42 回转式空预器密封系统改造

回转式空预器密封系统改造

蔡仲肇 王 刚 刘玉安

（靖远第二发电有限公司 甘肃 白银 730919）

摘要：本文介绍了靖远第二发电有限公司两台机组回转式空预器改造方案论证、方案实施和对改造前后经济性能进

行分析。改造中采用了豪顿华公司的VN技术改造方案，将密封系统改为固定密封的形式和双密封结构，大大降低了空预器的漏风率，取得较好的安全效益和经济效益。

关键字：回装式空预器；锅炉；漏风率；改造

1 概述

靖远第二发电有限公司（简称靖电二公司，以下简称公司）5、6炉空预器为上海锅炉厂生产的型号2 9—VI（T）—1676（1778）M回转式空气预热器，2台机组分别与1996年10月和1997年5月投产发电。空预器原设计的热端径向密封系统采用自动漏风控制系统进行跟踪控制，冷段径向密封、轴向密封和旁路密封采用固定密封的方式。机组自投运以来，由于扇形板自动密封跟踪装置无法正常投运，空预器漏风率较高，影响机组安全经济运行。2003年10月和2004年11月，靖电二公司分别对5、6号机组回转式空预器进行改造，受到了良好的安全效益和经济效益。

2 原空预器密封系统存在的主要问题

原空预器密封系统在投运后存在的主要问题有以下几点。

2.1 预器漏风率大，降低锅炉效率。原空预器设计的漏风率不超过12%，但根据测定，机组投运后，空预器漏风率在15--23%左右，增加了排烟热损失和锅炉不完全燃烧热损失，降低了锅炉效率。 2.2 形板自动跟踪装置运行不可靠，造成转子卡涩或漏风增大。自动跟踪装置虽能有效地降低漏风，但由于其控制及保安系统较复杂，且测量密封间隙的传感器采用接触式，运行中很容易造成损坏，使测量精度下降，甚至完全失效，热段扇形板与径向密封片接触，造成转子卡涩或过载，密封片变形，严重影响机组的安全运行。在自动密封装置无法正常运行时，自动密封系统退出运行，热端径向密封间隙变大，漏风加剧。

2.3 密封片和扇形板磨损加剧，维护工作量大。由于扇形板自动跟踪装置运行不可靠，易造成扇形板磨损和密封片损坏，维修工作量大，每次机组检修都要对密封片进行更换处理，维护费用高。

基于以上原因，公司决定对5、6号炉空气预热器进行改造。

3 空气预热器改造方案

公司在空预器改造方案调研过程中，对回转式空预器的改造提出两种方案，一种是原采用漏风

223

全国火电大机组（300MW级）竞赛第36届年会论文集 锅炉本体及辅机

控制系统作为降低漏风的主要手段，另一种是豪顿华公司提出的VN固定密封技术，下面分别介绍。 3.1 漏风控制系统改造方案

漏风控制系统（简称LCS系统）工作原理是热态时利用探头传感器跟踪转子的变形量，用加力传动装置自动调节扇形板与径向密封的间隙，来达到减少漏风的目的。根据现场运行存在的问题，采用这种装置的改造方案主要有以下几方面：

1) 采用进口耐高温开关更换原有的易损件国产开关，以提高LCS系统运行可靠性。

2) 对冷端扇形板调整螺母进行改造，当机组满负荷运行时，在保证安全的前提下，通过热态调试，达到最小密封间隙。

3) 在冷、热端波形板框架及轴向密封处分别增加一道密封，原来每台空预器有24道径向、轴向密封，既任意时间每块扇形板下只有 一道密封，变为48道密封后，任意时间每块扇形板下有两道密封，这样可减小烟气、空气之间压差，因压差与漏风成正比关系，所以减小压差相当有效。

4) 在扇形板的另一侧增加静密封，从而减小静密封直接漏风压差，也能降低漏风 3.2 豪顿华公司的VN技术改造方案

VN技术是英国豪顿公司在传统空预器设计基础上，利用机械手段来减少旋转部件与静态部件间隙的一大改进。其与传统设计相比最大的优点在于取消了可调密封扇形板设计及相应的执行器和传感器，对可能产生漏风部分所有密封进行重新设计减少了它们磨损或损坏的可能，并采用了高性能的传热元件，可减小空预器的深度及重量。根据我公司实际运行情况，采用VN技术改造方案有以下几个方面。

1) 采用双密封技术。这是最近国内、外经常采用的成熟技术，运行安全而又经济。回转式空气预热器的密封方式包括径向密封、轴向密封、旁路密封。双向密封技术是指双径向密封和双轴向密封。双径向密封就是每块密封扇形板在转子转动时都与2条径向密封片相配合，形成2道密封（见图1）。同理，双轴向密封就是每块轴向密封板在转子转动时与2条轴向密封片配合。根据理论计算及实践运行经验表明，直接漏风量可下降30%左右，因此双向密封技术成为降低回转式空气预热器漏风不可缺少的一项主要技术。双密封技术改造主要将空预器原24隔仓改为48隔仓，在原隔仓间重新加装隔板，对换热元件重新切割组装。转子隔板变为4，径向和轴向密封片由24道变为48道。

224

全国火电大机组（300MW级）竞赛第36届年会论文集 锅炉本体及辅机

2) 由于现有的冷、热端一次风/烟气侧扇形板磨损严重，更换为豪顿华公司提供的冷新热端一次风/烟气侧扇形板。

3) 更换所有径向、轴向密封条及中心筒、旁路圆周密封条，所有密封条采用VN技术设计的单叶密封条。

4) 在经过精密计算，得出密封片和扇形板的调整间隙后，并将冷、热端扇形板和轴向圆弧密封板改为固定结构，在扇形板（或弧形板）与外壳之间焊接新的密封条，从而消除了密封挡板与静态件之间二次漏风的可能性。

5) 在改造过程中, 采用豪顿公司独特的中心筒轮毂密封技术，增加上、下中心筒轮毂密封，彻底改善现有空预器转子轮毂漏风严重的问题。

6) 在施工中，对T型钢进行了改造。同时更换了所有的环向密封片，使环向密封适应所作的改造。

3.3 改造方案的确定

采用漏风控制系统 初期投资约60－70万元，一个四年大修期内还需维护材料费用50万元，改造后漏风率≤10%，一年内漏风率增加不大于2%，从技术上来看，方案中的24道密封改48道密封只是在冷热端密封片上进行，对转子结构未作改动，一二次风还是会从转子隔仓内部漏到烟气侧，其效果比不上将整个转子由24隔仓改为48隔仓。该方案所保证的漏风率前提必须是LCS系统投运可靠，不发生故障，根据我公司及其他厂的经验，现场很难做到这一点，以往运行中几次发生由于自动跟踪装置失灵造成空预器停运的事故，这在当今将安全放在各项工作首位的环境下，更是不能容忍的。且每次停炉，LCS系统维护工作量极大，由于LCS系统跟踪装置、传动装置工作环境恶劣，故障率高，一旦由于故障造成扇形板不能及时复位，将会损坏密封片，漏风率无法得到保证。

采用VN固定密封技术，投资约300万元人民币，四年大修周期内修理费用很低，改造后一年内漏风率≤7.5%,四年内漏风率不大于9%，其改造效果明显好于漏风控制改造方案，由于采用了固定密封技术，设备运行安全可靠，平时维护工作量极少，停炉一般只需内部检查。

根据以上的分析，采用漏风控制系统改造方案，整体投资少，但维护工作量大，长期效果不佳，安全性无法保证。采用豪顿华公司的VN固定密封技术改造，一次性投资大，维护工作量小，四年大修期内漏风率和可靠性能得到保证。因此采用VN技术改造是值得选择的改造方案。

4 改造方案的实施及改造前后性能分析

4.1 改造方案的实施

在选用豪顿华的VN技术改造方案后，公司在2003年10月和2004年11月分别完成对5、6号两台机组空预器的改造任务。施工的主要工作量是对换热元件进行重新切割和组装。加焊新的隔板，将转子分割成48隔仓。施工过程中，由豪顿华现场服务工程师进行质量把关和验收，决定密封间隙的调整数据。

4.2 改造前后经济指标分析

空预器改造后，空预器的维护工作量减少，提高了空预器安全运行的可靠性。同时也取得了较好的经济效益。在6号机组改造前后，进行了空预器性能考核试验，改造前空预器漏风测试见表1，改造后，空预器漏风测试见表2，改造前后送、引、一次风机电流变化见表3。

225

全国火电大机组（300MW级）竞赛第36届年会论文集 锅炉本体及辅机

表1 改造前空预器氧量、漏风 表盘参数 测试时间 电负荷（MW） 送风量（KM3/H） 项 目 序 号 A侧 1 2 3 4 5 平均 过剩空气系数 空预器漏风系数 空预器漏风率（%） 备注：AB侧空预器漏风率平均为4.9% 6.1 6.1 6.0 5.8 5.9 6.06 1.399 仪器测量值 B侧 5.5 5.2 5.5 5.3 5.4 5.3 1.345 A侧 0.048 3.2 A侧 6.0 5.9 6.2 6.3 6.3 6.14 2004年11月4日 304 367/369 空预器入口 省煤就地值 B侧 5.1 4.8 5.3 5.1 5.1 5.08 B侧 0.98 6.6 锅炉负荷（t/h） 送风机电流（A） 表盘氧量（%） 912 56/56 4.7/5.2 空预器出口 仪器测量值 A侧 6.6 6.4 6.4 6.5 6.5 6.48 1.447 B侧 6.4 6.3 6.4 6.5 6.6 6.44 1.443 表2 改造前空预器氧量、漏风 表盘参数 测试时间 电负荷（MW） 送风量（KM3/H） 项 目 序 号 2004.8.5 301 空预器入口 省煤出口仪器测量值 A侧 1 2 3 4 5 平均 过剩空气系数 空预器漏风系数 空预器漏风率（%） 备注：平均16.6% 4.2 4.4 4.7 4.5 4.2 4.4 B侧 4.8 4.8 4.7 5.0 4.7 4.8 A侧 0.23 18.1 空预器入口 A侧 4.6 4.2 4.3 4.4 4.5 4.4 1.27 B侧 5.3 4.8 4.8 5.1 5.4 5.1 1.32 锅炉负荷（t/h） 送风机电流（A） 表盘氧量（%） 912 空预器出口 仪器测量值 A侧 7.0 6.9 7.2 6.9 6.9 7.0 1.5 B侧 0.2 15.1 B侧 7.1 7.2 7.1 7.3 7.3 7.2 1.52 226

全国火电大机组（300MW级）竞赛第36届年会论文集 锅炉本体及辅机

表3 风机电流变化 名 称 改造前（A/B） 改造后（A/B） 负荷（MW） 301 300 一次风机电流(A) 124/120 107/108 送风机电流(A) 57/58 /55 引风机电流(A) 137/136 125/127

由以上数据对照分析，得出以下结果： 1）空预器漏风率空预器漏风率:A侧2.9%，B侧6.3%。空预器漏风率较改造前明显减小，漏风率降低了11.7%

2）空预器改造后送风温度由308 ℃ 上升到321℃,排烟温度由同期的122℃上升到目前的133℃。

3）6号炉改造后炉厂用电率由同期的2.05%下降至当前的1.97%,其中送风机、一次风机、引风机电流较大修前有所减小,一次风机变化较为明

显。空预器改造后六大风机电流较改造合计前下降了56A，每小时节约厂用电485.520kw.h，按照上网电价每度电0.36元计，每天节约人民币485.520×0.36×24＝4200元每年机组运行6000小时，每年节约人民币485.520×0.36×6000＝1048723元

4）改造后，按单机年发电量18亿KWH计算，机组年运行小时6000小时，标煤价格按250元/T计算，空预器漏风率每降低1%，可降低发电煤耗0.16g/kwh,漏风率降低11.7%计算,年经济效益842400元。

5)综合第3、4项，每年节约资金11123元，改造投资费用约为320万元。两年内可收回投资。

参考文献：

[1] 李有文，王成敏等．回转式空气预热器热端径向密封间隙控制技术研究与应用［J］．节能技术，2000（4） [2] 新，姜家仁，苏盛波．600 MW机组回转式空气预热器技术改造及效益分析［J］．发电设备，2000（4） [3] 兆聚，刘立圣，余琴清．容克式空气预热器的双密封技术［J］．四川电力技术，2000（2） [4] 效军，马金凤，吴景兴，三分仓回转式空气预热器漏风综合治理，中国电力，35：22－25。 [5] 海，赵文军，张燕飞，王鑫，回转式空气预热器双密封节能改造，热能动力工程，2005，20（2）。

227