伊敏發電廠一期工程兩臺鍋爐型號為Лл—1650—25—545Бт（Л—78）型超臨界直流鍋爐，每臺鍋爐配備四臺型號為ВЛР—9.8回轉式空預器。投產后，個別空預器漏風率達到20.81 %，#2爐平均漏風率17.82 %。空預器的漏風問題，嚴重影響電廠的經濟運行，有時甚至威脅鍋爐的安全運行。針對此問題，本文對漏風原因加以分析，并提出改造措施。
關鍵詞：空氣預熱器　漏風率　徑向密封　扇形板　蘑菇狀變形
       0　前言
       空氣預熱器是利用煙氣的熱量來加熱燃燒所需空氣的熱交換設備。空氣預熱器不僅能吸收排煙中的熱量，降低排煙溫度，從而提高鍋爐效率，而且也因空氣被預熱，強化了燃料的著火和燃燒過程，減少燃料未完全燃燒的熱損失，進一步提高了鍋爐效率。此外，空氣預熱還能提高爐膛煙氣溫度，強化爐內輻射換熱。
      回轉式空氣預熱器的主要問題是漏風，漏風對鍋爐的經濟性影響很大。漏風使空氣直接進入煙道，由引風機抽去，因而送、引風機的電耗都增大。如果漏風過大，超過送、引風機的負荷能力，會造成燃燒風量不足，以至被迫降低負荷，直接影響鍋爐的安全性與經濟性。
       1　原因分析
       1.1　受熱面部分的熱變形
      回轉式空氣預熱器的轉子布置著受熱元件，煙氣自上而下逐漸降溫，因而上端的煙氣、空氣的溫度都高，下端的煙氣、空氣溫度低，這樣，上端的膨脹量大而下端的膨脹量小，形成蘑菇狀變形，如下圖所示：

 1—推力軸承，2—承力軸承，3—轉子

      由于蘑菇狀變形引起各部分的間隙發生變化，使上面的外環間隙加大，下面的外環間隙減小。
另外，轉子的整體受熱膨脹，也影響各部間隙。
       1.2　安裝工藝
我廠回轉式空氣預熱器分為上區和下區，上區是熱段，由三層異形蓄熱板組成，其高度分別為600mm、600mm和800mm，受熱面積為197100m2，重量160噸。下層是冷段，由一層高度為330mm的蓄熱板組成，受熱面積為32500 m2，重量為28噸。轉子扇形面分度為15℃，故有24個扇形面。
      空氣預熱器的漏風分為徑向漏風、軸向漏風、周向漏風和攜帶漏風，其中攜帶漏風是固定的，由轉子容積和轉速而定。但徑向、軸向、周向漏風卻與安裝工藝有著極大關系，三者之中，徑向漏風占總漏風量的80%以上。
       1.3　空氣側與煙氣側壓差
對爐膛為負壓運行的鍋爐來說，空氣預熱器的空氣側為正壓，額定風壓為4.85 Kpa，煙氣側是負壓，為-4.75Kpa。兩者之間的壓差導致漏風，壓差越大，漏風越大。
       2　改造方案及措施
       2.1　改造原理
       由于徑向漏風是造成漏風率偏大的主要原因，所以減小徑向漏風是攻克這一難題的重中之重。由于空預器的扇形板和空預器徑向密封片之間的間隙在運行中得不到保證，另外，原密封調整系統運行復雜，對于手動調整后的間隙數據，很難達到理想的密封效果。改造原理為：轉子倉格增加（即將24分倉改為48虛擬分倉），增加徑向密封片的數量，通過計算選擇合適的參數，將原來的扇形板加大，使原扇形板覆蓋的分倉從原來的最少一個增加到最少二個，增加扇形板下密封片的數量，形成迷宮密封。
      調整冷態時的扇形板和轉子的位置，以減少密封間隙，增大漏風阻力，來達到減少漏風的目的。
       2.2　改造措施
       2.2.1　轉子找正及扇形板水平度調整
      轉子找正是轉子調整密封間隙的前提，是降低漏風率的基本條件之一，如果轉子不垂直，就不能保證扇形板、弧形板在同一密封面上，三向（徑向、軸向、周向）密封間隙的調整更無從談起。
測量轉子垂直度有兩種方法：一是通過徑向隔板測量，二是通過軸端導向套測量。我廠由于安裝原因徑向間隙大多在15~20mm，調整后變化也不大。另外，我們利用大、小修調整轉子軸端垂直度，一般在0.1mm/m。徑向間隙偏大，目前解決存在困難。而垂直度通過調整導向軸承箱上部的四個螺栓，達到合格尺寸。
       2.2.2　扇形板提升機構改造
      預熱器轉子在熱態運行時，發生蘑菇狀變形，熱端徑向密封外側間隙增大，如果沒有扇形板提升機構，預熱器漏風的65%發生在熱端。安裝提升機構之后，當轉子發生蘑菇狀變形下垂時，提升機構把熱端扇形板下壓，使熱端徑向密封間隙盡可能地減小，大降低預熱器漏風，見下圖：
 

      華能楊柳青電廠，原設計有間隙調整跟蹤系統，安裝有間隙接觸器，冷、熱態始終保持間隙≤2mm。我廠實際情況為冷態調整扇形板間隙，保證轉子不刮卡；熱態后再生重新調整，實際上很難保證熱態間隙在設計范圍內，這也是造成我廠空預器漏風大的原因之一。所以，加裝一套徑向、周向間隙自動跟蹤系統還是很有必要的。
       2.2.3　徑向密封的改造
      2003年利用#1爐中修機會，對兩臺空氣預熱器冷段進行改造，方案是在原徑向隔板加裝密封膠條（氟膠板）5mm×80mm×9800mm。每臺空預器共計24條。如下圖：

#1爐空預器漏風率對比，見下表：
       改造前         改造后
11  13.59%       6.36%
12  15.96%￥    5.08%
13  15.55%       9.14%
14  11.93%       7.59%
平均 14.29%     7.05%
       可見，經過技術改造后，漏風率有了較大降低。但是，經過長時間運行發現，膠條脫落嚴重。運行29天檢查，膠條完整率僅10—15%左右，漏風又逐漸增大。但是此改造進一步驗證，減少徑向間隙對漏風的重要性。
本人提出另一改造方案（VN型空氣預熱器）：
原理
       1　轉子
      VN型的空氣預熱器轉子是用鋼板制成，焊接在低碳鋼制成的中心筒上。中心筒由一個底部的推力軸承和一個頂部的導向軸承支撐。徑向隔板焊接在中心筒上，沿轉子中心筒的徑向隔板將轉子分成隔倉。
      轉子設計使用了有限元分析技術。在進行結構設計時，考慮了轉子可能所處的各種溫度狀態，包括正常運行和異常情況。轉子可向任何方向自由膨脹，因此在所有的運行狀況下，如熱態變化引起的應力變化被減少到最小的程度。因此，轉子的設計可以滿足各種工況要求。
       2　封布置
      傳統的空氣預熱器設計所考慮的是，在運轉中轉子熱態變形時，通過可調密封系統來調整扇型板、軸向板與轉子之間的間隙，來達到減少漏風的目的。但可調密封裝置在實際運行過程中并不可靠，經常發生在運行一段時間后漏風增加的現象。
      VN設計是通過詳盡的計算分析和大量的實際經驗得到的，其將密封系統設計為一整體固定結構，并取消可調密封自動跟蹤系統。這種VN設計的新建機組或者改造的空氣預熱器在最大程度上控制了漏風的產生，并得以持續穩定運行，降低了舊式空氣預熱器設計所不能解決的高漏風率，有效地解決了漏風率隨時間增長的這個長期困擾電廠的問題。
VN型空氣預熱器的典型漏風率為：
二分倉空氣預熱器     5%~6%
三分倉空氣預熱器     6%~7%
FGD煙氣再熱器       0.5%
       3　轉子密封：在原有徑向隔板上，加裝一條密封片，并將密封片的接縫處相互錯開，并分別固定在原徑向隔板的兩面，形成雙密封。在所有的徑向隔板的逆風側，安裝徑向密封片由24條變成48條。安裝徑向密封時，用一水平尺為基準，將密封片調成同一高度，高度差小于1mm。如圖：密封片材質為考登鋼。

     
經濟性比較：以神頭第二電廠為例
（1）送/引/一次風機的功耗。根據電廠1997年10月16日的運行記錄，同是在500MW負荷的情況下，送/引/一次風機的電流分別是：
改造前：
FSF    229A
IDF    204A
PAF    298A
改造后：
FSF    203.5A
IDF    178A
PAF    269A
      由以上數據可得出風機的共耗節省為966KW，若按每年運行7000H計。電價按0.355元/（KW.H）計每年電廠節省廠用電共計240萬元。
 （2）由于神頭第二電廠未更換傳熱元件，因此未對空氣預熱器的熱性能保證。
煙溫                      漏風率5.3%                  漏風率25%
修正后的煙溫（℃）            132.5                     132.5
修正前的煙溫 （℃）           138.5                      160.6
      以煙氣的設計流量321.38KG/S，比熱為1073J/（KG. ℃）計，一年節能3.841*1011KJ。以煤的低位發熱量為20000KJ/KG計，節煤為19206T。每噸按300元計。每年節省燃煤成本576.18萬元。
（3）若按每降低20℃排煙溫度提高1%鍋爐效率計，神頭第二電廠鍋爐效率提高近1.1%，相應機組效率提高0.44%，1KW.H電煤耗350G/KW.H，一年節約煤390噸。每年節省燃煤成本194萬元。
綜合上述，空氣預熱器改造后每年凈效益1010萬元。
VN型空氣預熱器改造一次性投入較大，且受檢修時間限制
       2.3.4　其它因素處理：根據對漏風率影響的主次，對軸向密封和周向密封加以改進，我廠的空預氣漏風將會有較大的改善。