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空气预热器漏风大原因分析及处理措施
作者:管理员    发布于:2016-05-13 11:42:37    文字:【】【】【

1 概况
  河南某新建电厂,装机容量2台210MW机组,采用东方锅炉(集团)股份有限公司生产的DG670/13.7-20 型锅炉;回转式空气预热器型号:LAP8650/1900,为三分仓型式,根据美国ABB-CE预热器公司的技术进行设计和制造;空预器采用西安理工大学信息与控制工程研究中心的“间隙控制系统”。
  #1机组在试运结束后进行了性能试验,当时#1炉A、B空预器漏风率分别为14.00%、14.8%。随后,#1炉空预器漏风日趋严重,造成一次风机过电流,一次风压不足,机组不能带满负荷。
  利用#1机组大修机会,我们通过仔细排查,逐一消除密封钢板贴合不严、安装错误、焊缝漏焊、冷态密封间隙预留过大、密封填料缺失等影响空预器漏风的缺陷,最终成功解决了#1炉回转式空气预热器漏风率大问题。
  2 LAP8650/1900型回转式空气预热器密封系统简述
  LAP8650/1900型回转式空气预热器的转子采用模数仓格型式的结构,全部蓄热元件分装在12个模数仓格内(每个模数仓格为30°,从中心一分为二,形成双密封结构;所谓双密封系统既每块扇形板或轴向密封装置在转子转动的每一时刻至少与两道径向密封片或轴向密封片配合,形成双道密封,可有效地降低空气向烟气侧的泄漏量)。为了防止空气向烟气侧泄漏,在转子的上、下端半径方向,外侧轴线方向以及圆周方向分别设有径向、轴向及旁路密封装置,此密封装置采用双密封结构以减小漏风。[1]
  扇形板与转子的径向密封片之间形成了预热器的主要密封,即径向密封。扇形板可作少量调整。扇形板与梁之间设有固定密封,布置在烟气侧和二次风侧。
  每块冷端扇形板有三个支点,可对扇形板的位置略加调整,以适应密封的要求。下轴周围由超细玻璃棉构成填料式密封。
  每块热端扇形板也有三个支点,内侧一点,外侧二点,内侧支点是一个滚柱,支承在中心密封筒上,而中心密封筒则吊挂在导向轴承的外圈上,可随主轴热膨胀而上下移动,从而保证了热端扇形板内侧可“跟踪”转子的变形,避免径向密封片内侧的过度磨损。外侧两个支点通过吊杆与控制系统中的执行机构相连,运行时由该系统对热端扇形板进行程序控制,自动适应转子的“蘑菇状”变形。上轴处的“中心密封筒”处的密封采用由金属“Ω”结构的密封圈及空气密封装置构成密封系统。空气密封装置的管道接至一次风机出口,维持密封装置中的空气压力高于预热器出口的空气压力,严格控制了上梁中心部位的漏风。
  径向密封片采用2.5mm厚的低合金耐腐蚀钢板制成,沿长度方向分成数段。用螺栓连接在模数仓格的径向隔板上。密封片上的螺栓孔均为腰形孔,使得径向密封片的高低位置可以适当调整。
  轴向密封片也由2.5mm厚的低合金耐腐蚀钢板制成,沿转子高度方向分成二段,围带以上为热段,围带以下为冷段,也用螺栓连接在模数仓格的径向隔板上,沿转子的径向可以调整。
  在转子外圈上、下两端还设有一圈旁路密封系统,防止烟气或空气在转子与壳体之间形成“短路”,同时它作为轴向密封的第一道防线,也起到了一定的密封作用。旁路密封片采用双层1.2mm厚的低合金耐腐蚀钢板,它与转子外周的“T”型钢圈构成旁路密封。
  径向密封片与扇形板构成径向双密封。轴向密封片与轴向密封装置构成轴向双密封。旁路密封片与“T”型钢构成旁路密封。扇形板、轴向密封装置与上梁、下梁、壳体板之间以及上、下短轴的周围还设有固密封装置。所有这些密封结构联合形成了一个连续封闭和可以调整的密封系统。
  LAP8650/1900型空气预热器对轴向密封、旁路密封以及冷端径向密封均采用在冷态下预留间隙的方法来进行调整,使转子在热态变形后获得满意的密封间隙。对于热端径向密封,则采用能跟踪转子热变形的自动控制系统,使得密封间隙始终维持在很小的范围内。[2]
  空预器冷态下预留间隙按图1、图2参数进行调整(不同部位的间隙均以大写字母表示,具体位置请参阅图1 及图2)。
  CJKL D
  13531
  

  图1:冷态下 热端径向密封片预留间隙的调整
  ABGHMNR
  0198.54.551.520
  

  图2:冷态下 密封片预留间隙的调整
  3 漏风原因分析和处理措施
  在#1机组大修中,我们将“#1锅炉空预器漏风问题治理”作为一项重点检修项目,通过仔细排查,发现密封钢板贴合不严、安装错误、焊缝漏焊、冷态密封间隙预留过大、密封填料缺失等大量影响空预器漏风的缺陷,并采取有效措施逐一消除了这些缺陷。
  3.1 上部固定密封装置安装不符合设计要求
  具体存在的问题有:固定密封安装错误,将固定密封钢板与中心筒焊在一起,致使中心筒、扇形板无法向上膨胀,导致扇形板及密封片有些磨损;固定密封装置的内侧,各密封钢板之间的安装不符合设计要求,导致各密封钢板贴合不严,已经造成密封钢板的磨损;固定密封钢板与上部扇形板贴合不严,缝隙偏大,导致密封钢板被吹蚀;上部扇形板的内侧端部的密封填料没有按要求装填(或已被吹空)。上述缺陷均造成预热器的漏风。
  

  

  

  密封钢板之间没有完全贴合、扇形板与固定密封钢板贴合不严,造成空预器漏风、吹蚀
  处理措施:拆除安装不合理的密封钢板,重新按设计要求进行安装,对损坏的密封钢板进行更换,确保密封钢板之间的贴合严密。按要求重新装填密封填料,将扇形板的内侧空间用密封填料填实。在处理过程中要求:钢板之间不能重叠焊接,避免造成间隙;所有固定密封部件的安装必须参阅图纸和说明书的要求进行,避免安装错误;所有零部件的焊接,必须要考虑预热器的动静的配合(包括热膨胀、位移和摆动等);对所有固定密封的密封钢板进行焊接时,一定要注意焊接变形,所有密封钢板必须相互紧贴,以控制预热器的漏风。
  3.2 上部中心密封筒与上梁环形槽的配合间隙偏大
  环形槽内没有密封填料,是造成预热器内漏和外漏的因素。中心密封筒上的焊根没有处理到位,影响预热器中心密封筒的上下膨胀。
  处理措施:在中心密封筒与上梁环形槽的配合处,增设圆钢来消除配合间隙过大的问题,以减少该处的漏风(焊接时,圆钢只能与上梁环形槽进行间断焊接);在上梁环形槽上开孔,按要求重新装填密封填料,将环形槽内部空间用密封填料填实。打磨清理密封筒上的焊根,保证中心密封筒能够自由地上下膨胀。
  

  3.3 下部固定密封装置密封钢板焊接不到位
  存在较大缝隙,部分密封钢板贴合不严密;扇形板的内侧端部的密封填料没有按要求装填(或已被吹空),造成预热器漏风。
  

  

  

  处理措施:将下部固定密封装置的内侧和外侧的所有密封钢板按设计要求进行安装和调整,密封钢板贴合不严的重新进行安装,部分地方加圆钢封堵减少漏风;将扇形板内侧端部空间用密封填料按要求填实,减少预热器的漏风。
  3.4 壳体板、密封钢板上焊缝未焊严密
  造成壳体板、密封钢板被吹蚀,存在多处漏洞,导致空预器漏风、外漏。
  

  

  

  处理措施:将漏焊部位进行密封焊,更换吹损严重的密封钢板。
  3.5 扇形板外侧的两边不平衡
  检查发现两台空预器有三块热端扇形板(A空预器一、二次风之间扇形板、B空预器一、二次风之间扇形板、B空预器一次风、烟气之间扇形板)倾斜,一边间隙大,一边间隙小。
  处理措施:通过调节“松紧螺套”将扇形板调平,使扇形板两侧与径向密封片的间隙保持一致。
  3.6 密封片的高度没有按设计要求进行调整
  热端径向密封片靠转子法兰侧被折弯,上部径向密封装置现场安装和调整不到位,密封片基本上与转子法兰面平齐,比设计值低;径向密封的内、外端存在有漏洞未封堵,折型板端部漏洞未封堵;部分螺栓脱落,造成预热器的漏风。
  

  

  

  处理措施:校正弯曲变形的密封片;调整热端径向密封片,使其外端高于转子法兰面1.5-2mm;按照《空气预热器密封调整说明书》进行径向密封间隙调整;径向密封装置内、外端的漏洞和折型板端部漏洞用钢板加以封堵,补上脱落的螺栓,减少空预器的漏风。在处理过程中要求特别注意:在转子上进行焊接时,转子一定要可靠接地!
  

  测量距离与热端径向密封间隙的关系
  3.7 冷端径向密封的间隙有点偏大
  主要体现在:一、下部径向密封片与下部中心密封筒端面没有按要求安装调整在同一平面内;二、密封间隙预留偏大(冷端扇形板内侧与中心筒端面间隙约5mm,冷端扇形板外侧距径向密封片间隙约23mm);另外,冷端径向密封的内、外端存在有漏洞未封堵,折型板端部漏洞未封堵,造成预热器漏风。
  

  

  

  扇形板与中心筒间隙由5mm调整到0-0.7mm 冷端外侧径向密封间隙由23mm调整到17-18mm
  处理措施:现场重新调整中心筒草帽,将下部径向密封片与下部中心密封筒端面调整到同一平面内;冷端径向密封预留间隙按照《空气预热器密封调整说明书》上的设计值进行调整,冷端扇形板内侧距离中心筒底板间隙A调整为0-0.7mm,冷端扇形板外侧距径向密封片间隙B调整为17-18mm;径向密封装置内、外端的漏洞和折型板端部漏洞用钢板加以封堵,以减少下部径向密封处的漏风。
  3.8 部分地方旁路密封片没有按要求进行安装
  主要体现在:安装没有到位(上下两片旁路密封片贴合不严、密封片缝隙未错开)、密封片安装缺失和密封间隙没有调整到位等;旁路密封片靠近扇形板处有磨损,部分旁路密封片变形,密封间隙过大。旁路密封片的固定角钢未延伸至轴向密封装置处,在旁路密封片背面存在较大孔洞;旁路密封片固定角钢与壳体板未接触严密,缝隙很大,造成空预器漏风。
  

  

  

  旁路密封片有磨损,部分旁路密封片变形,密封间隙过大,旁路密封片的固定角钢有较大孔洞
  处理措施:更换损坏的密封片;没有安装到位的密封片和安装缺失的密封片,现场进行增补,并按设计要求进行安装。局部地方密封间隙没有调整到位的,按照《空气预热器密封调整说明书》进行调整。利用角钢封堵旁路密封片背面的孔洞;封堵旁路密封片固定角钢与壳体板之间缝隙。
  3.9 轴向密封装置上的延伸板部分未按照要求安装密封钢板
  轴向密封装置上下端均存在有漏洞未封堵;个别轴向密封延伸板安装错误,影响上部扇形板的上下位移;中部轴向密封装置部分位置安装不合理,存在有漏洞;轴向密封预留间隙局部偏大,造成空预器漏风。
  

  

  

  轴向密封延伸板处有漏洞 延伸板安装错误阻碍扇形板上下位移 封堵轴向密封延伸板处的漏洞
  

  按照上图要求封堵轴向密封延伸板处的漏洞
  处理措施:拆除安装不合理的钢板,按设计要求重新下料安装,对存在的漏洞参考图纸进行封堵,封堵时保证扇形板的上下移动和轴向密封装置的内外移动。轴向密封的密封间隙重新进行调整,G=8.5mm、H=4.5mm;调整的方法:先将轴向密封装置推进去,然后利用拉出来的方法,以确保设备的安全运行。
  3.10 主壳体板上方和下方的手孔门部分地方存在有漏风、漏灰情况
  打开壳体板上的手孔门,检查发现:主壳体板轴向密封装置密封片与上、下扇形板上的角钢的配合未按图纸要求进行安装;主壳体板上方和下方的手孔门内没有密封填料(或已被吹空),造成空预器漏风。
  

  处理措施:按图纸要求重新安装密封片,将密封片扣入扇形板角钢内;将手孔内塞满密封填料,
  并确保手孔门盖板密封严密。
  3.11 扇形板提升机构波纹筒处漏风、漏灰严重
  调节装置下方手孔门漏风、漏灰;导向轴承下部漏风、漏灰。
  

  

  处理措施:检查扇形板提升机构波纹筒上有漏点,更换破损的波纹筒,按图纸进行封焊;调节装置下方手孔门四周进行密封焊接,以消除该处的漏风。去除导向轴承附近保温材料,对壳体上的漏洞进行补焊;检查发现导向轴承下部波形板被吹损,拆下波形板,检查环形槽内的密封填料被吹空,重新用密封填料将环形槽填实,更换新的波形板;检查发现导向轴承密封风(冷一次风)金属软管破损,更换破损的金属软管。
  3.12 下部中心密封筒存在有向外漏风、漏灰情况
  处理措施:将下部中心密封筒与下梁进行密封焊接,更换下部中心筒部件内的密封盘根,消除下部中心密封筒处的漏风、漏灰。
  4 检修后的效果
  大修结束后,我们委托河南省电力试验院进行了“#1炉热效率和空预器漏风试验”,A、B空预器漏风率分别为8.9%、6.17%,#1炉空预器平均漏风率为7.53%,达到同类型机组回转式空气预热器较好水平。
  5 经济效益分析
  5.1 供电煤耗下降
  对于210MW机组空预器漏风率每下降1%,供电煤耗下降0.15g/kwh。检修前#1炉空预器平均漏风率为14.4%,检修后为7.53%,空预器漏风率下降了6.87%,使供电煤耗下降1.03 g/kwh。以#1机组2009年供电量155000万kWh,标煤800元/吨计算:
  每年可节约标煤:1550000000×1.03÷1000000=1596.5吨。
  每年可节约资金:1596.5×800=127.72万元
  5.2 风机电耗下降
  #1机组在175MW相同负荷、相同氧量、煤质相近情况下,空预器检修后引风机、送风机、一次风机电流明显下降。
  引风机送风机一次风机
  #1#2#1#2#1#2
  检修前电流(A)11010936.1366867.5
  检修后电流(A)8786.527.2276363
  电流下降值(A)2322.58.9954.5
  检修后空预器漏风率下降,可使引风机、送风机和一次风机总的电流降低72.9A,总计降低的风机电耗为681.8KW,按年运行7000小时,可节约电能477.26万度。按照1万度电能折合标煤3.5吨,标煤800元/吨计算:
  风机电耗下降:1.732×6000×72.9×0.9÷1000=681.8 KW
  每年可节约电能:681.8×7000÷10000=477.26万度
  每年可节约标煤:477.26×3.5=1670.4吨。
  每年可节约资金:1670.4×800=133.6万元
  综上所述,#1锅炉空预器检修后,漏风率由14.4%下降到7.53%,使机组供电煤耗、风机电耗下降,一年可节约标煤3266.9吨;按标煤800元/吨计算,一年可节约资金261.3万元,经济效益可观。
  6 结束语
  笔者通过对回转式空气预热器的密封系统进行认真分析,对影响空气预热器漏风的缺陷进行认真彻底地排查、处理,最终成功解决了210MW机组回转式空气预热器漏风率大问题。总结处理经历,得出如下结论:引起回转式空气预热器漏风的因素很多,密封系统没有按照设计要求进行安装、调整,密封钢板贴合不严、安装错误、焊缝漏焊、冷态密封间隙预留过大、密封填料缺失等是造成空预器漏风、吹蚀、外漏的主要原因。
  对于新建电厂,在基建期间,回转式空气预热器安装阶段,要加强监督,确保空预器密封系统按照设计要求进行安装、调整,可以避免回转式空气预热器投运后出现漏风率过大问题。值得借鉴。

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