T h e A p p l i c a t i o no f G y r a t o r y T e c h n o l o g y i nH o wt o S e a l A i r P r e h e a t e r a n dR e c e i v e t h e L e a k i n g A i r 侯德安 1 ,燕守志 2 ,刘升刚 1 (1 .华电潍坊发电有限公司, 山东潍坊2 6 1 2 0 1; 2 .东方发电设备工程技术有限公司, 四川自贡6 4 3 0 0 0) 摘要: 针对华电潍坊发电公司
5、锅炉空气预热器密封装置的技术改进, 提出了原有机械式密封结构存在的问题, 介绍了 预热器漏风回收技术的密封原理和应用情况, 说明了回转式空气预热器密封回收技术可以提高锅炉热效率, 节约厂 用电。 关键词: 锅炉; 空气预热器; 漏风回收 A b s t r a c t : A i m i n g a t t h e t e c h n i c a l i m p r o v e m e n t o nb o i l e r a i r p r e h e a t e r s e a l e q u i p m e n t i nH u aD i a nWe i F a n gP o w e r
6、 C O . , p u t f o r w a r ds o m e s h o r t c o m i n go f t h ef o r m e r m e c h a n i c a l s e a l s e t , i n t r o d u c et h et h e o r yo f a i r p r e h e a t e r a i r l e a ka n dc a l l b a c k a n dt h ea p p l i c a t i o no nt h i s , d e t a i l t h eg y r a t o r ys e a l a n dc
7、a l l b a c kt e c h n o l o g yo na i r p r e h e a t e r c a ni m p r o v eo nb o i l e r h e a t e f f i c i e n c y , s a v e t h e a u x i l i a r y p o w e r . K e yw o r d s :b o i l e r ; a i r p r e h e a t e r ; a i r l e a ka n dc a l l b a c k 中图分类号:T K 2 2 3 . 3文献标识码:B文章编号:1 0 0 7 - 9 9
8、 0 4 ( 2 0 0 8 ) 0 5 - 2 7 - 0 3 2 7 2 0 0 8年第5期(总第1 6 3期) 山东电力技术 S H A N D O N GD I A N L I J I S H U 撞, 密封体系破坏。 (2) 空预器下梁随着运行年限的增加, 有下挠 变形的趋势, 下梁的挠变形, 引起转子的下沉, 这也 造成已调整好的动、静密封间隙的磨损及破坏, 造 成漏风逐渐增大。 (3) 由于运行工况的频繁变化, 加上制造、 安装 的困难, 随着机组容量的增大, 空预器的直径和重 量也跟着加大,转子的非规律性偏转愈加严重, 使 得机械密封装置难以跟踪其变化, 无法保持较小的 动、
9、静间隙, 造成密封效果大大变差。 因此, 单靠机械密封技术, 虽能适应空预器恶 劣的运行工况, 但无法满足进一步减小设备漏风率 的要求。 2空预器密封回收技术 空气预热器密封回收技术是在原来的机械式 密封结构的基础上进行改进,增加漏风回收装置, 形成机械密封和漏风回收相结合的新型密封技术。 2 . 1密封原理 空预器一、 二次风侧与烟气侧的压力差导致空 气从风侧向烟侧泄漏。 密封回收技术是在空预器内 部建立立体的封闭密封机构, 泄漏的大部分空气经 过密封区进入回收区再进入炉膛, 大大减少了空气 从风侧向烟侧的泄漏。 该系统在回收区形成微负压 状态, 将泄漏的空气在回收区内回收, 再输送到二 次
10、热风箱再利用, 从而达到消除漏风、 提高锅炉运 行经济性的目的。 漏风回收系统回收量的调节是由 D C S系统组态后的逻辑来控制, 确保空预器设备漏 风率随机组负荷的变化自动调节并保持在受控范 围内。 该技术的创新在于既采用能够适应恶劣工况 的机械密封进行 “ 堵” ,又利用流体运动规律进行 “ 疏” ,以流体运动控制来代替复杂的机械运动, 疏 导出的热能又可以继续利用, 有助于锅炉系统的节 能、 降耗, 而且结构设计简单可靠, 操作维护方便。 2 . 2系统构成 空预器漏风回收式密封系统由机械密封机构、 漏风回收装置和自动控制系统三部分组成。 (1) 机械密封机构 该机构与以往的机械密封装置
11、大致相同, 是由 轴向密封、 径向密封和固定密封装置及支撑件等组 成。 转子运行时, 转子径向密封片与热端和冷端扇 形板面构成径向密封区, 转子轴向密封片与轴向圆 弧状密封板构成轴向密封区。由于密封片的阻碍, 空气经过时的压力、 流速衰减从而起到密封作用。 固定密封装置是冷、 热端扇形板和轴向密封装 置等固定于设备内的重要联接件。 不仅在设备内彻 底隔绝空气侧与烟气侧, 使泄漏空气只能通过密封 转动副中的密封区流向烟气侧,而且还吸收冷、 热 端扇形板和轴向密封装置的热膨胀量,确保由冷、 热端扇形板和轴向密封装置所组成的刚性密封机 构的热稳定性和密封性能。 与以往的机械密封装置不同的是转子密封片
12、 与密封面围成的密封区空间同时也是漏风回收区, 在回收区的密封面上开设回收渠道, 收集漏入的空 气, 由此形成炉内回收区。 (2) 漏风回收装置 漏风回收装置由上述炉内回收区和外部回收 装置组成。外部回收装置主要由回收风机、 变频控 制器、 汇集联箱和联接管道组成。 (3) 自动控制系统 自动控制系统主要由漏风回收装置部分的压 力、温度和流量测量装置和管道流量调节门组成。 自动控制按逻辑要求在D C S系统上组态,因而系 统不设控制柜。 控制系统是密封回收体系中的控制 中枢, 其可以随锅炉负荷的变化而自动调整漏风回 收量, 使设备漏风率始终保持在合理的范围内。 3空预器密封回收技术的应用 3
13、. 1设备改进方法 由于漏风回收式密封系统结构比较简单, 设备 改动较少。2 0 0 6年4月在华电潍坊发电有限公司1 号锅炉的空气预热器上实施该技术, 主要进行以下 2 8 山东电力技术 2 0 0 8年第5期(总第1 6 3期) S H A N D O N GD I A N L I J I S H U 设备改进: (1) 在炉内拆除设备内原密封组件, 更换带有 密封回收功能的密封组件。 转子方面更换具有密封 功能的轴向、 径向、 旁路等密封片。 (2)增加炉外密封回收装置和自动控制系统, 根据逻辑,系统上增装各类信号取样点及D C S系 统组态。 3 . 2设备应用情况 设备改进后, 经过
14、系统冷、 热态性能调整试验, 1号锅炉空气预热器密封回收系统投入正常运行。 (1) 空气预热器漏风率试验 2 0 0 6年1 1月由西安热工研究院在1号锅炉 空预器进行漏风率试验。试验结果如下: 机组在3 0 0 M W负荷,回收系统不投运时, 空 气预热器的平均漏风率为8 . 4 3 %; 漏风回收系统投 运时, 空气预热器平均漏风率为2 . 3 1 %。 机组在2 4 0 M W负荷, 回收系统投运时, 空气 预热器平均漏风率为2 . 6 3 %( 表1) 。 一年多的运行证明采用空预器密封回收技术 后, 无论锅炉负荷如何变化, 空预器漏风率始终可 以控制在3 . 5 %以下。 (2) 经
15、济效益分析 经济效益主要表现在两个方面, 一是由于排烟 中的漏风量减少, 减少了锅炉排烟热损失, 同时可 以提高空气预热器的传热效率, 这些都可以提高锅 炉热效率; 二是减少了送、 引风机的风量和烟气量, 虽然增加了漏风回收风机, 但是回收风管路长度远 小于送风和引风管道的长度, 同时增加一台小风机 减少了两台大风机的负荷, 因此风机厂用电消耗量 是下降的。 在3 0 0 M W额定负荷工况下进行密封回收系 统不投运与投运期间的锅炉热效率测试表明, 锅炉 热效率由9 0 . 5 %提高到9 0 . 8 %, 提高约0 . 3 %。 机组满负荷时, 在空预器密封回收系统停运期 间, 送引风机总电
16、功率为4 4 5 8 k W; 空预器密封回 收系统投运后,送引风机总电功率为4 1 6 3 k W; 密 封回收系统电功率1 2 9 k W; 总电功率下降1 6 6k W。 按机组年运行5 5 0 0 h计算,每年节约厂用电约9 0 万度。 4结论 密封回收系统投运后, 锅炉空气侧向烟气侧的 漏风量明显减少。锅炉排烟热损失减少、 风机厂用 电减少, 达到较好的节能效果。 另外, 回收的热风可以根据需要经系统旁路进 入空预器送风入口, 实现热风再循环, 起到暖风器 的功能。 在目前的设备基础上, 对漏风回收区的回收渠 道可以做进一步的优化, 提高回收区压力分布的控 制精度, 可以减少和避免烟
17、气的回收, 并进一步降 低预热器的漏风率。 华电潍坊发电有限公司锅炉空气预热器密封 回收技术的应用达到了锅炉的节能效果, 并有利于 减少预热器的积灰,提高了锅炉运行的安全可靠 性。 收稿日期:2 0 0 8 - 3 - 2 0 作者简介: 侯德安(1 9 6 6-) , 男, 高级工程师, 从事发电厂生产管 理工作。 表1空气预热器漏风试验结果 项 目单位漏风回收系统不投运漏风回收系统投运 机组负荷M W3 0 03 0 02 4 0 空预器编号/ABABAB 空气预热器进口氧量%4 . 7 44 . 5 94 . 5 64 . 4 75 . 7 85 . 7 5 空气预热器出口氧量%6 . 1 26 . 0 04 . 9 44 . 9 06 . 2 06 . 1 9 空气预热器漏风率%8 . 3 58 . 5 02 . 1 42 . 4 72 . 5 82 . 6 7 2 9