回转式空气预热器漏风因素分析及对策

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1、回转式空气预热器漏风因素分析及对策孙长祥，陈加功，吕兆聚（济南锅炉集团有限公司，山东济南　250023）摘　要：容克式空气预热器是大中型电站锅炉上广泛采用的尾部换热设备，漏风率高是该类设备的致命缺点，所以在容克式空气预热器技术中，防止或降低漏风即密封技术占有很重要的地位。文中推导空气预热器漏风的一般性计算公式，分析影响漏风的因素，提出了采用双密封技术，新结构静密封，安装漏风自动控制系统等降低漏风的对策。   关键词：空气预热器；对策；压差；间隙；漏风容克式空气预热器是大中型电站锅炉上广泛采用的尾部换热设备，它的主要作用是：①进一步降低锅炉排烟温度，提高锅炉效率，从而

2、达到节约燃料的目的；②提高了送入锅炉的用于燃烧的空气温度，有利于火焰的稳定性，并提高了燃料的燃尽程度，即提高了燃烧效率；③提高了整台设备内烟气的温度水平，增大了与工质间的温压，从而强化了传热过程。　　容克式空气预热器同管式相比，具有结构紧凑、钢耗少，容易布置等优点，但是容克式空气预热器漏风率高却是难以解决的问题，是该类设备的致命缺点，所以在容克式空气预热器技术中，防止或降低漏风即密封技术占有很重要的地位。纵观回转式空气预热器的发展历史，可以说在一定程度上是密封技术发展的历史。空气预热器的漏风会导致机组热力工况的变化，随着漏风量的增加，热风温度下降，排烟温度也下降，排

3、烟温度下降又导致冷端受热面壁温降低，加速了低温腐蚀的过程；漏风还影响机组运行的经济效益，它一方面降低了机组的热效率，另一方面增加了通风机械的功率消耗，使企业发电煤耗和供电煤耗增加。从漏风的机理及其规律出发，论述降低漏风的理论途径。1　漏风的机理及其规律　　容克式空气预热器主要有筒形转子和外壳组成，转子是运动部件，外壳是静止部件，动静部件之间肯定有间隙存在，这种间隙就是漏风的渠道。空气预热器同时处于锅炉岛烟风系统的进口和出口，空气侧压力高，烟气侧压力低，二者之间存在压力差，这是漏风的动力。由于压差和间隙的存在造成的漏风称为直接漏风。还有一种漏风叫结构漏风，是由于转子内

4、具有一定的容积，当转子旋转时，就像水车一样，必定携带一部分气体进入另一侧。结构漏风量的计算公式为　　式中：△Vxd为结构漏风量，m3／s；D为转子内径，m；d为中心筒直径，m；n为转子旋转速度，r／min；y为转子内金属所占容积份额；h为转子高度，m。　　结构漏风是容克式空气预热器的固有特点，是不可避免的。由公式看出，结构漏风量与转子内容积及转速成正比，为了降低结构漏风量，在满足换热性能的前提下，尽量选择较低的转速，因为在转速大于1．5r／min时，提高转速对传热不再有益；转子内尽量充满传热元件，增加金属所占容积份额，提高y值，即转子高度不要留有太多的剩余空间。　　

5、结构漏风量占预热器总漏风量的份额较少，空气预热器的漏风主要是直接漏风，直接漏风量的计算公式可以按如下方法推导出来。把空气侧和烟气侧视为两个一壁之隔的充满气体的无限大容器，空气通过间壁上的微小间隙泄漏到烟气侧，如图1，根据粘性流体的伯努利的方程得到　　式中：PA为空气侧压力，Pa；PG为烟气侧压力，Pa；ρ为空气密度，kg／m3；g为重力加速度；hω为泄漏阻力，具有长度单位，m。   根据流速、流量、流通截面积之间的关系，有　　国际上习惯于用单位时间内泄漏的气体质量G来表示漏风量，则   这就是空气预热器漏风量的基本计算公式，式中△P为空气侧与烟气侧的压力差，该式与美

6、国ABB-APC公司提供的计算公式形式是一样的，公式中气体密度ρ是基本不变的，因此，影响漏风的主要因素是：系数K；间隙面积F；空气侧与烟气侧之间的压力差△P。本公式适用于回转式空气预热器的径向密封，轴向密封，静密封和中心环向密封。2　漏风因素的分析及对策　　由公式（8）看出，漏风量与泄漏系数K、间隙面积F、空气与烟气的压力差△P的平方根成正比，要降低漏风量，就必须降低K，F，△P值。下面分别论述降低K，F，△P值的有关措施。2．1　降低泄漏系数K的措施——双重密封或多重密封　　自从1984年中国由机械工业部牵头，哈尔滨锅炉厂、上海锅炉厂、东方锅炉厂三大锅炉厂家联合引

7、进美国CE公司空气预热器技术以来，中国的空气预热器基本上都是采用同一结构，密封技术大同小异。28号以下预热器，转子为12分仓，扇形仓角度为30°，扇形密封板角度也是30°；28．5号以上预热器，转子为24分仓，扇形仓角度为15°，扇形密封板角度也是15°。这样在一般情况下，只有一条径向密封片与扇形板密封面相接触，形成单径向密封。轴向密封和静密封也都是单密封，轴向密封和静密封也都是单密封，轴向密封板的宽度对应于一个扇形仓外圆弧玄长，静密封仅仅在烟气侧布置迷宫式结构。1996年，英国豪顿公司进入中国大陆市场，带来了空气预热器的中心传动技术和双密封技术。双密封技术主要