转式空气预热器漏风率的计算与测定-结垢

1★回转式空气预热器漏风率的计算与测定▲定义和公式回转式空气预热器漏风率，为漏入空气预热器烟气侧的空气质量与进入该烟道的烟气质量之比率。漏风率的计算公式：'''''100yykyymmmLmmA………………………………………K1式K1可改写式K2'''''100kkkyymmmLmmA…………………………………K2式中：LA－漏风率，％'my和''ym分别为烟道的进、出口烟气质量mg/m3,mg/kg'Km和''Km分别为空气预热器进、出口空气质量mg/m3,mg/kgkm漏入空气预热器烟气侧的空气质量mg/m3,mg/kg▲漏风率的测定：同时测定相应烟道进、出口的三原子气体（RO2）体质含量百分率，并按经验K3公式计算：222'''''90ROROLROA……………………………K3式中：2'RO和2''RO分别表示烟道进、出口烟气三原子气体（RO2）体质含量百分率，％。▲漏风率和漏风系数的换算：漏风率和漏风系数按下式进行换算：''''90LA……K4式中：'和''分别为烟道进、出口处烟气过量空气系数。其数值可分别用下式计算：22121''O………………………………………K5222121''''O………………………………………K6式中2'O和2''O分别为烟道进、出口处的氧量mg/m3,mg/kg。★回转式空气预热器漏风控制在2～4％以下★回转式空气预热器漏风的原因▲回转式空气预热器的漏风主要是由于密封付之间有间隙，这种间隙就是漏风的主要渠道。空气预热器同时处于锅炉烟风系统的进口和出口，空气侧和烟气侧之间存在较高压力差，这是漏风的动力。回转式空预器的漏风分为两部分：直接漏风和结构漏风(或称携带漏风)。直接漏风是由差压引起的，且占主要部分；结构漏风是由自身构造引起的。结构漏风量的计算公式为：△V=πn(D-d)H(1-y)／240………………………………………(1)式中：△V为结构漏风量m3／s；D为转子直径m；d为中心轴直径m；n为转子旋转速度rpm；y为转子内金属蓄热板所占容积份额：H为转子高度m。结构漏风是回转式空气预热器的固有特点．是不可避免的。而且这部分漏风占预热器总漏风量的份额较少，不到5％。回转式空气预热器的漏风主要是直接漏风．直接漏风量的计算公式如下：GKFp……………………………(2)这是空气预热器漏风量的基本计算公式．适用于回转式空气预热器的径向密封，轴向密封，静密封和周向密封。式中△P为空气侧与烟气侧的压力差，公式中气体密度ρ是基本不变的，因此，影响漏风的主要因素是：泄漏系数K；间隙面积F：空气侧与烟气侧之间的压力差△P。由式(2)可以看出，漏风量与泄漏系数K、间隙面积F、空气与烟气的压力差△P的平方根成正比，要降低漏风量，就必须减小K，F，△P值。下面分别论述降低K．F．△P值的有关措施。◆回转式空气预热器漏风的控制1.降低泄漏系数K的措施－－双密封技术。双密封在原设计的基础上再加一道密封。即将转子的12分仓改为24分仓或48分仓，扇形仓角度由30℃改为15℃或7.5℃。，使得两个密封片同时起到密封作用。并用逐级降压的方法来减小差压，达到减小直接漏风的目的。双密封技术一般是分为双径向密封和双轴向密封，双径向密封就是指在任何时候都有两条密封3片与密封板相接触，形成两个密封仓。双轴向密封就是每块轴向密封板在转子转动时与两条轴向密封片配合。采用单密封时，烟气与空气只有一壁之隔：采用双密封时，烟气与空气被过渡区域隔开，在工况相同间隙相同的情况下，采用双密封结构漏风量降低30％。推导如下：双密封前的漏风量为：1()agGKFpp…………………（3）改双密封后由于压差减少一半，所以双密封后漏风量为：()220.707agppGKFKFP………………………（4）从式（4）中可以看出，双密封技术可以直接漏风降低30％。如采用多重密封漏风量将继续降低。见下式：KnGFP（5）从式（5）中不难看出，密封数越多，对泄漏系数K的影响越大。但是．由于操作空间的限制和制造成本的提高。不可能采用多重密封，一般取n=2效果就很好了。2.降低烟风两侧压力差△P的措施：在回转式空气预热器中，空气侧与烟气侧的压力差是由锅炉系统的阻力决定的。因此，要控制预热器的烟风压差，就要在锅炉总体设计时选择合适的磨煤机型号、燃烧器型式和受热面布置，降低锅炉系统的阻力，并防止尾部结露。在预热器设计时，装设吹灰器、水冲洗装置以及风压测量管道，在运行过程中，进行正常有效的吹灰。否则，随着运行时间的延长，因积灰堵塞而造成阻力增加和冷端压差增加，预热器漏风率升高。在停炉维修时，进行水冲洗，保持受热面清洁。清洗后一定要烘干后再投入使用。蒸汽吹灰时一定要保证吹灰蒸汽压力和过热度，否则将加剧积灰堵塞。3.降低间隙面积F的措施空气预热器漏风量与间隙面积成正比，控制间隙面积可以有效地控制漏风。漏风间隙包括热端径向密封间隙、冷端径向密封间隙、轴向密封间隙、周向密封和静密封间隙，间隙越小越好，但是间隙不可能为零。因为间隙太小会造成设备磨损，影响使用寿命。下面分别介绍控制各个间隙的措施。▲热端径向间隙是空气预热器漏风的主要渠道，必须严格控制。热端径向密封片在安装调整时，一般安装成折线，内外侧间隙均为0mm，这样预热器发生蘑菇状变形时折线就接近成直线。但转子的蘑菇状变形，使热端径向间隙增大。如4果不采取措施，预热器65％的漏风发生在热端径向密封付。现在运行的预热器一般都采用冷端支撑热端导向定位的结构，热端扇形板内侧吊挂在中心轴上，外侧吊挂在中心桁架上。预热器发生变形之后，热端扇形内侧随着转子中心轴膨胀向上移动，所以内侧间隙是不变的。而外侧间隙则由于转子的蘑菇状下垂和外壳增长而增大外侧间隙的计算公式为：δ＝δ1＋δ2＋δ3－δ4－δ5式中：δ为热端径向密封外侧间隙，δ1为转子蘑菇状变形下垂量；δ2为外壳膨胀量。为了弥补这一间隙，可以采取以下措施。(1)安装漏风自动控制系统。安装漏风控制系统后，热态运行时，漏风控制系统根据转子的变形自动提升或下放扇形板外端。使密封间隙始终保持在设定的范围内。从而达到对漏风控制的目的。提高整个机组的运行效率。(2)确保转子垂直度。如果转子不垂直．就不能保证扇形板、轴向密封板在同一密封面上，三向(径向、轴向、旁路)密封间隙的调整和控制更无从谈起．因此转子找正是调整密封间隙的前提条件(3)径向密封片的安装要以靠尺为基准．确保径向密封片的高度差小于1mm▲冷端径向间隙的控制由于冷端压差大于热端压差，冷端气体密度大于热端密度。因此冷端径向漏风是空气预热器漏风的重要渠道。冷端间隙的控制一般采用冷态预留热态弥补的办法，即在冷态安装调整时，冷端内侧间隙为0mm．而外侧预留出一定间隙：热态运行时，内侧间隙由0mm变为支撑端轴的膨胀值，外侧间隙由于转子的蘑菇状下垂变为0mm。这样一来预留间隙的计算就非常重要。这一数值预热器生产厂家会给出参考值。▲轴向密封间隙的控制回转式空气预热器一般都装有轴向密封装置，轴向密封可以防止气体通过外壳与转子之间的环形通道绕到烟气侧。为了控制轴向漏风，可以采取以下措施：保证轴向密封板的质量，按厂家提供的轴向密封间隙表调整间隙，冷端元件装卸门加装填料，并保证封密封螺栓紧固。▲旁路密封间隙的控制旁路密封的生产和安装精度不易保证，再加上旁路密封片的磨损，旁路漏风5的存在也是不可忽视的。旁路密封间隙的控制要从转子“T”字钢入手。保证转子“T”字钢的制作和安装质量基本手段。转子“T”字钢安装好后要在现场进行车加工，以保证当旁转子“T”字钢的圆度。然后，根据厂家提供的旁路密封间隙表精心调整，以确保路旁路密封的合理间隙，控制漏风。▲静密封间隙的控制回转式空气预热器为了保证扇形板和轴向密封板的可调性，在扇形板与中心桁架之间，轴向密封板与外壳之间，都装有静密封装置。早期的静密封都是迷宫式结构。由于这种密封结构的螺栓易松动和部件易磨损，容易造成漏风。因此现在填压式静密封和金属胀缩节式静密封得到越来越多的应用。4.回转式空气预热器最新的导流技术如前所述，回转式空气预热器的漏风是不可避免的。而生产单位对漏风的控制也也耗费很大的人力和物力。但传统的密封技术也不可能对控制漏风有大的突破。这种情况下，我们经过多年的研究和探索，开发一种全新的空气预热器导流技术。既然“封”的效果不是很理想，那么，我们再把漏的部分再利用起来不就行了吗？简单的说，就是把漏掉的空气再“导”回二次风。这种技术就是在空预器内部建立一导流装置，将泄漏的空气导入到二次热风箱再利用，从而达到降低漏风、提高锅炉运行经济性的目的。该技术的创新，既采用能够适应恶劣工况的机械密封进行“封”，又利用流体运动规律进行“导”，以流体运动控制来代替复杂的机械运动，疏导出的热能又继续做功，有助于锅炉系统的节能、降耗，系统设计简练、可靠，操作、维护简单方便。综上所述，利用1、2、3、4四种措施，完全可以把回转式空气预热器的漏风控制在1～4％以内，为电力行业节能降耗提供可靠安全的技术保证。★．脱硫系统用的GGH加热器GGH加热器的工作原理和容克式预热器完全一样，利用装在转动转子中的数十万平方米的换热元件的蓄热和放热，吸收锅炉排出的烟气(120—140℃)热能加热脱硫塔排出的烟气(45-50％)，达到热量交换的目的，最终将脱硫后烟气加热到70-80℃以上。近年来我们走访了好多电厂，GGH加热器在实际运行中受热面易腐蚀损6坏，结垢严重。这种情况下原烟气侧和净烟气侧的阻力值已远远超出设计值，GGH的泄漏也有明显的上升，导致的整套FGD系统阻力增加，将直接影响到FGD系统的能耗。GGH内流通的烟气温度通常在硫酸露点以下，净烟气中存在大量的水滴，设备承受的腐蚀程度是非常严重的。同时，GGH烟气中从脱硫塔中或原烟气中带来了大量的石膏浆或烟尘，遇到湿态的转子在传热元件表面上大量沉积，产生的堵灰现象也是非常严重的。尽管GGH在设计上配备气体和低压水双介质吹灰器用于日常吹扫，也可采用高压水作为转子严重堵灰时疏通。但是，GGH的腐蚀和堵灰还是很容易发生的。一、GGH受热面的腐蚀1.原烟气侧硫酸可能成因煤燃烧时除生成SO2以外，还生成少量的SO3，烟气中SO3的浓度为10~40ppm。由于烟气中含有水（4%~12%），生成的SO3瞬间内形成硫酸雾。当温度低于酸露点时，硫酸雾凝结成硫酸附着在设备的内壁上。2.净烟气侧硫酸可能成因经湿法脱硫后的烟气从吸收塔出来一般在45~50℃左右，含有饱和水汽、残余的SO2、SO3、HCl、HF、NOx，其携带的SO42-、SO32-盐等会结露。因此，被净化的气体在离开吸收塔之前要用折流板除雾器进行除雾。对于除雾器设置冲洗水，间歇冲洗除雾器。低温下含饱和水蒸气的净烟气很容易产生冷凝酸，在净烟道或烟囱中的凝结物PH值约为1~2之间，硫酸浓度可达60%，具有很强的腐蚀性。二、GGH受热面的结垢1.结垢原因一GGH加热器设计缺陷：GGH的受热面设计高度不合理，由于受热面的高度太大（GGH受热面的高度设计一般应在660mm以下），使吹灰器吹不透，造成沉淀物的滞留，日积月累，形成结垢。2.结垢原因二受热面板型：受热面板型不合理，造成易堵灰，难清洗，也是结垢的重要原因；3.结垢原因三7吹灰器出力不够：吹灰器是保证及时清扫受热面沉淀物的重要设备，吹灰器出力不够，就使得吹灰不彻底，造成沉淀物的滞留，进而结垢。4.结垢原因四在GGH的运行介质中，亚硫酸钙和硫酸钙在水中的溶解度很小，都会形成高度过饱和溶液。亚硫酸钙和硫酸钙的种子晶体按相关化学反应生成CaSO3•1/2H2O软垢；烟气中的CO2的再碳酸化，可能生成CaCO3沉淀物。一般烟气中，二氧化碳的浓度达到10%以上，是SO2浓度的50~100倍。吸收塔中部分SO32-和HSO3-被烟气中剩余的氧气氧化为SO42-，最终生成CaSO4•2H2O沉淀。CaSO4•2H2O的溶解度较小（0.223g/100g水，0℃），易从溶解中结晶出来，在部件表面上形成很难处理的硬垢。