660MW煤粉锅炉空预器密封改造及性能试验测试.pdf

2023年第7 期（总第3 0 7 期）doi:10.3969/j.issn.1009-3230.2023.07.007应用能源技术29660MW煤粉锅炉空预器密封改造及性能试验测试苏小松（贵州能源集团电力投资有限公司，贵州贵阳550 0 8 1）摘要：“双碳”战略推进了火电机组开展新一轮的节能减排工作的创新，加之煤粉锅炉空预器随着运行时间长久之后出现漏风率较高的情况发生，严重影响了机组的经济性。文中针对某厂6 6 0 MW煤粉锅炉空预器漏风率偏大的问题进行密封改造，空预器改造后进行性能试验测试，A、B侧平均漏风率由改造前7.16%降低2.2%，漏风率下降，热交换效率提高，从而减少了煤耗和排放，提高了整体机组的经济性和环保性。关键词：空预器；密封改造；性能试验；密封片中图分类号：TK223.3Sealing Modification and Performance Testing of the Air Preheater(Guizhou Energy Group Power Investment Co.Ltd.,Guiyang 550081,China)Abstract:The advancement of the Dual Carbon strategy has driven innovative energy-saving andemission reduction efforts in thermal power plants.Additionally,over time,air preheaters inpulverized coal boilers tend to develop higher air leakage rates,significantly impacting the economicefficiency of power units.In this study,we address the issue of excessive air leakage in the airpreheater of 660 MW coal-fired boiler at a specific plant.We carry out sealing modifications on theair preheater and conduct performance testing after the modification.As a result,the average airleakage rates on both the A and B sides decrease by 2.2%from the pre-modification value of7.16%.This reduction in air leakage leads to improved heat exchange efficiency,reduced coalconsumption,and lower emissions,ultimately enhancing the overall economic and environmentalperformance of the entire unit.Key words:air preheater;sealing modification;performance testing;sealing elements0引言近年来,随着全球能源需求的增长和对环境污染的关注，煤电行业面临着更加严峻的挑战。在火电厂中，煤粉锅炉作为主要的热能转换设备，其运行效率和环境排放直接影响着整个系统的运收稿日期：2 0 2 3-0 5-0 7修订日期：2 0 2 3-0 6-18作者简介：苏小松（19 8 8），男，本科，工程师，从事火力发电厂生产检修管理、项目建设管理等工作。文献标志码：Ain 660 MW Pulverized Coal BoilerSU Xiaosong行效果和环境质量。在煤粉锅炉中,空预器是一个关键的设备，,其主要作用是预热锅炉进风，提高燃烧效率和降低烟气排放。然而，在长期运行过程中,由于材料老化和机械磨损等因素,空预器常出现密封性能下降的问题，导致漏风现象的发生 。这不仅影响了热交换效率，而且增加了煤耗和有害气体排放，对环境和经济效益造成不良影响。为了解决这一问题,文献 2-3 关注空预文章编号：10 0 9-3 2 3 0(2 0 2 3)0 7-0 0 2 9-0 530器的密封改造及其对整个锅炉系统性能的影响。通过改进密封结构、优化密封材料和提高密封工艺，可以有效减少烟气泄漏，提高能源利用率和环境排放。文献 45 提出了空预器密封技术为空预器密封改造提供科学依据和技术支持。为此本文围绕6 6 0 MW煤粉锅炉空预器的密封性能进行改造,并进行了相应的性能试验测试。改造的主要方案是通过采用新型密封材料和优化密封设计，减少漏风率、提高热交换效率，进而实现减少煤耗和降低污染排放的目的,以期提升整体机组的经济性和环保性。同时此项工作对于提高火电厂的能源利用率和减少环境污染具有重要的实践和理论价值。1设备概况某电厂#2 炉配置有两台哈尔滨锅炉厂预热器有限责任公司生产的型号为3 3 VI（T）-2 2 0 0-QMR全模式、双密封、三分仓容克式脱硝空气预热器如图1所示，空预器结构参数见表1。空预器转子主要由48 个扇形仓（每个仓7.5）和转热端一次风连接法兰板热端一次风椅架 热端连接环密封角钢经向密封片橱架转子传动装置导向轴承装置热端中心桁架模式扇形仓应用能源技术子中心筒组成，传热元件放置在每个扇形仓格中。径向密封片安装在径向隔板的上、下缘，密封片由1.6mm厚的考登钢制成,沿长度方向分成数段用螺栓连接在仓格的径向隔板上，径向密封片的高低位置可适当调整。轴向密封片沿转子高度方向分成两段,围带以上为热段,围带以下为冷段,也用螺栓连接在仓格的轴向隔板上。径向密封片与扇形板构成径向密封,轴向密封片与轴向密封装置构成轴向密封。此外,在转子外圈上下两端还设有一圈旁路密封装置防止烟气或空气在转子与壳体之间“短路”,同时它作为轴向密封的第一道防线起到一定的密封作用。冷、热端传热元件是辊轧的薄钢板组成，分2 3 层布置在转子内，传热元件组件可以通过空气预热器外壳上的元件盒装卸门装卸,其中热端元件盒也可以从上部装卸。所有元件盒均可以倒置使用。当传热元件的一端壁厚减薄到原壁厚的1/3 左右时，可以将元件盒倒置以延长使用寿命。2023年第7 期（总第3 0 7 期）一次风座架主座架和轴向密封板冷端中心桁架/转子外壳护板热端连接环冷端连接环角部组件滑动垫板侧座架侧座架护板图1空预器结构图2023年第7 期（总第3 0 7 期）表1空预器结构参数项目数据型号33-VI(T)-2200-QMR转子转速/rpm0.90隔仓数/仓48转子直径/mm15000转子高度/mm2740蓄热元件热端mm/m高度110 0/面积6 50 0 0高度/面积冷端mm/m高度10 0 0/面积550 0 0密封形式-径向-轴向，径向-旁路密封系统22存在的问题该厂2 号锅炉空预器原设计一年内漏风率应小于5.5%。外聘某电力试验研究院对2 号锅炉500MW负荷工况下空预器进行漏风率测试,其测试数据结果为：2 A/2B空气预热器漏风率为6.81%/7.5%，平均漏风率为7.16%，超出设计值1.16%,该数据表明：#2 炉A、B空预器漏风率偏大。3改造方案该厂2 号炉两台空预器进行叠片式密封改造。基于叠片式密封技术的原理，根据“热态蘑菇状变形”的产生和消除来进行设计改造,其中空预器叠片式密封示意图如2 所示。空气预热器的转子蘑菇状变形，主要是因为温差使转子各部位膨胀量不同的原因引起的。根据此机理，可以将转子结构特殊设计使温差引起的变形发生在可应用能源技术控范围内,便可有效地控制预热器漏风率。在转子隔板密封改造前热态蘑菇状变形发生的位置主要在密封片和扇形板之间,这样造成冷、热态扇形板和密封片之间的间隙变化较大，产生出漏风区域造成泄漏。转子隔板改造后热态蘑菇状变形发生的位置下移,形成叠片式隔板的叠片部位从而保证了冷、热态扇形板和密封片之间的间隙保持不变，而热变形部位是叠片式结构两者搭接间隙为0 没有漏风区域故不会泄漏。扇形板转子径向隔板热态蘑菇状变形发生的位置图2 空预器叠片式密封示意图其主要改造内容：更换顶底部全部扇形板,并进行扇形板平整度的调整,弧形板调整及修复;进行转子隔舱改造：更换径向密封片、增加轴向密封片、旁路密封片，转子隔舱改造前后示意图如3 所示；更换内缘环向、外缘环向密封条。采用“叠片隔板式密封技术”对预热器热端径向密封系统进行改造,改变热膨胀变形所产生的位置，保证各个负荷工况下的密封效果。31轴向增加双倍的密封道数径向增加叠片式转子隔舱改造前转子隔舱改造后模块（a）转子隔舱改造前图（b）转子隔舱增加径向、轴向密封片后图图3 空预器转子隔舱改造示意图32改造后空预器的转子由分段式隔板与中心组件焊接而成，分段式隔板之间装有蓄热元件,其改造后的实物图如4所示。蓄热元件转动到烟道时从烟气中吸收热量，蓄热元件温度升高，烟气温度降低，然后蓄热元件转到空气通道放出热量，空气温度升高，蓄热元件温度降低。烟气流向从上到下，空气流向从下到上，所以隔板上端的温度高于下端温度。隔板固定于中心组件上，以中心组件下端为热膨胀中心，由于上下温度差的作用就会产生所谓的蘑菇状变形。但由于隔板之间只是相搭，两者上下位移相互不受限制，热端隔板无向下热变形,转子整体上无蘑菇状变形,预热器密封间隙就能得到很好的控制，预热器的漏风量会降低。图4空预器转子改造后的实物图4改造后的性能试验空预器改造后选取50 0 MW负荷工况经过布置采样点后利用分析仪分别进行了空预器漏风率、空预器温升和空预器压降、SCR漏风率、除尘器漏风率等性能试验项目验证。4.1性能试验数据处理公式空气预热器漏风数据处理空预器漏风率A：(m,-m,)A=*100%m,式中,A,为空预器漏风率；m,为预热器出口烟气质量，mg/kg;m,为预热器人口烟气质量，mg/kg。氧平衡法测试空预器漏风率：应用能源技术式中:为空预器漏风率%;0 u为空预器出口断面烟气平均含氧量%；0 m为空预器进口断面烟气平均含氧量%；K为大气中含氧量%（根据海拔查表得到）；SCR、静电除尘器漏风数据处理。氧平衡法测试SCR、静电除尘器漏风率：(Oou-O.m)A=K-Oou*100%式中：为SCR、静电除尘器设备漏风率%；Oou为SCR、静电除尘器设备出口断面烟气平均含氧量%;O.为SCR、静电除尘器设备进口断面烟气平均含氧量%；K为大气中含氧量%（根据海拔查表得到。4.2性能试验数据及结果分析文中选取50 0 MW负荷工况下进行性能试验,其空预器漏风率测试结果、空预器进出口温度测量结果、空预器压降测量结果、SCR漏风率测试结果、电除尘器漏风率测试结果等数据统计表见表2 6。表2空预器漏风率测试结果数据统计表项目A侧B侧平均进口氧量/%3.56进口过量空气系数1.204 11.21531.2097500MW出口氧量/%进口过量空气系数1.267 4.1.286 0漏风率/%4.72表3空预器进出口温度测量结果数据统计表名称参数(50 0 MW)进口温度/325.23/325.57(表盘）出口温度/133.41/137.43(表盘)(1)烟气侧出口温度/出口温度/进口温度/空气侧出口温度/2023年第7 期（总第3 0 7 期）(O-0.m)A=K-Oout*90%数据3.723.644.434.671.276 65.194.96129.7/135.0(实测)130.92（实测修正值）26.93/27.47(表盘)302.82/302.26(表盘)(2)(3)4.552023年第7 期（总第3 0 7 期）表4空预器压降测量结果数据统计表名称参数(50 0 MW)进口静压/Pa-510/-550(实测)烟气侧出口静压/Pa压降/Pa进口静压/Pa空气侧出口静压/Pa压降/Pa表5SCR漏风率测试结果数据统计表数据项目A侧进口氧量/%3.36500MW出口氧量/%漏风率/%表6电除尘器漏风率测试结果数据统计表数据项目A侧进口氧量/%4.43500MW出口氧量/%漏风率/%综合上述表2 6 数据可以得出：（1)机组负荷50 0 MW工况下，A侧空预器漏风率为4.7 2%,B侧空预器漏风率为5.19%空预器人口过量空气系数1.2 0 9 7 时，A侧空预器烟气侧出口温度实测12 9.7,B侧空预器烟气侧出口温度实测13 5.0。锅炉排烟温度修正到设计条件下为13 0.9 2；A空预器空气侧人口温度2 6.9 3，A空预器空气侧出口热风温度302.82,A 空预器空气侧温升2 7 5.8 9;B空预器空气侧入口温度2 7.47 T,B空预器空气侧出口热风温度3 0 2.2 6 T，B空预器空气侧温274.79;A空预器烟气侧压降为510 Pa、A 空预器空气侧压降为49 Pa;B空预器烟气侧压降为应用能源技术430Pa、B空预器空气侧压降为8 7 Pa。(2)机组负荷50 0 MW工况下，A侧SCR漏风率为1.19%,B侧SCR漏风率为1.3 4%;A侧-1020/-980(实测)除尘器漏风率为5.3 9%,B侧除尘器漏风率为510/430537/520(表盘）488/433(表盘)49/87(表盘）B侧3.493.563.721.191.34B侧4.675.285.535.395.56335.56%。5结束语该厂2 号炉空预器密封改造后选取50 0 MW工况下进行了漏风率测试验证,结果表明,A侧空预器漏风率为4.7 2%，比改造前的6.8 1%降低2.09%,B侧空预器漏风率为5.19%，比改造前漏风率7.5%降低2.3 1%，A、B侧平均漏风率为4.96%，比改造前7.16%的漏风率降低2.2%，漏风率下降明显节能效果较显著，低于空预器设计一年内漏风率(5.5%）。但是后续还需利用机组年度检修工作进行复测、检查、调整空预器密封间隙,确保改造所取得的节能降耗效果能长期得到保证。参考文献1王文飞.分析火力发电厂回转式空预器优化改造J.科技创新与应用,2 0 19(9)：10 6-10 7.2曹美杰，陈德磊，汪明宇.锅炉空预器密封间隙控制系统设计及实现 J.冶金动力,2 0 2 2(5)：8 6-9 1.3陈梁，胡钟，席超豪，等.10 0 0 MW火电机组空预器漏风控制系统改造及效益分析 J.上海节能，2022(9):1202 1209.4宋文雷，杨宇，庞开宇，等.叠片式密封技术在锅炉空气预热器上的研发及应用 J.锅炉制造,2 0 18(5):8-11.5刘佳利，胡木林，史义明，等.新型空预器不变形恒定漏风率密封技术在百万机组上的应用 J.工业加热,2 0 2 2,51(5):58-6 2.