关于回转式空预器漏风问题的分析及防治措施

潘秋洪

摘要：空预器是火力发电厂锅炉设备中的重要组成部分，它是一种利用锅炉尾部烟气的热量来加热燃烧所需空气，以提高锅炉效率的热交换装置。本文主要介绍了回转式空预器的工作原理，同时对空预器的漏风现象进行分析，并提出了相关防治措施。

关键词：回转式空预器 漏风 防治措施

一、前言

中国是电力生产与消费大国，年发电量位居世界第二位，而电力工业生产的可持续性发展和节能降耗的大力提倡，对电厂经济、高效的运行提出了更高的要求。空预器作为火电厂的重要设备之一，其运行效益对整个发电作业起着举足轻重的作用。

近年来，我国新建的大型、超大型火电机组基本都采用回转式空预器，它具有传热密度高、结构紧凑、耐腐蚀、寿命长、运行费用低等优点。但由于回转式空预器的先天结构决定其不可避免的存在不同程度的漏风情况，大部分漏风率在10%左右，也有部分空预器的漏风率在20%以上。空预器漏风使得送风机、一次风机和引风机的出力大增，增加了能耗。严重时，造成送入炉膛的风量不足，导致锅炉低负荷运行，影响机组安全、经济、稳定的运行。因此，对漏风控制的研究是一项十分重要的课题。以下就回转式空预器漏风问题展开探讨。

二、回转式空预器的工作原理

回转式空预器按仓位划分为：三分仓、四分仓；按动、静部分划分为转子旋转式、风罩旋转式。目前通常采用的是受热面旋转（转子旋转）式预热器，该类型代表是三分仓容克式空预器。预热器主要部件有：转子（受热面布置其上）、主轴与轴承装置、传动装置、密封装置、罩壳五大部分。

容克式空预器密封装置配有径向密封，圆周旁路密封和轴向密封。径向密封通过布置在烟气与空气通道之间密封区的扇形密封板来实现，上部扇形密封板内侧支撑在上轴；下部径向密封板由于转子特定变形，只要冷态预留适当的密封间隙，热态时间隙自然闭合。圆周旁路密封是通过布置在上下封板的圆周方向，与转子圆周方向的密封圈形成密封，其密封间隙在热态时是闭合的。轴向密封布置在与径向密封相对应的转子与外壳之间的通道中，它有效阻挡从圆周方向的空气漏向烟气。

三、空预器本体漏风检测

容克式空气预热器动、静部件之间存在间隙是漏风渠道。因为空气侧压力高，烟气侧压力低，二者之间存在压差，便是漏风动力。压差和间隙两者造成的漏风称为直接漏风。另一种携带漏风，是由于转子内具有一定的容积，当转子旋转时，必定携带一部分气体进入另一侧形成的漏风。漏风成因基本是受热面、密封部位磨损或转子、密封面热变形等情况。与汽机侧真空检漏不同，目前通过试验检测确定漏点位置尚不可能；但许多情况下可以通过检测漏风，并采用排查、对比方法大致确定漏风位置。通常空预器进出口烟道设计有氧量监测点。一般情况下，空预器作为锅炉侧重要辅机需定期进行漏风测试：测试采用高精度氧表同步监测预热器进/出口烟气含氧量，再进行汇总计算。当漏风超标时，可分析烟风系统辅机运行状况查找原因。

四、回转式空预器漏风问题分析及防治措施

（一）回转式空预器漏风问题的分析

回转式空预器是大中型电站锅炉常用的尾部换热设备，当前被国内300MW及以上燃煤机组锅炉普遍采用。但回转式空预器具有高漏风率的致命缺点。当过多的空气漏入烟气侧时，它不仅使送、引风机电耗和排烟损失增大，影响电厂的经济指标；有时还会因引风量不足而迫使机组降负荷运行，影响整个机组的安全、经济性。

（二）回转式空预器漏风防治措施

针对空预器漏风形成的原因及特点，主要研究如何最大限度地降低空预器直接漏风。直接漏风的原因是：（1）空气侧压力高，烟气侧压力低；（2）二者之间存在压力差和动静部件之间存在漏风间隙。所以漏风防治的具体措施有以下几点内容：

1、减小径向漏风：空预器在热态下，热端温度高，转子径向膨胀大，冷端温度低，径向膨胀小，同时中心轴向上膨胀热端相对膨胀多，转子形成蘑菇状变形，从而导致大量漏风。在大型火电机组中，径向漏风约占总漏风的60%～70%，而径向热端漏风又占径向漏风总量的50%，因此径向漏风是回转式空预器密封不严造成漏风的主要问题。对径向漏风可采取以下措施：

（1）对空预器的热端，除了增加径向密封板片外，在热端径向密封片的上方，设置可弯曲扇形板控制系统，动态跟踪转子变形，以隔离烟气和空气，从而达到消除漏风的目的。对冷端径向密封也采用径向密封片，这与热端径向密封结构相近。但其扇形板不弯曲、不可调，所以常采用冷态预调的办法，使转子在热态变形后仍可获得满意的密封间隙。

（2）冷热端径向密封片可采用双径向密封系统。就是任何时候都有两道径向密封片与扇形板相接触。由于径向漏风是由于空气侧和烟气侧存在的压差造成，在工况相同，漏风间隙也相同的情况下，采用双密封结构，空气先由空气侧泄漏到过渡区，再由过渡区泄漏到烟气侧，就可以把泄漏压差降低一半，漏风率降低30%左右。

（3）从本体结构入手，采用变形较小的副转子结构；采用柔性可自动弯曲扇形板结构，在温度变化时，扇形板本身随温度的变化自动变形，以适应转子的热态变形，从而保证密封间隙。该方法对扇形板的材料及结构有特殊要求，目前国内几乎没有应用。

2、减小轴向漏风：由于轴向密封间隙调整不合理，不能适应转子不规则蘑菇状变形，会造成轴向漏风。密封间隙偏小处.易造成密封部件的磨损，间隙偏大处漏风增大。采用和冷端径向漏风相同的处理办法。在冷态时进行轴向密封调整，使在转子热态变形后仍可获得满意的密封间隙；并根据安装数据时常进行调整，停机时进行检查，发现间隙超标，及时调整。同时，可以采用双轴向密封片，使任何时候都有两道轴向密封片与轴向密封板相接触，从而可以减小漏风。

3、减小其它部分漏风：对静密封，可采用双静密封片，在扇形板和轴向密封板两侧都布置双静密封，这样可以减小空气向烟气侧泄漏，还可以防止空气从导向端轴处向外泄漏，减轻空气密封装置的负担。中心筒密封是静密封的一部分，采用双静密封片也可大大降低中心筒漏风。对冷端旁路密封及扇形板静密封，也要时常检查，坚持损坏后及时更换的原则。同时按照冷热端预留间隙数进行调整，使用旁路密封片坚持二片叠叠交叉形式进行安装。

4、减小堵灰的影响：空预器，特别是低温段换热元件，由于低温腐蚀等原因，容易造成换热元件积灰、堵灰严重。流道堵塞，会增大流通阻力，造成空气侧与烟气侧压差增大，从而加剧漏风。因此要减小空预器的漏风，还必须结合空预器防止腐蚀、堵灰的具体措施。处理堵灰的有效办法有：尽量减少空预器的低温腐蚀，防止低温腐蚀与堵灰的相互影响；采用合理的吹灰方式，对空预器定期进行吹扫，大修中认真清理波形板中积灰，使受热面保持清洁；在不影响换热效果的前提下，改变空预器内波纹板的配置方式，使气流分布均匀；恰当增大波纹板的间隙，也能达到防止冷端受热面积灰和堵塞的目的。

五、结束语

空预器漏风严重影响锅炉运行的经济性，造成电厂机组的供电煤耗增加，能源的浪费，降低空预器漏风率，成为火力发电提高机组运行经济性和节能减排的一个重要环节。本文通过介绍分析我国目前火力发电厂空预器的运行状况及工作机理，并针对空预器的漏风产生原因提出了相应的解决措施，从而提高了锅炉设备的运行效益，为企业创造更大利润。

参考文献：

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