1、學(xué)習(xí)文檔僅供參考電站鍋爐空氣預(yù)熱器區(qū)域經(jīng)理北京華能達(dá)電力技術(shù)應(yīng)用有限責(zé)任公司2011年-2012年目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 1技術(shù)分析22回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的漏風(fēng)分析及計(jì)算2 HYPERLINK l bookmark4 2.1受熱面回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的基本工作原理22.2空氣預(yù)熱器各部位形變量計(jì)算32.3漏風(fēng)量計(jì)算33、目前回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器各種密封形式的比較及分析5 HYPERLINK l bookmark12 3.115扇形板與24分倉(cāng)式53.2雙密封和48分倉(cāng)式54、柔性接觸式密封技術(shù)介紹7 HYPERLINK l bookmark16 4.1柔性接觸

2、式密封原理簡(jiǎn)介74.2材料及設(shè)計(jì)計(jì)算10 HYPERLINK l bookmark24 5、改造范圍11 HYPERLINK l bookmark26 6、柔性接觸式密封改造可行性研究分析12各種形式空預(yù)器密封比較分析12不同負(fù)荷下柔性密封和硬密封漏風(fēng)率比較12 HYPERLINK l bookmark30 密封狀況隨年限運(yùn)行漏風(fēng)量13 HYPERLINK l bookmark32 6.4柔性接觸式密封改造后技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)14 HYPERLINK l bookmark34 6.5年節(jié)約費(fèi)用的計(jì)算分析14引言：回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在大中型電站鍋爐上被普遍采用，漏風(fēng)率是其重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。有效控制空

3、氣預(yù)熱器漏風(fēng)率，可以從降低送、引風(fēng)機(jī)電耗和提高鍋爐效率兩個(gè)方面得到節(jié)能收益。因而無(wú)論是國(guó)內(nèi)外空預(yù)器生產(chǎn)廠家或廣闊的空預(yù)器使用單位，都努力從不同方面降低空預(yù)器漏風(fēng)率。相關(guān)術(shù)語(yǔ)：柔性接觸式密封；自潤(rùn)滑合金；合頁(yè)式彈簧；漏風(fēng)率；轉(zhuǎn)子熱變形；密封形式1技術(shù)分析早在上世紀(jì)八十年代，國(guó)內(nèi)鍋爐領(lǐng)域?qū)＜揖驮A(yù)言：“回轉(zhuǎn)式空預(yù)器密封的最終出路在于動(dòng)靜合理接觸”。德國(guó)一家公司曾于上世紀(jì)八十年代后期在我國(guó)西北電力系統(tǒng)進(jìn)行多臺(tái)空預(yù)器接觸式密封改造（因材料原因等有限）。九十年代中期，日本國(guó)內(nèi)空預(yù)器也進(jìn)行了接觸式改造，并一度來(lái)中國(guó)推廣，但因成本太高，未得使用。北京華能達(dá)技術(shù)應(yīng)用有限責(zé)任公司推薦的“柔性接觸式密封”具有技術(shù)

4、指標(biāo)優(yōu)（保證漏風(fēng)率W6%,個(gè)大修周期W7%）,有近百臺(tái)機(jī)組的成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn),獲得國(guó)家發(fā)改委第二批節(jié)能項(xiàng)目推廣。采用“柔性接觸式密封”改造本次預(yù)熱器密封結(jié)構(gòu),降低漏風(fēng)率,提高爐效,恢復(fù)鍋爐出力,提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,降低發(fā)電煤耗。2回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的漏風(fēng)分析及計(jì)算受熱面回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的基本工作原理受熱面回轉(zhuǎn)式空預(yù)器是現(xiàn)在鍋爐容量大型化的發(fā)展趨勢(shì)下,大多采用的一種空預(yù)器形式。由轉(zhuǎn)子、外殼、密封裝置、傳熱元件、轉(zhuǎn)動(dòng)軸傳動(dòng)裝置等組成。傳熱元件放置在轉(zhuǎn)子中,煙氣自轉(zhuǎn)子的上部自上而下穿過(guò)整個(gè)空預(yù)器,相應(yīng)的會(huì)給轉(zhuǎn)子內(nèi)部裝置的傳熱元件進(jìn)行加熱。而空氣由轉(zhuǎn)子下部進(jìn)入,自下而上流過(guò)整個(gè)空預(yù)器。由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),使流經(jīng)的空

5、氣被煙氣加熱過(guò)的傳熱元件加熱,從而到達(dá)利用煙氣余熱的節(jié)能效果?？諝忸A(yù)熱器各部位形變量計(jì)算2.2.1轉(zhuǎn)子熱變形預(yù)熱器運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的上下端面上存在溫度差，也即沿著轉(zhuǎn)子高度方向上的溫度梯度引起了轉(zhuǎn)子的熱態(tài)蘑菇狀變形，轉(zhuǎn)子上端面外凸，下端面內(nèi)凹。請(qǐng)見(jiàn)如下示意圖21、22：2.3漏風(fēng)量計(jì)算漏風(fēng)是由攜帶漏風(fēng)和直接漏風(fēng)兩部分組成漏風(fēng)量的計(jì)算公式為L(zhǎng)=nXX60nP(R2rf2)(E+a)X0.85+(R2-rp2)K(kg/h)EA式中：le轉(zhuǎn)子從空氣側(cè)旋轉(zhuǎn)到煙氣側(cè)的倉(cāng)格空間中空氣攜帶到煙氣中的量kg/h)；0.94轉(zhuǎn)子構(gòu)件占據(jù)容積的修正系數(shù)；n轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速r/min)；P進(jìn)出口空氣的平均速度kg/m3；AR轉(zhuǎn)

6、子內(nèi)半徑m；R端板半徑m；fr轉(zhuǎn)子中心筒半徑m；pE+a傳熱元件籃子框架的最高線和最低線之間的距離m；0.85系數(shù)，受熱元件的自由流量截面與轉(zhuǎn)子橫截面的比值；K上下扇形板的密封面之間距離減去(E+a)(m)2.3.2直接漏風(fēng)直接漏風(fēng)主要取決于煙空氣的壓差和密封間隙。其公式如下：工L二工XAXKPAp；(kg/h；D式中：工L各部分直接漏風(fēng)量的總和kg/h);DA計(jì)算處的泄露面積(m2);P計(jì)算處的空氣密度kg/m3；;Ap計(jì)算處的煙空氣之間壓差Pa);K阻力系數(shù)，取用0.65；泄漏面積的大小涉及預(yù)熱器型號(hào)大小、熱力溫度參數(shù)、不同密封裝置、預(yù)熱器的支撐方式所引起熱態(tài)工況的膨脹差異，以致于各個(gè)計(jì)算

7、方法也不同。還要考慮由于制造、安裝等未覆蓋的泄漏面積AA,這個(gè)AA是純經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，它與工廠的制造和設(shè)計(jì)水平以及工地安裝的技術(shù)水平有關(guān)。不同國(guó)家有不同的工業(yè)和技術(shù)水平，所取的數(shù)值也應(yīng)不同。3、目前回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器各種密封形式的比較及分析3.115扇形板與24分倉(cāng)式把扇形板制作成15，將轉(zhuǎn)子分割為24分倉(cāng)。這種密封形式保證了在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，任何一個(gè)時(shí)刻都有一道密封片在扇形板下，這時(shí)的漏風(fēng)量按以下公式進(jìn)行計(jì)算：這種形式的密封系統(tǒng)，又分為扇形板固定，扇形板與徑向密封片之間間隙冷態(tài)調(diào)整后，扇形板不隨轉(zhuǎn)子的變形而跟蹤變化和扇形板隨轉(zhuǎn)子變化自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)間隙的調(diào)整系統(tǒng)兩種。由于扇形板固定在空預(yù)器的熱端，扇形

8、板與徑向密封之間形成了一個(gè)很大的楔形間隙，產(chǎn)生較大的漏風(fēng)。根據(jù)我們公司的理論計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的數(shù)據(jù)分析，大型空預(yù)器中，攜帶漏風(fēng)約占總漏風(fēng)的10%-20%，直接漏風(fēng)約占70%-80%。而直接漏風(fēng)中，熱端徑向漏風(fēng)約占直接漏風(fēng)的50%-70%，直徑越大，此比例越大。所以，治理空預(yù)器漏風(fēng)的關(guān)鍵即是熱端徑向漏風(fēng)。80年代，世界各國(guó)先后采用自動(dòng)跟蹤技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題。但由于測(cè)量和控制問(wèn)題，目前這種技術(shù)已逐漸淡出歷史舞臺(tái)。對(duì)于直徑在10米以上的空預(yù)器，如果不采取熱端扇形板跟蹤技術(shù)，其漏風(fēng)率一般在10%-15%之間，嚴(yán)重影響鍋爐整體效果。3.2雙密封和48分倉(cāng)式3.2.1雙密封的形式如下：圖3-1：雙密封形式圖

9、雙密封技術(shù)在早期回轉(zhuǎn)式空預(yù)器上采用過(guò)，主要是早期空預(yù)器直徑較小一般直徑小于6m。從熱力學(xué)原理上分析，雙密封沒(méi)有泄漏空氣比容增大的空間。目前有些公司采用這種技術(shù)進(jìn)行空預(yù)器改造。可能改造后，漏風(fēng)率有一定的降低，但那并不是增加了一道密封片的原因，而是其他部位進(jìn)行了精修后產(chǎn)生的效果。48分倉(cāng)改造技術(shù)：由于自動(dòng)跟蹤技術(shù)在理論上講是一種很好且很理想的控制技術(shù)，但實(shí)際在使用過(guò)程中，存在的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題也是無(wú)法回避的。所以在90年代，英國(guó)豪頓公司對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行48分倉(cāng)改造我們也叫真實(shí)48分倉(cāng)技術(shù)。也就是說(shuō)，在扇形板15下任何一個(gè)時(shí)p刻都有兩道徑向密封形成雙道密封。其理論依據(jù)如圖4,當(dāng)壓力和比容為lul的空氣p漏過(guò)

10、第一道密封面而進(jìn)入第二道密封時(shí)，壓力和比容變?yōu)?u2；再?gòu)牡诙烂芊饴┑絧煙氣側(cè)，壓力和比容變?yōu)?u3我們看到雙密封沒(méi)有這個(gè)壓力下降比容增加的空間圖3-2：48分倉(cāng)空預(yù)器此熱力過(guò)程是一個(gè)等溫過(guò)程，由前面的漏風(fēng)計(jì)算公式XAXKXPhPAP=1v2AP48分倉(cāng)式的漏風(fēng)量由于2仝遼AP，代入上述整理后得到其漏風(fēng)量LD二*2/2LD=0.707LD,所以從理論上講48分倉(cāng)治理可以使漏風(fēng)率在原基礎(chǔ)上下降30%。同時(shí)豪頓公司為了減少軸向漏風(fēng)，改圓周圍帶驅(qū)動(dòng)為中心軸驅(qū)動(dòng)，可以再減少約0.5%的漏風(fēng)。這種改造技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)改造工期較長(zhǎng)，工程量大，需要取出全部蓄熱元件，焊接量大，蓄熱元件的籃子也要進(jìn)行改造。由于是有

11、間隙密封，存在著飛灰磨損問(wèn)題。所以，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，漏風(fēng)率會(huì)逐漸上升。采用這種技術(shù)，在滿負(fù)荷狀態(tài)下漏風(fēng)率是8%左右。當(dāng)鍋爐在70%負(fù)荷時(shí)，漏風(fēng)間隙幾乎沒(méi)有因負(fù)荷減少而變化，總風(fēng)量漏風(fēng)計(jì)算中的分母卻受負(fù)荷影響減少30%。此時(shí)漏風(fēng)率隨之上升，這是“有間隙密封”固有的矛盾。更嚴(yán)重的問(wèn)題是，由于改造需要把空預(yù)器蓄熱元件的藍(lán)子一分為二。蓄熱元件的藍(lán)子成倍增加，同時(shí)使空預(yù)器產(chǎn)生堵灰的死角也成倍增加。改造后大大增加了空預(yù)器的堵灰成因因素，給清洗和吹灰也帶來(lái)很多困難目前有些電廠改造后堵灰問(wèn)題已十分突出。4、柔性接觸式密封技術(shù)介紹4.1柔性接觸式密封原理簡(jiǎn)介傳統(tǒng)空預(yù)器密封技術(shù)是采用剛性有間隙密封技術(shù)，在動(dòng)靜

12、間保持一個(gè)最小間隙，到達(dá)漏風(fēng)最小。由于空氣預(yù)熱器的蘑菇狀變形問(wèn)題，而且這種變形隨負(fù)荷環(huán)境溫度不斷發(fā)生變化，使得我們很難到達(dá)一個(gè)最正確的動(dòng)靜之間的間隙值。柔性接觸式空預(yù)器密封技術(shù)，滑塊采用自潤(rùn)滑復(fù)合材料。自潤(rùn)滑合金基本工作原理如以下圖所示:預(yù)器轉(zhuǎn)動(dòng)方向圖4-2：柔性接觸式密封運(yùn)行示意圖4.11基本工作原理：將扇形板固定在某一合理位置，柔性接觸式密封系統(tǒng)安裝在徑向轉(zhuǎn)子格倉(cāng)板上，在未進(jìn)入扇形板時(shí)，柔性接觸式密封滑塊高出扇形板5mm-10mm。當(dāng)柔性接觸式密封滑塊運(yùn)動(dòng)到扇形板下面時(shí)，合頁(yè)式彈簧發(fā)生形變。密封滑塊與扇形板接觸，形成嚴(yán)密無(wú)間隙的密封系統(tǒng)。當(dāng)該密封滑塊離開(kāi)扇形板后，合頁(yè)式彈簧將密封滑塊自動(dòng)彈

13、起，以此循環(huán)進(jìn)行。圖4-3：柔性接觸式密封徑向安裝立體圖圖4-4:軸向密封示意圖4.1.2柔性接觸式密封系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：采用柔性接觸式密封技術(shù)，不會(huì)形成密封間隙，密封效果好。由于扇形板與徑向密封滑塊之間沒(méi)有間隙，則沒(méi)有氣流通過(guò)，也就防止了沖刷磨損的問(wèn)題，從而密封系統(tǒng)能長(zhǎng)期運(yùn)行。探采用合頁(yè)彈簧技術(shù)。該技術(shù)允許空預(yù)器的轉(zhuǎn)子在熱態(tài)運(yùn)行狀態(tài)下有一定的圓端面變形及圓周方向的變形，特別適合空預(yù)器的改造。采用壓縮彈簧，材料采用X750鎳基合金材料，使用溫度980C?？疹A(yù)器熱態(tài)下，圓端面和圓周橢圓度均有不同幅度的變形問(wèn)題存在。這種技術(shù)也可以自動(dòng)補(bǔ)償這樣的變化。探檢修工藝簡(jiǎn)化：柔性接觸式密封系統(tǒng)采用工廠化生產(chǎn)，

14、車間組裝成單個(gè)密封元件，對(duì)原有轉(zhuǎn)子的橢圓度、兩端面的平行度、平面度；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)跳動(dòng)量要求降低，大大簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)安裝的工藝程序，工期短、效果好。4.2材料及設(shè)計(jì)計(jì)算此種材料在高溫?zé)o潤(rùn)滑脂的條件下，可以到達(dá)很低的摩擦系數(shù),具有耐磨損、耐高溫、摩擦系數(shù)小、安裝方便及更換組件快捷的優(yōu)點(diǎn)。下面是該材料的主要性能指標(biāo)：材料名稱自潤(rùn)滑合金密度Pg/m3硬度HB450-800干摩擦系數(shù)口抗壓強(qiáng)度(MPa)355抗彎強(qiáng)度MPa275適用速度m/s使用溫度C-30-550年磨損里圓周處mm彈性模量E(X105MPa膨脹系數(shù)a(106)切變模量G（X103MPa）該彈簧為inconelX-750是以Al、Ti、Nb強(qiáng)化

15、的鎳基合金，是inconel合金系統(tǒng)中早期發(fā)展的應(yīng)用廣泛的合金之一。合金在980oC以下具有良好的強(qiáng)度、良好的抗腐蝕和抗氧化性能，而且也有較好的低溫性能，成形性能也好，能適應(yīng)各種焊接工藝。inconelX-750合金的化學(xué)成分技術(shù)條件CMSiCrFeNiNbTiAlCu工廠標(biāo)準(zhǔn)M70w力學(xué)性能品種線材，1號(hào)硬度線材，彈簧硬度狀態(tài)退火時(shí)效15%冷加工時(shí)效50%60%冷加工時(shí)效30%冷加工時(shí)效完全熱處理厚度mmw10.612.76.312.7Eb(MPa)105989211381314152010981373123610301000w103011385、改造范圍5.1轉(zhuǎn)子熱端、冷端“T”型鋼調(diào)整。

16、5.2熱端、冷端旁路密封片更換。5.3軸向密封調(diào)整。5.4熱端徑向、冷端徑向柔性接觸式密封安裝及原有密封片更換5.5熱端、冷端扇形板修理調(diào)整,弧形板修理調(diào)整。5.6其他空預(yù)器漏風(fēng)處理。6、柔性接觸式密封改造可行性研究分析扇形扇形板徑向密封片徑向密封片柔性接觸式密封組件48分倉(cāng)雙密封柔性接觸式密封、48分倉(cāng)、雙密封柔性接觸式密封48分倉(cāng)扇形板自動(dòng)跟蹤效果改造后漏風(fēng)率W6%,大修期內(nèi)W7%改造后8%10%改造后10%工期20天4050天20天投資回收期一年一年半一年改造后負(fù)面影響增加52Pa的煙氣阻力容易積灰，傳熱面積減少1.5%無(wú)工稈量組件工廠化生產(chǎn)，便于安裝，適合空預(yù)器改造需要對(duì)全部蓄熱元件進(jìn)

17、行切割改造增加測(cè)量間隙的傳動(dòng)裝置年維護(hù)量可根據(jù)年磨損情況，小修大修期間進(jìn)行調(diào)整，使之永遠(yuǎn)保持最正確狀態(tài)改造后無(wú)法再進(jìn)行任何調(diào)整，需定期更換部分被腐蝕及磨損密封片定期維護(hù)測(cè)量及傳動(dòng)裝置1p1*抗磨抗腐采用合金材料，抗磨抗腐性好米用常用考登鋼，抗磨抗腐性一般以發(fā)生傳動(dòng)故障，測(cè)量故障空預(yù)器漏風(fēng)治理一直以來(lái)是各電廠節(jié)能減排的重要項(xiàng)目，傳統(tǒng)的空預(yù)器硬性密封雖然也能在一定程度上控制漏風(fēng)率，但效果并不明顯，硬性密封主要是在機(jī)組100%負(fù)荷時(shí)對(duì)其密封片進(jìn)行調(diào)整，一旦負(fù)荷下降，則無(wú)法控制其漏風(fēng)，經(jīng)濟(jì)性不能保證；而柔性接觸式密封是無(wú)間隙密封，負(fù)荷的變化對(duì)其影響并不是很大，所以經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于傳統(tǒng)的硬性密封。密封狀況隨年

18、限運(yùn)行漏風(fēng)量柔性接觸式密封技術(shù)工期比較短，適合大小修期間進(jìn)行改造，改造后漏風(fēng)率一年內(nèi)W6%,個(gè)大修期內(nèi)5年W7%。投資回報(bào)期一般為一年左右，一個(gè)大修期內(nèi)廠內(nèi)維護(hù)量幾乎為零，主要維護(hù)工作由本公司承擔(dān)。6.4柔性接觸式密封改造后技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)W6%,個(gè)大修期內(nèi)5年空預(yù)器漏風(fēng)率W7%條件：1煙氣阻力在2KPa內(nèi)空預(yù)未發(fā)生火災(zāi)或嚴(yán)重?fù)p壞密封組件的事故。6.4.3日常維護(hù)及檢修工作量降低。6.4.4保持原預(yù)熱器設(shè)計(jì)性能。6.5年節(jié)約費(fèi)用的計(jì)算分析例如收益費(fèi)用分析按目前300MW機(jī)組，一般漏風(fēng)率下降12%。可以提高鍋爐效率1%。主要來(lái)自：1）鍋爐排煙熱損失的減少。2）引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)電耗的下降。計(jì)算條件：1）按改造前空預(yù)器的漏風(fēng)率10%計(jì)算，按改造后空預(yù)器的漏風(fēng)率5%計(jì)算，則鍋爐效率提高0.42%.節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤=344g/kw