回转式空气预热器改造技术

江油发电厂回转式空气预热器是引进的法国STEIN工业公司1 004 t／h燃煤锅炉的配套产品，其型号为29VIT68／62，采用的是三分仓容克式。带有热端自动跟踪可调扇形密封挡板及冷端机械径向可调密封挡板和轴向机械可调密封挡板。在锅炉额定运行工况时设计漏风率为7．5％。
　　自1990年7号机组投运以来由于该厂运行中燃烧煤种发生了很大的变化，燃煤含灰率由原来的32．4％增加到现在的44．9％以上，有时高达47％。运行过程中空气带灰的现象严重，使原先设计的密封自动调节系统失灵，热端扇形密封板不能自动跟踪和维持转子的热变形间隙，造成扇形密封板磨损漏风量增大。此外，空气预热器冷端蓄热元件因长期运行腐蚀严重而堵灰，烟气阻力增大，更加剧了漏风。这就使得空气预热器漏风率升高到22％，有时高达28％（见漏风率曲线图1所示）。排烟温度由原来的130℃上升到151℃。对锅炉的安全经济运行构成了严重的威胁。

1　法国空气预热器的结构特点及分析
1．1　在原设计煤种额定工况时技术特性
空气预热器出口烟气流量：1 064 900 Nm3／h
空气预热器出口一次风流量：146 100 Nm3／h
空气预热器出口二次风流量：803 480 Nm3／h
烟气入口流量：364．33 kg／s
一次风入口流量：52．47 kg／s
二次风入口流量：293．41 kg／s
烟气入口温度：385℃
一次风入口温度：30℃
二次风入口温度：26℃
烟气出口温度：130℃
一次风出口温度：330℃
二次风出口温度：316℃
　　空气预热器转子外罩直径D＝10．32 m，内部隔仓为24等份。
　　转子运行转速：1．1 r／min
1．2　特点分析
　　引进的法国回转式空气预热器原来配备有漏风控制系统、可调节转子径向和轴向扇形密封挡板。热端扇形板是通过自动跟踪装置进行调节。冷端及轴向密封板是通过机械螺杆进行调节。在空气预热器外壳和可调密封板之间设置有滑片密封条。这些密封条是非常容易被腐蚀和磨损的，长时间运行后形成一条缝隙，使得空气和灰尘从扇形密封挡板背后流过。这样一方面形成了漏风，另一方面由于长期受灰尘积累的影响，导致了自动调节装置的卡涩，阻碍了扇形密封挡板的灵活动作，最终使密封跟踪系统安全失灵，对维护工作带来很大麻烦。巴蜀江油电厂回转式空气预热器的自动跟踪系统自投产以来就从未正常投入使用过。
　　另外，转子与挡板之间的距离是由传感器测得的，其间隙的大小与温度有关并受其影响。当空气预热器变冷时，转子向热端密封挡板方向移动，便发生摩擦，磨损密封条和扇形密封挡板；当下一次转子温度再次升高时，由于密封的受损产生了更大的间隙。如此循环往复，从而使漏风量增大。
　　因此，如何控制动、静部分之间的间隙，把现在实际漏风率降低到原来设计水平是应首先考虑的因素和改造的主要目标。
　　此外，消除空气预热器堵灰，改善锅炉尾部烟道设备的磨损状况，把排烟温度恢复到原来设计值，也是这次改造技术的主要目的。
2　改造技术原则
　　根据空气预热器结构特点上的不足和运行过程中漏风、磨损、堵灰、排烟温度高、锅炉效率降低的实际情况，首先提出改造技术的原则是：①尽量减小可能产生漏风的途径；②在关键部位增加密封数量；③减少漏风间隙；④改进密封形式，以便提高其效率和使用寿命；⑤改换空气预热器蓄热元件，消除堵灰。⑥经过以上技术改造使漏风率恢复到7．5％，并在4年内使漏风率≤9％，排烟温度恢复到130℃。
　　在以上原则下，选用了北京豪顿华工程有限公司的VN密封技术，对空气预热器采取了以下改造的技术措施：
　　（1）把原来空气预热器的单向可调密封改成固定式密封。取消了原来的密封自动跟踪系统。考虑到转子的热变形情况采用“双道密封”来提高空气预热器径向和轴向密封效果。由于改变了密封形式，增加了密封数量，使烟气流过迷宫式“双道密封”时，压差减小，流速降低，有效地抑制了漏风，使设备部件磨损减小，提高了密封挡板的使用寿命。
　　由于取消了可调挡板的自动跟踪系统，也就没有了电子元件传感器和执行机构的滞后和摆动问题。使减小漏风和维持漏风率得到了保证。
（2）把原来空气预热器24个隔仓改成48个隔仓。这样保证在转子转动的任一时刻都有两个密封条对扇形密封板起到密封的作用，从而有效的减少了二次漏风，降低了漏风量。
　　（3）按48隔仓的结构重新设计制造和更换了所有蓄热元件。考虑到长期燃烧四川广旺煤其灰份率高达44．9％的情况以及空气预热器蓄热元件使用寿命已到了非换不可的年限，通过热力平衡计算，确定高温段和中温段换热元件选型为2．78DU型，箱体高度尺寸保持不变，高温段板的厚度由原来的0．75 mm增加到0．8 mm；中温段蓄热件箱体高度由原来的914mm增加到1 000 mm，板厚度为0．5 mm。为了消除堵灰，低温段蓄热件采用5．5NP型，由原来的波形板改为槽形板，板的厚度为1．00 mm，箱体高度不变。改造后的换热面积比原来增加了5．4 m2，保证了原设计换热效率。改造前后的蓄热件情况见表1所示。

　　（4）因扇形板和热端中心筒密封盘的重量转移到上连接板上，取消了四根悬吊螺杆，将热端中心筒密封板固定在上连接板上，并把中心筒密封盘轴封焊死，消除漏风。
3　推动轴承承载能力的校核
　　空气预热器底部推力轴承为45BV型可倾瓦滑动轴承，其设计承载能力为263 t。改造前空气预热器转子重量为190t，改造后转子重量为200 t，小于设计承载能力。因此，轴承承载能力不会受到影响。
4　改造后的效果
　　（1）这次技术改造后从运行情况来看空气预热器漏风率大大降低。经测试，空气预热器漏风率为7．78％；锅炉燃烧氧量充足，减少了不完全燃烧的热损失和排烟热损失，排烟温度降低了19℃；锅炉效率提高了1．08％；热风温度升高了30℃；330 MW机组发电煤耗大约可降低4 g／k Wh左右。保证了广旺贫煤的着火和稳定燃烧。见表2所示。

　　（2）减少了空气和烟气流量，一、二次风机电流分别下降了4 A和2 A；送风机、引风机电耗减少了
79．2 kW。改变了原来因风机出力不足而影响整个机组出力的现象。
　　（3）降低了烟气流速，使静电除尘器效率提高，空气预热器下游的设备磨损减小，设备使用寿命延长，其维护费用减少。
　　（4）取消了漏风自动跟踪系统，省去了复杂繁重的电子和机械维护工作，从而使检修工作大大简化。
　　（5）由于用国产蓄热元件代替了法国产品，不仅节约了大量外汇，而且实现了引进技术及设备的消化吸收和提高，可谓一举多得。
5　结论
　　对7号炉回转式空气预热器进行的技术改造，使漏风率降低，锅炉效率提高，设备磨损减小，风机运行稳定。在降低厂用电率，锅炉安全经济运行，降低发电成本等方面都有显著的效果。据计算当年可收回全部技术改造投资，给企业带来了明显的经济效益。总之，在吸收、消化引进国外设备和技术，节能降耗等方面有很好的现实意义，其推广应用前景十分广泛。

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