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摘 要：丰润热电2x300MW机组四台28.5-VI（T）-1833-SMR型空预器，丰润热电工程一号锅炉配有两台哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的半模式、双密封、三分仓容克式空气预热器，其型号为28.5-VI（T）-1833-SMR，转向烟气→二次风→一次风。
关键词：空预器 漏风 密封
一、引言
回轉式空气预热器在大中型电站锅炉上被普遍采用，漏风率是其重要的经济指标之一。有效控制空气预热器漏风率，可以从降低送、引风机电耗和提高锅炉效率两个方面得到节能收益。
因而无论是国内外空预器生产厂家或广大的空预器使用单位，都努力从不同方面降低空预器漏风率。
目前我厂平均每天不到10小时机组运行在满负荷，其他时间机组运行在75%或者50%负荷。传统的密封技术，只能保证机组满负荷时漏风率较低，在负荷发生变化后漏风率就会直线上升，带来严重的经济效益损失。早在上世纪八十年代，国内锅炉领域专家就曾预言：“回转式空预器密封的最终出路在于动静合理接触”。德国一家公司曾于上世纪八十年代后期在我国西北电力系统进行多台空预器接触式密封改造（因材料原因等有限）。九十年代中期，日本国内空预器也进行了接触式改造，并一度来中国推广，但因成本太高，未得使用。
采用“半接触式”改造本次预热器密封结构，降低漏风率，提高炉效，恢复锅炉出力，提高机组运行的经济性，降低发电煤耗。还具有改动少，投资少等特点。
二、设备分析
1.受热面回转式空预器的基本工作原理
受热面回转式空预器是现在锅炉容量大型化的发展趋势下，大多采用的一种空预器形式。由转子、外壳、密封装置、传热元件、转动轴传动装置等组成。
传热元件放置在转子中，烟气自转子的上部自上而下穿过整个空预器，相应的会给转子内部装置的传热元件进行加热。而空气由转子下部进入，自下而上流过整个空预器。由于转子的旋转，使流经的空气被烟气加热过的传热元件加热，从而达到利用烟气余热的节能效果。
我厂空预器及其附属设备技术规范及参数
表2-1 空预器技术规范
我厂空预器漏风率测试数据汇总表（表2-2）
2.转子热变形
预热器运行时，转子的上下端面上存在温度差，也即沿着转子高度方向上的温度梯度引起了转子的热态蘑菇状变形，转子上端面外凸，下端面内凹。请见如下示意图2-1、2-2：
图2-1 转子的冷态和热态情
图2-2 转子热变形
3.漏风量计算
漏风是由携带漏风和直接漏风两部分组成
3.1携带漏风量的计算公式为
LE=π×0.94×60nρA[（R2-rf2）（E+a） ×0.85+（R2-rp2）K]（kg/h）
式中：
LE -转子从空气侧旋转到烟气侧的仓格空间中空气携带到烟气中的量（kg/h）；
0.94 - 转子构件占据容积的修正系数；
n-转子转速（r/min）；
ρA -进出口空气的平均速度（kg/m3）；
R-转子内半径（m）；
Rf-端板半径（m）；
rp-转子中心筒半径（m）；
E+a-传热元件篮子框架的最高线和最低线之间的距离（m）；
0.85-系数，受热元件的自由流量截面与转子横截面的比值；
K-上下扇形板的密封面之间距离减去（E+a） （m）
由上式可见：携带漏风量的大小是由相距两个密封板之间的空间大小和转子转速决定的，缩小或取消转子上的密封板之间的空间就能大幅度减少携带漏风量。
3.2 直接漏风
直接漏风主要取决于烟空气的压差和密封间隙。其公式如下：
ΣLD=Σ（508.7×A×K ）（kg/h）
式中：
ΣLD-各部分直接漏风量的总和（kg/h）；
A-计算处的泄露面积（m2）；
ρ-计算处的空气密度（kg/m3）；
Δp-计算处的烟空气之间压差（Pa）；
K-阻力系数，取用0.65；
由上式看见：直接漏风量是由各部间隙大小和相邻风道风压只差造成的，各风道的风压是由锅炉运行工况决定的，因此不能改变（可见漏风是不能彻底消除的），我们只能通过减小各部间隙的方法来减少漏风。
3.3我厂空预器漏风情况
把扇形板制作成15°，将转子分割为24分仓。这种密封形式保证了在转子转动的过程中，任何一个时刻都有一道密封片在扇形板下，这时的漏风量按以下公式进行计算：
LD=508.7×A×K× 。
这种形式的密封系统，又分为扇形板固定，扇形板与径向密封片之间间隙冷态调整后，扇形板不随转子的变形而跟踪变化和扇形板随转子变化自动跟踪调节间隙的调整系统两种。由于扇形板固定在空预器的热端，扇形板与径向密封之间形成了一个很大的楔形间隙，产生较大的漏风。有文献指出理论计算及现场测试的数据分析，大型空预器中，携带漏风约占总漏风的10% 20%，直接漏风约占70% 80%。而直接漏风中，热端径向漏风约占直接漏风的50% 70%，直径越大，此比例越大。所以，治理空预器漏风的关键即是热端径向漏风。如果不采取热端扇形板跟踪技术，其漏风率一般在10%左右，严重影响锅炉整体效果。
三、改造范围
在空预器每一个扇形板底部中间的位置至外圆端部，开一个略小于扇形板面积的孔，孔边距扇形板立面20毫米。制作一个一头高20毫米，一头高10毫米的簸箕型部件。高的一段安装两个无轴承的铁轮，将簸箕型部件放到扇形板开孔内，铁轮压在空预器转子外檐。当负荷小于150WM时簸箕型部件随转子升降，铁轮压在外檐上滚动，当负荷大于150WM时铁轮悬空。此时扇形板和转子之间轴向间隙比改造前小10-15毫米。
四、年节约费用的计算分析（示例）
1.收益费用分析
按目前300MW机组，一般漏风率下降12%。可以提高锅炉效率1%。
主要来自： 1） 锅炉排烟热损失的减少。
2） 引风机、送风机、一次风机电耗的下降。
计算条件： 1） 按改造前空预器的漏风率10%计算，按改造后空预器的漏风率5%计算，则锅炉效率提高0.42%.
节约标准煤=344g/kwh × 0.42%=1.44g/kwh
2） 机组年利用小时 ：6000小时
3） 标准煤单价：650元/吨
M=6000小时×1.44克/千瓦时×300×103千瓦×650元/吨=168万元
2） 引风机、送风机、一次风机电耗
一般统计三大风机电流下降总电流估计80A。
M=6000小时× ×6.3kv×80A×0.25=129万元
合计节约M=168万元+129万元=297万元
2.投资回收期分析
按本次密封改造所投资额200万元估算
T= （月）
其中：T-投资回收期（静态）
Q-改造所投资费用
R-年收益
参考文献
[1]28.5-VI（T）-1833-SMR型空预器运行维护说明书.
[2]28.5-VI（T）-1833-SMR型空预器安装图纸.
关键词：空预器 漏风 密封
一、引言
回轉式空气预热器在大中型电站锅炉上被普遍采用，漏风率是其重要的经济指标之一。有效控制空气预热器漏风率，可以从降低送、引风机电耗和提高锅炉效率两个方面得到节能收益。
因而无论是国内外空预器生产厂家或广大的空预器使用单位，都努力从不同方面降低空预器漏风率。
目前我厂平均每天不到10小时机组运行在满负荷，其他时间机组运行在75%或者50%负荷。传统的密封技术，只能保证机组满负荷时漏风率较低，在负荷发生变化后漏风率就会直线上升，带来严重的经济效益损失。早在上世纪八十年代，国内锅炉领域专家就曾预言：“回转式空预器密封的最终出路在于动静合理接触”。德国一家公司曾于上世纪八十年代后期在我国西北电力系统进行多台空预器接触式密封改造（因材料原因等有限）。九十年代中期，日本国内空预器也进行了接触式改造，并一度来中国推广，但因成本太高，未得使用。
采用“半接触式”改造本次预热器密封结构，降低漏风率，提高炉效，恢复锅炉出力，提高机组运行的经济性，降低发电煤耗。还具有改动少，投资少等特点。
二、设备分析
1.受热面回转式空预器的基本工作原理
受热面回转式空预器是现在锅炉容量大型化的发展趋势下，大多采用的一种空预器形式。由转子、外壳、密封装置、传热元件、转动轴传动装置等组成。
传热元件放置在转子中，烟气自转子的上部自上而下穿过整个空预器，相应的会给转子内部装置的传热元件进行加热。而空气由转子下部进入，自下而上流过整个空预器。由于转子的旋转，使流经的空气被烟气加热过的传热元件加热，从而达到利用烟气余热的节能效果。
我厂空预器及其附属设备技术规范及参数
表2-1 空预器技术规范
我厂空预器漏风率测试数据汇总表（表2-2）
2.转子热变形
预热器运行时，转子的上下端面上存在温度差，也即沿着转子高度方向上的温度梯度引起了转子的热态蘑菇状变形，转子上端面外凸，下端面内凹。请见如下示意图2-1、2-2：
图2-1 转子的冷态和热态情
图2-2 转子热变形
3.漏风量计算
漏风是由携带漏风和直接漏风两部分组成
3.1携带漏风量的计算公式为
LE=π×0.94×60nρA[（R2-rf2）（E+a） ×0.85+（R2-rp2）K]（kg/h）
式中：
LE -转子从空气侧旋转到烟气侧的仓格空间中空气携带到烟气中的量（kg/h）；
0.94 - 转子构件占据容积的修正系数；
n-转子转速（r/min）；
ρA -进出口空气的平均速度（kg/m3）；
R-转子内半径（m）；
Rf-端板半径（m）；
rp-转子中心筒半径（m）；
E+a-传热元件篮子框架的最高线和最低线之间的距离（m）；
0.85-系数，受热元件的自由流量截面与转子横截面的比值；
K-上下扇形板的密封面之间距离减去（E+a） （m）
由上式可见：携带漏风量的大小是由相距两个密封板之间的空间大小和转子转速决定的，缩小或取消转子上的密封板之间的空间就能大幅度减少携带漏风量。
3.2 直接漏风
直接漏风主要取决于烟空气的压差和密封间隙。其公式如下：
ΣLD=Σ（508.7×A×K ）（kg/h）
式中：
ΣLD-各部分直接漏风量的总和（kg/h）；
A-计算处的泄露面积（m2）；
ρ-计算处的空气密度（kg/m3）；
Δp-计算处的烟空气之间压差（Pa）；
K-阻力系数，取用0.65；
由上式看见：直接漏风量是由各部间隙大小和相邻风道风压只差造成的，各风道的风压是由锅炉运行工况决定的，因此不能改变（可见漏风是不能彻底消除的），我们只能通过减小各部间隙的方法来减少漏风。
3.3我厂空预器漏风情况
把扇形板制作成15°，将转子分割为24分仓。这种密封形式保证了在转子转动的过程中，任何一个时刻都有一道密封片在扇形板下，这时的漏风量按以下公式进行计算：
LD=508.7×A×K× 。
这种形式的密封系统，又分为扇形板固定，扇形板与径向密封片之间间隙冷态调整后，扇形板不随转子的变形而跟踪变化和扇形板随转子变化自动跟踪调节间隙的调整系统两种。由于扇形板固定在空预器的热端，扇形板与径向密封之间形成了一个很大的楔形间隙，产生较大的漏风。有文献指出理论计算及现场测试的数据分析，大型空预器中，携带漏风约占总漏风的10% 20%，直接漏风约占70% 80%。而直接漏风中，热端径向漏风约占直接漏风的50% 70%，直径越大，此比例越大。所以，治理空预器漏风的关键即是热端径向漏风。如果不采取热端扇形板跟踪技术，其漏风率一般在10%左右，严重影响锅炉整体效果。
三、改造范围
在空预器每一个扇形板底部中间的位置至外圆端部，开一个略小于扇形板面积的孔，孔边距扇形板立面20毫米。制作一个一头高20毫米，一头高10毫米的簸箕型部件。高的一段安装两个无轴承的铁轮，将簸箕型部件放到扇形板开孔内，铁轮压在空预器转子外檐。当负荷小于150WM时簸箕型部件随转子升降，铁轮压在外檐上滚动，当负荷大于150WM时铁轮悬空。此时扇形板和转子之间轴向间隙比改造前小10-15毫米。
四、年节约费用的计算分析（示例）
1.收益费用分析
按目前300MW机组，一般漏风率下降12%。可以提高锅炉效率1%。
主要来自： 1） 锅炉排烟热损失的减少。
2） 引风机、送风机、一次风机电耗的下降。
计算条件： 1） 按改造前空预器的漏风率10%计算，按改造后空预器的漏风率5%计算，则锅炉效率提高0.42%.
节约标准煤=344g/kwh × 0.42%=1.44g/kwh
2） 机组年利用小时 ：6000小时
3） 标准煤单价：650元/吨
M=6000小时×1.44克/千瓦时×300×103千瓦×650元/吨=168万元
2） 引风机、送风机、一次风机电耗
一般统计三大风机电流下降总电流估计80A。
M=6000小时× ×6.3kv×80A×0.25=129万元
合计节约M=168万元+129万元=297万元
2.投资回收期分析
按本次密封改造所投资额200万元估算
T= （月）
其中：T-投资回收期（静态）
Q-改造所投资费用
R-年收益
参考文献
[1]28.5-VI（T）-1833-SMR型空预器运行维护说明书.
[2]28.5-VI（T）-1833-SMR型空预器安装图纸.