空气预热器构成原理及在华电国际邹县电厂应用

一、邹县电厂四期空预器简介

邹县四期工程临界锅炉采用ALSTOM技术生产的VI-34.5-2600型三分仓容克式空气预热器，转子直径φ17286毫米，蓄热元件高度自上而下分别为1150、1150和300毫米，中温段1150毫米和冷段300毫米蓄热元件为低合金耐腐蚀传热元件，热段1150毫米蓄热元件为碳钢，每台预热器金属重量约2321吨，其中转动重量约1772吨(约占总重76%)。该空预器是一种以逆流方式运行的再生式热交换器。加工成特殊波纹的金属蓄热元件被紧密地放置在转子扇形隔仓格内，转子以 0.96转/分的转速旋转，其左右两半部份分别为烟气和空气通道。空气侧又分为一次风通道及二次风通道，当烟气流经转子时，烟气将热量释放给蓄热元件，烟气温度降低；当蓄热元件旋转到空气侧时，又将热量释放给空气，空气温度升高。如此周而复始地循环，实现烟气与空气的热交换。

转子由置于下梁中心的推力轴承及置于上梁中心的导向轴承支撑，并处在一个圆形的壳体中，上梁、下梁分别与壳体相连，壳体则坐落在钢架上。驱动装置布置在壳体侧，采用围带-销齿传动方式，带动转子以0.96转/分的转速旋转。为了防止空气向烟气侧泄漏，在转子上、下端半径方向，外侧轴线方向以及圆周方向分别设有径向、轴向及旁路密封装置，此密封装置采用双密封结构以降低漏风率。空预器热端布置有扇形板密封间隙调整装置，最大限度减小空预器运行时热端扇形板与径向密封片的密封间隙，减少空预器的漏风。空预器冷、热端均布置有蒸汽吹灰器，保证换热元件表面的清洁。空预器冷、热端烟气侧均布置有固定式水冲洗管，在空预器停运时作为清洗用。

二、回转式空气预热器主要构件及其作用

回转式空气预热器是热交换器。它是由上下连接板、刚性环、转子、传热元件、三向密封、外壳、主支座、副支座、传动装置、上下轴承和附件等组成。

下连接板中的冷端中间梁、主支座和副支座，是支撑整个预热器重量的主要构件。尤其是冷端中间梁，约支承整个预热器90%的重量。

转子是由多个扇形模块组成，它是装载传热元件的重要构件。

传热元件是成千上万张、经过特殊加工的高效率的传热波形薄板，并由框架固定而成。它是热交换的主要构件。

三向密封，是指径向、轴向和周向密封。它们由径向密封片与扇形板、轴向密封片与轴向圆弧板以及旁路密封片与转子密封角钢组成。是阻止空气向烟气泄漏的主要构件。

上下轴承分别是指：导向轴承和支承轴承。它们是传递来自转子径向力和重力，并产生滚动磨檫的构件。

传动装置是维持转子旋转的动力构件。

上下连接板、刚性环和外壳构成烟、空气通道，防止工质外泄。

三、回转式空预器工作原理

空气预热器热交换原理，是通过连续转动的转子，缓慢地载着传热元件旋转，经过流入预热器的热烟气和冷空气，而完成热交换的。

传热元件从烟气侧的热烟气中吸取热量，通过转子的转动，把已加热传热元件中的热量，不断地传递给空气侧进来的冷空气，从而加热空气。

转子转动，是通过传动装置的大齿轮，带动转子外侧的围带销而完成。从传动性质看，属销轮传动，有较大的摩擦，所以，对传动副的表面硬度有一定的要求。

预热器的密封有动密封和静密封之分。为阻止由于烟空气压差而引起的空气向烟气泄漏，在动、静之间设置了动密封，即三向密封；在扇形板、轴向密封板与连接板、主支座之间设置了静密封，其形式多为迷宫式密封。

四、预热器的漏风

预热器的漏风分直接漏风和携带漏风两种。直接漏风就是由于烟空气压差引起的空气向烟气的泄漏 ，减小引起漏风的密封间隙、空洞或压差，是降低预热器漏风的主要途径。如采用双道密封技术，就是把密封副两侧的压差降低，达到减小漏风的一种措施。

携带漏风，是容克式空气预热器所固有的漏风，它是由于旋转的转子经过空气侧，再转到烟气侧，由转子的空腔携带空气而造成的。这部分漏风是不可克服的。

附：预热器漏风率的定义：

漏风率=（进入烟气侧的湿空气量/进入烟气侧的湿烟气量）×100（%）

五、运行维护

空气预热器由主电机、气动马达共同拖动。气动马达只在主电机故障时使用。主电机有正常和清洗两种工作方式，主驱动变频启动主驱动装置启动后由变频器VFl拖动主电机匀速平稳启动(软启动)，从Orpm到1470rpm，用时约60秒，到达额定转速后变频器输出启动完成信号由切换控制器断开变频器，此时启动指示灯熄灭。1-2秒后控制器切换主电机到工频电网运行。主电机变频清洗方式时主电机启动后变频器VFl拖动主电机匀速平稳启动(软启动)，从0rpm到653rpm，用时约30秒，到达653rpm后主电机一直由变频器拖动不切换到工频电网。气动马达启动后打开进气电磁阀，气动马达在压缩空气的推动下开始运转。气动马达联锁启动功能是当主电机发生故障时控制器可自动启动气马达拖动预热器运行。控制箱上红色蘑菇头急停按钮SBl被按下时，无论主电机还是副气动马达均停止运行，同时输出预热器事故停机报警信号。

1、允许启动空预器的条件

1）导向轴承油温＜70℃。

2）推力轴承油温＜70℃。

3）无空预器主电机故障。

4）轴承油压不低（低取非）

2、允许停用空预器的条件

本侧吸送风机均已停用（如吸、送风机停电跳闸信号过不来则不允许停空预器），且空预器进口烟温＜150℃（测点1、2）。

3、顺控启动空预器步骤

1）空预器油泵投锁。

2）启动空预器主电机。

3）开启空预器出口二次风挡板。

4）开启空预器进口烟气挡板。

4、顺控停用空预器步骤

1）空预器气动马达解除“备用”。

2）停止空预器主电机。

5、空预器运行维护

1）锅炉点火后，对空预器进行连续吹灰，直至全停油。正常运行中，每八小时吹灰一次。

2）机组负荷大于60%MCR且锅炉运行稳定,方可联系热工投入密封间隙自动调节装置于自动。机组停运过程中，当负荷减至50%MCR时，应解除密封间隙自动调节装置自动并手动提升至最大位。

3）空预器在运行中应无异常声音，传动装置运转平稳、无磨擦，其电机电流稳定在正常范围内。若电流异常摆动，应立即手动提升密封间隙自动调节装置，并采取降烟温或其它措施。

4）监视空预器进、出口烟气压差，风压差及进、出口风烟温的变化情况，发现异常应及时分析原因并采取相应的措施。

5）空预器进、出口烟（风）压差增大时，应及时进行空预器吹灰。

6）轴承油系统无泄漏，油位、油温等正常。油泵不能正常联动时，应手动启停。

参考文献

[1] 1000MW机组锅炉运行 华电国际邹县发电厂2010年10月

[2] 邹县电厂企业规程（1000MW） 华电国际邹县发电厂2010年10月