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超超临界火力发电厂单列布置四分仓空气预热器安装施工工艺控制研究

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：李龙

[导读] 摘要：空气预热器一般简称为空预器，多用于燃煤电站锅炉，分类有多种形式，在大容量机组尤其是300MW以上容量的锅炉，一般采用回转式空预器。

        中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司山东济南 250102
        摘要：空气预热器一般简称为空预器，多用于燃煤电站锅炉，分类有多种形式，在大容量机组尤其是300MW以上容量的锅炉，一般采用回转式空预器。回转式空预器的工作原理是：预热器转子部件由数万计的传热元件组成，当空预器缓慢旋转，烟气和空气逆向交替流经空预器。换热元件在烟气侧吸收热量，在空气侧放热，从而达到降低锅炉排烟温度，提高锅炉燃烧效率，降低燃料消耗非常重要。文章重点就超超临界火力发电厂单列布置四分仓空气预热器安装施工工艺控制展开研究。
        关键词：火力发电厂；空气预热器；安装工艺
        1空气预热器概述
        回转式空预器至今仍是全世界最先进、最流行的大型空气预热器形式。但是，容克式空预器有个主要问题—漏风问题。在实际运行中，一般漏风率都在6%以上，有的甚至更高。漏风对锅炉的经济影响很大。漏风使空气直接进入烟道，由引风机抽走，因而送、引风机的电耗都增加。如果漏风过大，超过送、引风机的负荷能力，会造成燃烧量不足，以致被迫降低负荷，直接影响锅炉的安全性与经济性。
        容克式空预器如要对提高锅炉效率起到良好的效果，必须对它的密封系统进行改造。目前，国内回转式空预器在实际运行过程中为了降低漏风率，提高锅炉效率，都对空预器密封系统进行改造。常见的空预器密封漏风有运行时产生的密封间隙漏风、密封片磨损漏风和空预器自身系统漏风。但这些漏风的弥补很难解决对空预器热态“蘑菇状”变形引发的非线性间隙变化。
        从设计、生产、安装和运行方面综合治理空预器热态变形、制造误差、转筒晃、摆动及振动等原因引起的密封间隙无规则线性变化，充分发挥各个环节的补偿能力。对空预器综合治理最直接的影响就是燃烧效率的提高和厂用电的减少，改善机组运行的安全性，避免因风量不足而引起高温腐蚀或限负荷等问题，这对电厂是一笔不小的节能开支。漏风率降低，可以保证锅炉燃烧氧量充足，减少锅炉不完全燃烧热损和排烟热损，避免燃烧区域受热面的高温腐蚀。可以减少空气和烟气流量，降低一次风机、送风机、引风机的电耗。可以减少空预器出口烟气流量，降低烟气温度，增加除尘效率，使下游设备磨损降低，维护费大大减少。空气侧漏向烟气侧流量下降，流速降低，工件寿命增长，维修、维护工作量减少。排烟温度可以上升，可以控制空预器冷端腐蚀，减缓空预器冷端堵灰，也可以减少厂用电。
        2分仓受热面回转式空气预热器安装质量工艺探讨
        容克式空预器漏风率高是难以解决的问题,在容克式空预器技术中,防止或降低漏风即密封技术占有很重要的地位。空预器的漏风会导致机组热力工况的变化,随着漏风量的增加,热风和排烟温度下降,排烟温度下降会加速冷端换热元件的低温腐蚀：漏风还影响机组的经济运行,它一方面降低机组的热效率,另一方面增加送、引风机的功率消耗,使煤耗增加。针对降低空预器漏风因素进行探讨以降低漏风率显得较为重要。烟台八角项目采用单列布置空预器。而四分仓受热面回转式空气热预器是比较少见的，而且空气预热器安装质量会严重影响锅炉的热效率，借鉴常规三分仓受热面回转式空气预热器安装经验，探讨四分仓受热面回转式空气预热器安装质量工艺。而单列空预器的漏风率：5%～ 6%；双列空预器的漏风率： 6%～8%。
        近几年达标投产机组的考核结果，国产空预器漏风率超标情况比较普遍,部分接近或超过10%,最大甚至达到13%,严重影响电厂经济运行。造成漏风率偏高的因素有四个方面:设计,制造及运输,安装和运行。锅炉厂制造的四分仓受热面回转式空气预热器，技术已经成熟，在优化施工方案的同时，根据厂家安装说明书要求，将严把质量关。
        容克式空预器漏风率高是难以解决的问题,在容克式空预器技术中,防止或降低漏风即密封技术占有很重要的地位。空预器的漏风会导致机组热力工况的变化,随着漏风量的增加,热风和排烟温度下降,排烟温度下降会加速冷端换热元件的低温腐蚀：漏风还影响机组的经济运行,它一方面降低机组的热效率,另一方面增加送,引风机的功率消耗,使煤耗增加。针对降低空预器漏风因素进行探讨以降低漏风率显得较为重要。
        目前国产空预器主要生产厂有:哈尔滨,上海和东方锅炉厂。根据近几年达标投产机组的考核结果。国产空预器漏风率超标情况比较普遍,部分接近或超过10%,最大甚至达到13%,严重影响电厂经济运行。造成漏风率偏高的因素有四个方面:设计,制造及运输,安装和运行。可分别采取相应措施加以控制,以降低空预器漏风率。

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        （1）优化设计
        设计优化,从理论上降低漏风.采取如下措施采用多道密封技术:双道密封或三道密封可以大幅度降低直接漏风率.
        采用焊接静密封:将预热器轴向和冷端径向静密封采用完全焊接结构(密封板不可调),可将预热器的漏风率稳定到在整个密封片使用寿命周期内漏风率上升不超过2个百分点.在大型预热器上采用低运行要求的新型间隙跟踪装置:对直径12米以上的预热器,转子蘑菇型变形幅度很大,热端径向漏风量占总量的一半以上,采用热端不可调设计是不合理的.如一百万机组,转子变形量达55mm,不采用扇形板间隙跟踪装置热端漏风率达3.5%,采用后能降低到1%以下.新型跟踪装置提升装置和扇形板采用铰接避免机械设备损坏,采用带机械放大器的接触式传感器来降低事故损坏率.还可以采用烟气温度信号来控制扇形板位置的新型系统.
        采用专用结构消除密封板端部漏风:考虑密封板膨胀,其端部设计有一定膨胀间隙.此处也是漏风通道.采用随动密封盖板机构,能在不妨碍密封板膨胀情况下完全消除此漏风通道,降低漏风.扇形板内外两端和轴向密封板上下两端均可采用此设计方式.采用热端扇形板和转予随动膨胀结构保证此处在任何负荷下均有最小密封间隙:扇形板内部悬吊在转子导向端轴上,与转子同步膨胀,使此处密封间隙始终接近零,有效减小低负荷阶段预热器漏风.采用端面布置旁路密封:冷端旁路密封片从转子外侧移到转子下方,有效实现转子冷端的自密封,转子下垂后使得此处几乎在零密封间隙运行.大大降低轴向漏风.
        （2）加强设备监造
        加强监造和出厂验收,严格质量验收标准.严格执行厂家规范,确保到货尺寸达到厂家标准,间隙达到中下限范围内,明确质量控制点、加强过程监督、加强对进场设备的检查,消除运输过程中导致的设备变形的影响。
        （3）严把安装质量关
        现场安装除使用合格技术人员和施工人员外,在安装各阶段。必须严格按照安装说明书的要求并重点对以下各部位安装质量进行控制,加强施工过程的检查监督。冷端大梁,扇形板:冷端大梁吊装就位之后,通过增,减支腿下的垫片调整大梁水平度,偏差&lt：1.5mm,冷端大梁安装结束后,安装一次风冷端梁,同样确保偏差&lt：1.5mm。冷端梁的安装是其它后续作业的基础,所以必须保证,为后续支撑轴承,转子中心筒等的安装做好准备。
        推力轴承:将推力轴承挂在冷端大梁下,是支撑转子的重要部件,由于要保证中心筒安装垂直,所以推力轴承的中心及水平度的要求特别重要。通过调整垫片调整推力轴承的水平度。其允许偏差0.5/1000.应在其端面直径方向测量。拧紧螺栓应从下梁刚性最强的地方开始。
        中心筒及短轴:中心筒就位于推力轴承后,进行初步找正,确保垂直度符合图纸要求,然后进行l临时加固。中心筒初步找正垂直度,确保转子安装垂直度,为以后密封调整创造有利条件。
        热端大梁及导向轴承,转子:热端大梁安装水平可保证热端扇形板水平度调节,导向轴承定位直接影响中心筒的垂直度。为了确保转子中心筒的最终垂直,在导向轴承安装结束后必须对其水平度与转予垂直度进行检查。如果发现中心筒垂直度有变化时。应用导向轴承四周调整块和调整螺钉进行调整,在转子所有承重元件安装后,应对导向轴承水平再次进行复查。由于径向与轴向密封安装在转子上,转子找正是密封间隙调整的前提,是降低漏风率的基本条件之一。若转子不垂直。就不能保证扇形板,弧形板在同一密封面上。密封间隙调整无从谈起。为了确保转子安装垂直,防止转子受力不均发生倾斜,在安装扇形仓和蓄热元件时,必须对称安装模数仓格。安装结束,检查转子安装垂直度,在主轴上端面测量,水平度不大于0。05ram。
        转子安装找正后，安装转子法兰和转子角钢。对转子法兰上端面及转子角钢密封面进行车削加工,转子车削保证热端扇形板提升装置,旁路密封的安装精度。
        弧型板:弧型板为圆弧型密封板,在运输过程中可能产生变形或生产时加工误差。安装前必须对其进行测量检查。安装时应保证与转子同心,同心度偏差不大于3mm。
        密封:密封分径向密封,轴向密封,旁路密封和固定密封
        径向密封:热端径向间隙是空预器漏风的主要渠道,现代预热器一般都采取冷端支撑热端导向定位的结构,热端扇形板挂在中心轴上,~t'fl4吊挂在中心桁架上,预热器发生变形后,热端扇形板内侧随转子中心轴膨胀向上移动,内侧间隙不变,外侧间隙由于转予的蘑菇状下垂和外壳增长而增大。径向密封安装先根据图纸要求安装径向密封标尺,然后安装密封片,逐一安装并调整每个密封片。确保安装成一直线。然后以任一块径向密封片为基准调整扇形板,为了使扇形板密封面两侧有相同的间隙,在扇形板调节过程中,必须确保其水平,调整扇形板两侧间隙不大于设计值。
        轴向密封:为了控制轴向漏风,安装时先安装好轴向密封标尺,使其与转子密封角钢的外径最大点问隙符合设计值,按要求安装轴向密封片,然后以任一片轴向密封片为基准调整弧形板,使每块弧形板两侧冷,热端轴向密封间隙与设计一致。
        旁路和静密封:旁路密封安装时,第一块旁路密封片与连接板的旁路密封支撑角钢空对齐,修正密封片,使之与轴向密封板和扇形板静密封件靠紧：冷,热端密封片必须成对使用,以保证旁路密封片的凹槽错开。在扇形板,轴向密封板,主支座之间的静密封安装时各尺寸应符合设计。中心筒密封片固定在转子中心筒的端板的圆周上。与环形密封盘或密封盖的凸缘之间设定在规定的间隙。安装时应注意按照设计要求,将各处间隙进行密封焊，弥补孔洞。
        3总结
        在试运初期,允许转子依靠磨合方式获得接近零的安全运行间隙。动静密封部分处于磨合阶段时,电流在额定范围内，晃动是正常的,不要因担心电机跳闸而调大密封间隙。在运行期间,若实际运行烟气温度偏离设计值20℃以上,宜重新调整密封间隙。在运行过程中应进行有效的吹灰,保证吹灰蒸汽的品质。否则,随着运行时间延长,会积灰堵塞而造成阻力增加和冷端压差加大,漏风率升高。避免使用偏离设计煤种过远的煤种，通过四个方面的控制,可以将预热器漏风率控制在5.5%以下,甚至更小。
        参考文献
        [1]吕兴亮.空气预热器安装技术及降低漏风率的措施[J].电站辅机,2018,39(04):30-32.
        [2]张巍.回转式空气预热器安装技术要点及运行中常见问题分析[J].锅炉制造,2018(04):14-15+18.