回转式空预器漏风学习
燃煤发电厂空预器是利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料所需空气的热交换设备，已成为现代锅炉的一个重要组成部分。随着电站锅炉蒸汽参数和容量的不增大，尤其是300MW及以上容量的机组，通常都采用结构紧凑，重量较轻，布置灵活的回转式空预器。而回转式空预器在运行中普遍存在漏风、卡涩、蓄热片损的主要问题，对锅炉运行的安全性、经济性、稳定性存在较大威胁。某电厂计划在2号机组停机前，做2号锅炉空预器漏风试验，掌握当前状态下电厂#2锅炉设备的空预器漏风率，试验结果作为电厂技术储备数据，综合分析、评价锅炉运行经济特性。为保证空预器漏风试验的顺利开展，进行了关于空预器漏风的相关知识学习及储备。主要学习内容如下： 1、某电厂空气预热器概述
某电厂2×350MW机组配置两台上海锅炉厂有限公司生产的三分仓容克式空气预热器，型号2-30VI(50°)–2400(96″)SMRC。空预器通过减速机由主电机、辅电机及气动马达驱动运行，正常运行方式由主电机驱动，辅电机、气动马达做为备用。主电机及辅电机经永磁联轴器与空预器减速机连接，气动马达通过超越离合器与空预器减速机连接，空预器减速机输出端的齿轮和转子外围下部的围带上的销柱啮合面驱使转子转动。主、辅电机驱动时，空预器转速为1.19r/min；气动马达驱动时，空预器转速为0.17r/min。 为冷却和净化支承轴承和导向轴承的润滑油而设置一套润滑油冷却装置，保证轴承温度在规定范围内。
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空预器设置密封装置包括径向密封、轴向密封、环向密封，环向密封装置包括转子外围上、下端处的旁路密封和中心筒密封两部分，旁路密封亦称周向密封，他们是由径向密封片与扇形板、轴向密封片与轴向圆弧板以及旁路密封件与转子密封角钢组成，是阻止空气向烟气泄漏的主要构件。 空预器热端布置一台蒸汽吹灰器，冷端布置一台双介质吹灰器。为了保证空预器安全运行，空预器还装配火灾报警装置、转子停转报警装置和消防系统。
2、空预器的分类
主要分为两大类：传热式空预器和蓄热空预器，传热式空预器主要以管式空预器为主，一般用于较小的机组；蓄热式空预器主要指回转式空预器，回转式空预器又分为受热面回转式和风罩回转式空预器，一般用于大型机组。
回转式空预器是目前各大电厂普遍采用的锅炉尾部烟道换热装置。与管式空预器相比主要有以下特点：
1）回转式空气预热器具有结构紧凑、体积小、换热面密度高、整机质量轻、金属耗用量少、利于安
装布置、低温腐蚀较管式换热器轻等特点，适于在大型锅炉上使用。
2）回转式空气预热器的缺点是漏风量大，工况良好时为6％～8％，安装结束后一般为8%～12%，运行一段时间后为15％～30％，远远大于管式换热器5％以下的漏风量。
3）回转式空气预热器的结构复杂、制造工艺和安装要求高、运行维护工作量大，热态自动控制也较为困难。较高的漏风量引起预热器入口风压降低、风机电流升高，预热器后的过量空气系数升高、尾部排烟气温降低、锅炉热效率降低、燃煤损耗增加，甚至导致锅炉达不到额定负荷。
图1 回转式空预器结构及工作原理示意图
3、回转式空预器的漏风原因及分析
空预器的转子是转动的，在转子与空预器上下壳体及圆周壳体之间存在一定距离的间隙。由于冷风侧和热风侧各个仓室之间的流体压力、温度和流速的差异造成了流体在不同仓室之间的相互泄漏，即空预器内部漏风。
3.1 回转式空预器的漏风分类
空气预热器漏风主要可以分为以下两类:金属表面耐磨涂层
(1)携带漏风。携带漏风主要是因为空气预热器在转动过程中，一部分驻留在换热元件中的空气被携带到烟气中去，一部分驻留在换热元件中的烟气被携带到空气中去。这种情况造成的漏风量很小但这种漏风是空气预热器的构造无法避免的。
计算公式为：
Le＝n·V·ρavg
式中，n为转子转速，V为转子内部空腔空间，ρavg为转子内部空气平均密度。
根据公式可以看出，通过减小转子转速n、减小转子内部空腔空间V的方法可降低携带漏风。
(2)直接漏风。直接漏风主要是由于空气预热器结构本身为保证安全运行而使烟气与空气之间存在一定的间隙；同时，由于烟气和空气之间存在压差也会产生漏风。直接漏风主要包括径向漏径向漏风、轴向漏风、旁路漏风、中心筒漏风。径向漏风占直接漏风量的80%左右，主要是因为转子上、下端温度差异而发生蘑菇状变形，进而造成密封间隙的增大和漏风率的增加。
计算公式为：
Ld＝K·A·(ρ·ΔP/Z)0.5
式中，K为阻力系数，A为漏风通道截面积，ρ为各产生漏风部位的实际空气密度，ΔP 为泄漏缝隙两侧的压力差，Z为密封道数。
根据公式可以看出，通过减小漏风通道截面积A、减小泄漏缝隙两侧的压力差ΔP、增加密封道数Z的方法可降低直接漏风。
3.2 回转式空预器的漏风分析
3.2.1 转子热端蘑菇状变形
自救手环回转式空气预热器在热态时，烟气和空气分别从上、下端进入空气预热器转子，通过转子蓄热元件进行热交换。在这个过程中，热端温度高，膨胀量大，而冷端温度低，相应的膨胀量小，使得转子延径向向下发生变形。另外，当转子温度升高后转子的钢性会降低，加之转子本身重量很大，当转子受热后会出现转子外围向下变形的“蘑菇”形状（见图2），这就是我们经常所说的蘑菇状变形。
图2 回转式空预器转子热端蘑菇状变形示意图
现有的回转式空气预热器，广泛利用可调节扇形板与转子径向密封片配合，达到控制转子冷、热端漏风的目的，但由于转子特殊的蘑菇状变形，使得直线形式的扇形板与径向密封片无法达到良好的密封，控制漏风的效果难以保证。
图3 回转式空预器扇形板密封示意图
车模门3.2.2密封片（板）磨损
运行过程中，为保证转子与静子构架之间相对较小的间隙，转子密封片与静子密封板会相互接触，产生磨损。虽然在一定时期内可以维持相对较低的漏风面积，但随着设备磨合，漏风率将增大，而且随着设备工作稳定期的结束，设备逐渐进入工况恶期，漏风量会急剧增加。
图4 漏风率与运行时间关系示意图
造成密封元件磨损的主要原因有：
（1）转子在不同排烟温度下变形不同，经过一段时间的运行，转子密封片外端曲线将不符合理想设计，在某一稳定工况下形成一个不规则的漏风区间。高压侧空气气流高速通过这个区间间隙进入负压侧的烟气通道，空气流的吹损，使得这一区间间隙逐渐增大。
（2）密封片的材质或规格存在问题，不能保证在环境温度频繁变化等恶劣条件下的耐磨效果，导致密封片过早失效。
（3）为保证转子清洁、气流流通面积和换热效果，空气预热器一般配有蒸汽吹灰系统。当吹灰器每
次投入运行或疏水不畅的时候，初始产生的部分冷凝水会聚集在管第一喷口处，在高压蒸汽的推动下，夹带大量水滴的蒸汽高速冲击转子某一固定位置，造成该部位的密封片首先产生磨损之后，高速汽流长时间的吹灰冲击，还会进一步扩大磨损部位，导致漏风量的骤增。
4）酸雾腐蚀以及烟气中携带的飞灰颗粒的磨损。
3.2.3 堵灰以及酸雾腐蚀
锅炉在运行过程当中，容易发生设备的堵灰现象，反作用到设备的风入口，就会导致入口风压提高，容易产生密封磨损，严重时甚至可能会引起燃烧。炉内烟气中的二氧化硫及三氧化硫与水蒸汽会发生化学反应，形成酸雾，视机组排烟温度的不同，酸雾的危害也不同，如果排烟温度高于酸雾的露点温度，酸雾只有少量残留在空预器元件上，危害较小。但是如果机组排烟温度较低，低于酸雾的露点温度，则酸雾会在空预器元件上形成液态，导致低温腐蚀，同时液态硫酸会与空预器烟气中的灰分混合，出现粘灰状态物，导致空预器堵塞加剧，堵灰又会造成进风入口风压增加，从而又增大了漏风率。
另外，脱硝装置氨逃逸率的控制对空预器漏风影响更为突出。氨气和三氧化硫与烟气中水分反应生成硫酸氢氨。硫酸氢氨在温度180～200℃的环境中呈“鼻涕”状的粘性物，因此在空预器高温段和低温段处烟气中的灰尘和硫酸氢氨一块儿极易粘附于空预器换热面上，不仅降低换热效果，还将会在空预器
的低温段产生低温腐蚀，同时造成空预器的积灰，使漏风率增大。
3.2.4 设备运行中的管理问题
空预器正常运行中，若空预器入口烟温调整不当或暖风器投运情况下入口风温控制不当，以及脱硝系统调节不当造成氨逃逸超标，空预器长期未吹灰等，都会造成空预器腐蚀、磨损、堵灰，使密封件磨损，流通阻力增加，空预器烟风侧差压增大，使漏风率增大。
4、空预器的漏风危害及漏风率的测定
4.1空预器的漏风危害
漏风是回转式空预器的主要问题，对锅炉的经济运行产生很大影响。主要危害有以下几点：硝化纤维素膜
（1）二次风侧的风外漏至大气，使得与烟气换热的风量减少，排烟温度上升，排烟损失增大，降低锅炉效率；如果要保持炉膛燃烧所需风量，就要增大送风机出力，使得厂用电增加，降低锅炉效率；
（2）一次风侧外漏入大气与二次风漏入大气影响差不多，同时减少了磨煤机出力，要保持磨煤机出力就要增大一次风机出力，增加了厂用电；
（3）外部空气漏入烟气侧会使引风机入口烟气量增大，为保持炉膛负压，引风机出力增大，增加了厂用电，降低了锅炉效率；如果是烟气侧热端漏风会使烟气量增大，换热效率降低，排烟温度升高；
液压阀芯（4）一、二次风侧漏入烟气侧的影响和上面1、2、3点的综合，同时会使送风机，一
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