四分仓回转式空预器一次风侧增加扇形板优化改造

（山西平朔煤矸石发电有限责任公司 山西朔州 036800）

0 引言

X 厂炉膛下部采用裤衩腿型结构将下炉膛一分为二形成左右2 个燃烧室，空预器采用四分仓回转式空气预热器。在运行过程中，2 台一次风机产生的冷一次风混合后进入空预器，换热后的热一次风通过2 个风道燃烧器进入布风板下的等压风室。由于2 股一次风经过空预器时进行混合，在调整炉膛左右侧床压的过程中，存在热一次风互相干扰的情况，容易产生偏床现象，不利于机组稳定长周期运行。因此，经过相关技术研讨后，拟对X 厂空预器的一次风进行改造，改造后一次风由混合变得各自独立，每台一次风机变频调整各自的风量，不仅对偏床的调整有利，而且可以达到节能降耗的目的。

1 设备现状

X 厂现有上海锅炉厂有限公司生产的1060/17.4-M802 型循环流化床锅炉2 台。每台锅炉主要由单炉膛、4 台高温绝热式旋风分离器、4 台U 型返料器、4 台外置式换热器、尾部对流烟道、四分仓回转式换热器、2 台风水冷渣器和2 台滚筒冷渣器等部分组成。采用岛式布置、全钢构架、紧身封闭、支吊结合的固定方式。

1.1 空预器现状

X 厂现使用的空预器为1-32-VI（Q）型四分仓回转式换热器。转子内径：13.492 m，热段层高度：1 m，热段中间层高度：0.775 m，冷段层高度：0.305 m。空预器出口烟气出口端布置有1 只伸缩式吹灰器，（ECR 工况时）空预器主要设计参数如表1所示。

1.2 一次风管网系统现状

2 台一次风机产生的冷一次风混合后进入空预器，换热后的一次热风离开空预器后分为并联的两路，经调节风门、风量测量装置进入风道点火燃烧器，最后分别进入炉底水冷风室。

2 空预器及一次风系统存在的问题

在运行过程中，2 台一次风机产生的冷一次风混合后进入空预器，换热后的热一次风通过两个风道燃烧器进入布风板下的等压风室。由于2 股一次风在经过空预器时进行混合，在调整炉膛左右侧床压的过程中，存在热一次风互相干扰的情况，容易产生偏床现象，不利于机组稳定长周期运行。

表1 空预器主要设计参数（ECR 工况）

3 改造方案设计

两侧一次风在空预器底部设有联络风箱，风箱中设置挡板门：正常运行时，挡板门关闭；当一侧风机故障时，挡板门打开，两侧一次风联通，不影响机组正常运行。在空预器一次风仓中间增加扇形板，将其一分为二，改原四分仓改为五分仓［1-2］，实现左、右侧床压各自调节的目的，见图1。

新增加的一次风仓隔板需做好径向密封和轴向密封。

4 空预器及一次风优化改造影响分析

4.1 改造后对传热的影响

式中：h 为蓄热板的高度，m；ρF为蓄热板的面积密度，m2/m3，取值空预器高温和中温换热段传热元件波纹为DU 系列，取值365，空预器低温换热段传热元件波纹为NF 系列［3］，取值326；CF为考虑转子的有效截面积被蓄热板充满程度的系数，可取0.8～0.99，文中取值0.85；fa为空预器每一扇形分隔仓的有效面积，此处按照转子型号及结构特性［3］，取值5.396；nr为空预器分隔仓的数目，取值24。

图1 空预器及一次风系统改造示意图

根据上述公式和数据，计算X 厂现有空预器的总传热面积为82 262 m2。参考同类型计算案例［4］一次风侧流通截面份额，计算一次风的传热面积为13 418 m2，一次风侧的角度为55°。如果增加扇形板，则占去7.5°，改造后的一次风的传热面积变为12 198 m2。在换热量不变的情况下，出口烟温将由138.6 ℃上升1.7 ℃，变为140.3 ℃，出口一次风温将由292.2℃下降4.7 ℃，变为287.5 ℃。

4.2 改造后对阻力的影响

预热器进口压力为炉膛总压降、布风板阻力、风道阻力、风道燃烧器阻力、调节风门阻力、预热器阻力之和，ECR 工况为20 780 Pa。

根据单密封片的特点，改造后对预热器阻力的影响约35 Pa；在进预热器前的共享风箱中间需加挡板，将通道分开，预热器出口的一次风道也需加装隔板分开热一次风道，彻底将原一次风分成2 支，分别进入2 台一次风机。若所加隔板的厚度不足以影响风道的通流面积，则改造后对风道阻力的影响按照41 Pa 估算，则改造后ECR 工况一次风预热器进口压力约为20 846 Pa。

4.3 改造后对漏风的影响

X 厂回转式空预器为容克室即受热面回转式。由24 块径向隔板将转子分隔成24 个扇形仓，每仓占角15°；热端采用压叠紧凑、传热面积较大的DU 型双面强化蓄热板，冷端采用NF型平板蓄热板。空预器的携带漏风较小，不超过1%。压差漏风是主要的漏风源，一般的压差漏风量公式如下：

式中：ΔV 为压差漏风量，m3/s；ΔP 为相邻两个仓之间的压差，Pa；ρ 为气体密度，kg/m3；K 为泄漏系数；F 为间隔面积，m2。

由于改造只发生在一次风仓，其余风仓不动，理论上压差为0，故压差漏风量忽略。

5 结论

（1）改造后的一次风的传热面积由13 418 m2变为12 198 m2，在换热量不变的情况下，出口烟温将上升1.7 ℃，出口一次风温将下降4.7 ℃。

（2）改造后对预热器阻力的影响约35 Pa，改造后对风道阻力的影响按照41 Pa 估算，则改造后ECR 工况一次风预热器进口压力约为20 846 Pa。

（3）改造后只是在一次风仓中间加了一个隔板，纵使隔板不严密，当左右两侧一次风压不同时，只会在整体一次风仓内部存在一次风漏风，对漏风率影响很小。

（4）改造后在共享风箱中的2 根一次风管之间布置连通管，分别连锁左右侧一次风机。当左侧风机故障时，关闭左侧故障风机的入口挡板门，同时联开共享风箱中的挡板门，由正常运行的另一侧风机鼓风。根据床压和负荷情况调整风机出口的挡板门，调整一次风的运行。