电厂锅炉回转式空气预热器的节能改造及效果分析王国红

电厂锅炉回转式空气预热器的节能改造及效果分析王国红

王国红

咸阳西郊热电有限公司陕西省咸阳市712000

摘要：随着电厂锅炉运行时间的加长，空预器会出现不同程度的漏风问题，严重影响锅炉效率，有必要进行锅炉回转空气预热器的改造。本文分析了锅炉回转式空气预热器的漏风改造方法，帮助减少空预器漏风，提高锅炉效率。

关键词：电厂；锅炉回转式；空气预热器；节能改造；分析；

随着现代化的快速发展，中国的生活质量有了显著的提高。促使电厂建设得到显著发展，很多火电机组的老化，漏风量变大等情况一定会出现，空气预热器的效率有了明显的下降，所以回转式空气预热器的漏风改造非常重要，需要将锅炉回转式空气预热器的效率下降的原因进行分析完善，同时加强施工质量控制及安全管理，降低成本提高回转式空气预热器的效率，从而保证电厂的安全经济运行。

一、空预器运行中常见的问题

1.漏风大。空气预热器中有温度、距离追踪装置，随着投运年限的增长，密封片长期运行磨损，并最终导致漏风量变大，锅炉效率降低，一旦超过漏风率设计值就会产生该故障，实际中漏风率比设计高出10%左右，从而造成锅炉效率下降，风机电能消耗也会增加，漏风大是空气预热器常见问题。

2.阻力大。空气预热器阻力比较大的原因是积灰造成，而带灰烟气流经控制器造成积灰问题，主要有两种原因：（1）气流扰动烟气携带灰粒并沉积到传热元件上，形成积灰层。（2）烟气中含有的水蒸气在低温情况下进行凝结，很容易积灰。松散积灰很容易达到动态平衡，一旦产生积灰会被烟气中的大灰粒冲刷下来，一旦当外界发生变化也会达到新的平衡，新的变化例如：环境变化、温度变化、积灰变化。粘聚积灰也会导致低温腐蚀，当燃煤中硫成分较高，就会导致腐蚀程度加重，一旦传热元件出现腐蚀，就会加重积灰。这种灰尘很难用吹灰器进行清除，需要进行停炉处理。为了防止这种事情发生需要进行提高空预器温度，也可以增加热循环装置进行温度提高。

3.电动机的电流摆动大。空预器驱动电机的电流摆动大是运行中常见的问题，主要原因有：①空预器密封自动投入不正常，扇形板与密封片间隙不能及时自动调整，导致扇形板和密封片摩擦；②密封间隙过小或密封片脱落；③传动机构原因，包括传动间隙过小、润滑油质不合格；④转子倾斜等。现场情况表明，空预器电流摆动大多数是空预器本体动、静摩擦引起的，为了保证空预器安全运行，运行人员习惯将空预器自动密封系统退出运行，并将扇形板提起，这虽然解决了驱动电机电流摆动大的问题，但却使空预器漏风率变大。

二、预器工作原理及特性

空预器受热面装于可转动的圆筒形转子中，转子被分隔成若干个扇形仓格，每个扇形仓内装满了由金属薄板(波形板)制成的传热元件。圆形外壳的顶部和底部上下对应地被分隔成烟气流通区、空气流通区和密封区3个部分。烟气流通区与烟道相连，空气流通区与风道相连。装有受热面的转子以1～2r／min的转速旋转。因此受热面不断地交替通过烟气流通区和空气流通区。当受热面转到烟气流通区时，烟气自上而下流过受热面，受热面吸收烟气热量而被加热，当转到空气流通区时，受热面把蓄积的热量传给自下而上流动的空气。转子每转一周就完成一个热交换过程。由于烟气的容积流量比空气大，故烟气通道占转子总截面的50％左右，而空气通道仅占30％～40％，其余部分为密封区。在空预器动、静部件之间留有一定的间隙，流经预热器的烟气是负压状态，空气是正压状态，空气在压差作用下，通过这些间隙漏到烟气中，因密封不严造成的漏风量与间隙大小和两侧压差的平方根成正比。另外转动部件还会把一部分空气带到烟气中。由于转速很低，这部分携带漏风量很少。空预器漏风增大不仅增加排烟损失和风机电耗，而且在漏风严重时，将导致送入炉膛参加燃烧的空气不足，直接影响锅炉的出力。空预器的传热部件布置紧凑，波形板间烟气通道较窄，飞灰较容易沉积在受热面上。尤其在预热器的冷端，是烟气和空气温度最低的区域，容易产生低温腐蚀，腐蚀又使积灰加剧。积灰不仅增加了系统的流动阻力，严重时甚至会将气流通道堵死，影响空预器的正常运行。为此，空预器都装有吹灰装置，吹灰介质通常采用过热蒸汽，如果积灰严重，还需要采用高压水冲洗。

三、工程案例

1.工程背景。在某地区电厂中装有2台超临界直流锅炉，并在每台锅炉配置2台回转式预热器，这两台空气预热器有固定结构，转子与外壳之间密封装置组成，漏风系数设计值为0.15，经过长时间运行后出现无法正常运行，所以进行热力性能试验，如表1根据两台锅炉资料显示出，漏风率明显增大，比标准值要高。而空气预热器漏风过大，需要被迫降低310kW运行，所以要进行解决该问题。

2.改造方案。此次针对该问题进行改造，而改造方案如下：（1）转子隔仓改造，为了实现双密封需要增加二次径向隔板进行结构改造，现有转子为24(15度)隔仓结构，为实现双密封，需要增加二次径向隔板将原有的转子隔仓改造成48(7.5度)隔仓结构，在保证现有扇形板和轴向密封弧形板角度不变下进行密封。（2）重新固定扇形板及轴向密封弧形板，并根据弧形板重新设计，并进行固定完成焊接结构，取消原有的密封调节消除二次漏风，降低漏风水平。（3）更换受热元件和自动追踪系统，针对原有传热元件堵塞，减少烟道产生局部磨损、变形，进行修补改造，更换受热元件为主要核心，这样才能空气预热器不易积灰，确保更长时间运行。（4）暖风器改造，为了保证空预器不发生低温腐蚀和粘聚性积灰，需要保证暖风器能够可靠投入。另外暖风器经过长时间的运行，内外漏风严重，使暖风器无法正常投用。经重新设计，管路系统全部更换，进汽管路由原来的12组改成4组，疏水管路由原来的12组改成4组（另加4组旁路），减少了暖风器布置块数和管排数，改造后大大减少了风道阻力。换热片由单管式设计改为套管式螺旋翅片管，这种结构很好地解决了水冲击浸蚀和热膨胀造成的泄漏，保证暖风器的正常投用。

3.改造效果。针对锅炉进行大修后，进行锅炉性能测试，在进行320kW负荷工作下，达到设计要求，所以说效果明显，根据带来经济效益计算排烟量含量比以前有明显降低，降低约有0.57百分点，每年节省煤约3500t，节省燃料费为300万元，而根据以往使用电量进行比较，每年节省电费为150万元。表2~3为空预器漏风测试结果、空预器漏风测试结果。

年节电、节煤总收益约524万元，如果计入由于空预器改造每年减少运行维护费用30万元，则改造后的年总收益为554万元，空预器改造一次投资约700万元，预计1.3年内可收回全部投资。鉴于2号改造效益比较好，同样对1号锅炉进行改造。

总之，长周期运行后的空预器必然因为积灰等原因出现阻力增大，漏风量增大，为了减少锅炉回转式空气预热器的漏风和阻力，需要对其密封片检查，对漏风进行测试评价，根据回转式空预器的实际情况，寻找好的解决方案，保证其正常可靠运行。

参考文献：

[1]张晓敏．电厂建设锅炉回转式空气预热器的节能改造及探讨．2017.

[2]崔和平．电厂建设中锅炉回转式空气预热器的节能改造及分析.2018.