摘 要：为了响应国家节能减排政策，本文针对华润电力登封有限公司二期2×600MW机组锅炉回转式空气预热器漏风率高情况，对空气预热器的工作原理、漏风原因进行了详细的对比分析，并对空气预热器进行柔性接触式密封改造，改造后空气预热器漏风率明显降低，取得了良好的环保效果和经济效益。
关键词：空气预热器，漏风，柔性接触式密封
华润电力登封有限公司二期工程600MW机组二期锅炉为哈尔滨锅炉厂有限公司生产的超临界变压运行直流煤粉炉，同期安装SCR烟气脱硝系统，SCR脱硝出口烟道下部布置有两台三分仓再生式回转脱硝空气预热器，是哈尔滨锅炉厂生产制造，型号为32.5-2000-Ⅵ（T）-QMR。预热器漏风率原设计保证值为6%（一年内），以后最高不超过8%，目前预热器漏风率在维持8-10%左右，漏风率超出设计值。空气预热器漏风率增加使锅炉送风机、一次风机、引风机电耗增加，预热器烟气温度降低，空预器受热面腐蚀和堵塞也较严重，这些都影响了机组的安全经济运行。降低空预器漏风率，不仅是降低风机电耗，提高锅炉效率 ，达到节能减排效果的有效途径，也是锅炉安全经济运行的需要。
32.5-2000-Ⅵ（T）-QMR型号三分仓容克式空气预热器为一、二次风仓分隔布置，一次风仓角度为50°。空预器正常转速为0.9转/分，传热元件布置热段层高度 1000 mm；传热元件总高：2000mm，热段传热元件：Q215-A.F,FNC板型，δ=0.5，H=1000；冷段传热元件：搪瓷钢板，DU3E板型，H=1000；涂搪瓷面积46860m2/台炉（两台空气预热器，双面）；搪瓷重量44985Kg/台炉（两台空气预热器）；转子内径Ф14288 mm；全部蓄热元件分装在48个扇形仓格内[1]。
原设备密封系统具体为：冷端扇形板、轴向密封装置和热端扇形板，利用螺杆调整动静密封间隙。冷态调整预留间隙后，螺杆固定，依靠固定密封条进行密封。空气预热器的具体参数见表1。
3.1 漏风的形成
预热器的漏风分为：直接漏风、携带漏风、固有漏风。
直接漏风：空预器密封形式保证了转子在转动的过程中，任何一个时刻都有两道密封片在扇形板下进行密封。扇形板密封形式分两种，一种不随转子的变形而跟踪变化，另一种随转子变形自动跟踪调节密封间隙。扇形板与径向密封片之间的间隙冷态调整后，在热态运行时，扇形板与径向密封片之间形成了一个很大的楔形间隙， 产生较大的漏风[1]。
直接漏风是由于空气侧与烟气侧存在静压差引起的，约占总漏风的70%左右。由于空气预热器本身是转动机械，动静部件留有间隙，当压差存在时就会造成漏风。压力高的一次风会漏入烟气侧和二次风侧，压力较高的二次风也会漏烟气侧，直接漏风量的多少与这些间隙的大小和两侧压差的平方根成正比，其漏风量可以由公式估算出，另外，空气预热器在热态运行时，会由于温度梯度产生蘑菇变形(见图1)，密封间隙增大，漏风率提高。
携带漏风：携带漏风是因为预热器转子转动引起的，由于转子要从空气侧转动到烟气侧，必定要把转子隔仓内的空气带到烟气侧，就形成了携带漏风，携带漏风是容克式预热器的基本特征，是不可改变的。它与空气预热器转子的高度，直径等因素有关。
固有漏风：也可以叫二次漏风，指的是除直接漏风和携带漏风之外的漏风，例如扇形板静密封板磨损出现孔洞形成的漏风，由于滑动静密封产生的漏风等。
通过对上面预热器几种漏风方式的了解，只有降低直接漏风才是最可行和容易实现的，也是降低漏风率得最容易实现的手段。
漏风率升高将使得空气和烟气流量增加，送风机、引风机电耗提高，导致风机出力不足从而影响整台机组的出力。同时导致锅炉燃烧氧量不足，锅炉不完全燃烧热损失和排烟热损失增加。空预器漏风率升高还会使空气侧漏向烟气侧的风量增加，流速加快，各易磨损件的寿命也减少，维修、维护工作量相应增加，并且空预器出口烟气流量增加，烟温降低，烟气流速变快，静电除尘器的效率降低，同时，所有在空预器下游的设备磨损加重，其维修、维护量也会大大增加。
密封系统的改造需要针对空预器的各个部位的具体工作情况、设计缺陷以及漏风特点综合分析，选择适应各部位的密封形式加以控制回转式空预器的漏风问题。
4.1 空预器密封技术介绍
1）可调式密封这是最早由几大锅炉厂引进的国外技术，也是国内最常见的一种密封方式。扇形板和弧形板是可以通过自动或手动调整的，其中顶部扇形板大多可以自动调整。其缺点是：结构复杂，对运行要求高，可靠性不好，维护费费用高。国内很多电厂对设备了解不透，运行经验不足，加上维护不好，在运行一段时间后，漏风率普遍偏高，有些甚至在运行初期即出现漏风偏高。哈锅、上锅、东锅等企业生产的空预器主要采用这种技术，由于维护要求高，调节部分存在漏风，这种密封技术很少在改造上使用，主要应用于与锅炉配套的新空预器上。
2）固定式密封（VN 密封） 该技术有英国Howden公司拥有技术专利。其主要特点是：①双密封，即密封片在扇形板处形成两道密封；②精确设定冷态间隙。根据回转式空气预热器运行参数，预先计算出热态下密封片和扇形板、弧形板之间的膨胀间隙，在安装时预留出来，以保证热态运行时膨胀以后达到最佳的密封状态。
3）刷式密封密封片采用金属钢丝刷，利用空气在钢丝之间的旋流形成密封。这种密封原来应用在汽机上，效果不错。但空预器由于转速较低，很难形成汽封，密封效果需进一步考证。
4）漏风回收，这种密封方式其基本原理是，变“堵”为“疏”。即在顶底扇形板中间开口，增加一台风机，将向烟气侧泄漏风用此风机从扇形板开口处抽走，重新送回风道。这种方式额外增加一台风机的功耗，对整个烟风系统的节能效果有待考证。
5）弹性自补偿密封是依靠弹性密封片的弹力来实现密封的一种新型密封形式，密封片用弹性材料制作，以保证间隙改变时仍能很好地贴合静态密封面，保证密封效果。
4.2柔性接触式密封
华润电力登封有限公司根据机组运行的实际情况选择采用能够有效降低空预器漏风的柔性接触式密封技术。
A采用柔性接触式密封技术：柔性接触式密封接触面在空预器工作温度下干磨擦系数μ<0.04，由此增加的摩擦力对主轴电机驱动电流影响甚小，电流无明显变化，且转子跳动量只在0～35mm之间。由于扇形板与径向密封滑块之间过盈配合，不会形成密封间隙，则没有气流通过；也就避免了烟气冲刷磨损的问题，从而密封系统能长期运行。密封部件使用寿命达12年以上，易损部件使用寿命10年以上！
B采用合页弹簧技术：该技术允许空预器的转子在热态运行状态下有一定的圆端面变形及圆周方向的变形，特别适合空预器的改造。空预器热态下，圆端面和圆周椭圆度均有不同幅度的变形问题存在。这种技术也可以自动补偿这样的变化,该弹簧采用高分子合金技术，耐疲劳性强。
C检修工艺简化：柔性接触式密封采用工厂化、模块化、标准化生产，车间组装成单个密封元件，对原有转子的椭圆度、两端面的平行度、平面度；转子转动跳动量要求降低，大大简化了现场安装的工艺程序，工期短。
空预器漏风治理一直以来是各电厂节能减排的重要项目，传统的空预器硬性密封虽然也能在一定程度上控制漏风率，但效果并不明显，硬性密封主要是在机组100%负荷时对其密封片进行调整，一旦负荷下降，则无法控制其漏风，经济性不能保证；而柔性接触式密封是无间隙密封，负荷的变化对其影响并不是很大，所以经济性优于传统的硬性密封(见图3)。
3）柔性接触式密封改造
A拆除所有原来安装在径向的硬质密封，同时在原来密封安装位置每隔一仓安装柔性接触式密封，剩余位置安装新的硬质密封，也就是说柔性接触式密封24道，硬质密封24道，这样能保证任何状况下都有一道柔性密封在扇形板下面。
B将扇形板调节在某一合理位置，并且进行固定。
C确定空气预热器转向，柔性接触式密封的特殊设计的结构决定了空气预热器不能倒转。
5.1 节省燃煤量方面的经济效益分析
根据测算，空预器漏风率下降1％，可以降低单位供电煤耗0.18g/kwh。按照改造后A\B侧各降低了4个百分点计算，则降低单位供电煤耗0.72g/kwh。
年节约标煤：M=4000h×0.72g/kwh×600MW×103 kw×2台机组=3456吨。
标煤单价按400元/吨计算，节煤年收益：3456吨×400元/吨=138.2×104元
5.2 节电方面的经济效益分析
由于空预器漏风减少，引、送、一次风机运行电流下降，尤其是一次风机、引风机电流下降较为明显，引、送、一次风机节电能力效果显著。
1）电流下降值（I1）：60A（引、送、一次风机电流下降总值，预估数据）
2）电动机电压（U1）：6KV
3) 机组容量：600MW+600MW
4）机组年利用小时(H1)：4000 h（预估数据）
5) 标准煤单价：400元/吨
6）改造前空预器漏风率：9%
7）改造后空预器漏风率：5%（预计值，此数值为上限）
节电收益计算分析：
转子驱动电机增加的电耗和送引风机节约的电量对比，几乎可以忽略不计，为方便计算下面只考虑风机节约的电量。
风机节约电量年收益=423.99×104 kw·h×0.3551元/kw·h=150.6×104 元
5.3 综合节煤、节电两项带来的收益以及后期效益分析
总改造年收益约为288.8万元/年。另外，采用柔性接触式密封还可减少空预器的低温腐蚀，提高锅炉整体运行的稳定性，减少设备维护费用，综合提高经济效益和设备的安全性。
预热器柔性接触式密封改造后，漏风率降低了4%，达到了预期的改造目的，具有良好的节能效果，经济效益明显。
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