第２９卷第４期 ２０１５年７月 发电没备 Ｐ０ＷＥＲ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ Ｖ０ｌ＿２９，ＮＯ．４ Ｊｕｌｙ．２０１５ 回转式空气预热器漏风控制系统改造 马士松 ，李建荣 ，宋艳。 （１．江苏新海发电有限公司，江苏连云港２２２０２３； ２．上海发电设备成套设计研究院，上海２００２４０） 摘 要：介绍了１ ０００ Ｍｗ发电机组中空气预热器漏风控制系统（ＬＣＳ）的工作原理，分析了ＬＣＳ在运行 中存在的问题，提出了综合改造措施并进行了论证。实践结果表明：经过改造，该空气预热器ＬＣＳ运行正常， 漏风率减小，实现了节能降耗的目的。 关键词：回转式空气预热器；漏风控制系统；机械式传感器；激光测距；节能降耗 中图分类号：ＴＫ２２３．３４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－０８６Ｘ（２０１５）０４－０２８４－０４ Ｒｅｔｒｏｆｉｔ ｏｎ Ｌｅａｋａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｒｏｔａｒｙ Ａｉｒ Ｐｒｅｈｅａｔｅｒｓ Ｍａ Ｓｈｉｓｏｎｇ ，Ｌｉ Ｊｉａｎｒｏｎｇ＇，Ｓｏｎｇ ＹａＩｌｚ （１．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｘｉｎｈａｉ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２２０２３，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｐｏｗｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｂｅｉｎｇ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｌｅａｋａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ（ＬＣＳ） ｆｏｒ ａｉｒ ｐｒｅｈｅａｔｅｒ ｏｆ ａ １ ０００ ＭＷ ｕｎｉｔ，ｗｈｉｌｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＬＣＳ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｏ ｗｈｉｃｈ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ａｆｔｅｒ ｒｅｔｒｏｆｉｔ，ｔｈｅ ＬＣＳ ｉｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｒｕｎ ｗｅｌｌ，ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｃｅｄ ａｉｒ ｌｅａｋａｇｅ ｒａｔｅ，ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ・ｓａｖｉｎｇ ｐｕｒｐｏｓｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｔａｒｙ ａｉｒ ｐｒｅｈｅａｔｅｒ；ａｉｒ ｌｅａｋａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｅｎｓｏｒ；ｌａｓｅｒ ｒａｎｇｉｎｇ；ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ 在大型火力发电厂中，回转式空气预热器是 电站锅炉的重要组成部分，作为提高锅炉性能和 燃烧效率的重要辅机设备，空气预热器在提高烟 气余热利用、提升机组节能降耗水平中发挥重大 作用。因此对空气预热器的漏风控制和综合治 理被广泛关注。 笔者针对大型空气预热器漏风控制系统 会不断地转移到烟气侧，被烟气带走，这是携带 漏风。携带漏风是空气预热器结构本身决定的， 无法减小。因密封不严造成的漏风量与间隙大 小和两侧压差的平方根成正比。空气预热器漏 风增大不仅增加烟气阻力和风机电耗，在漏风严 重时还会导致送入炉膛的空气不足，直接影响锅 炉的带负荷能力［１］。 （ＬＣＳ）的几个常见问题进行深入分析，并提出了 改造方案；通过实际改造案例，阐述了以激光测 距为手段的ＬＣＳ在大型机组空气预热器性能优 化上的实际效果。 ＬＣＳ的设计原理是使空气预热器扇形密封 板与热态变形的空气预热器转子形状紧密贴合。 核心部件是测距传感器，必须实时、精确地测量 出扇形密封板与热态变形后的转子之间的实际 间隙。在各种工况下，使扇形板和转子径向密封 片的间隙保持在最佳值，从而减小漏风面积、降 低漏风率。 １ ＬＣＳ的工作原理及构件 回转式空气预热器的漏风包括两部分：直接 漏风和携带漏风。空气预热器的转子与外壳之 间存在间隙，转子密封片与外壳密封板之间的密 ＬＣＳ主要包括：加载机构、机械传感器、热电 偶温度辅助控制装置、转子测速停转报警装置和 封间隙总是大于零，压力较高的空气必然要穿过 密封间隙漏向压力较低的烟气中，这是直接漏 风。转子仓格中所包容的风量随着转子的旋转， 收稿日期：２０１４一ｌ１—１４ 电器控制等五个部分。采用温度辅助控制技术 及多种保护功能，提高设备的可靠性；同时运用 可编程逻辑控制器（ＰＬＣ）和触摸屏一体化控制结 作者简介：马士松（１９６７一），男，工程师，主要从事发电厂安全生产管理工作。 Ｅ—ｍａｉｌ：２２１５３６６３２８＠ｑｑ．ｃｏｒｎ 发电没备 第２９卷 的限位开关经常损坏，从而使整个ＬＣＳ失效，必 须让传感器开关盒远离高温区域。安装延长式 机械传感器是除了改善保温外的比较有效的解 决办法；但基于结构上的原因，机械式传感器必 须和扇形板固定在一起随动，而扇形板安装角度 的使得２号、３号角顶部有钢构阻碍，无法安 装，只有１号角可以延伸出保温层，这将无法解 决整套装置的正常投用。 针对这个情况，引入了激光测距这一新方 法，彻底改变原有机械式接近开关测距的做法， 采用非接触式激光数据引入ＰＬＣ系统进行运算， 不仅测量准确，而且不受环境温度影响。激光测 距传感器采用比较法进行测量，发出已调制的高 频率激光束，接受从被测物返回的有相对位移的 光，与参考信号进行比较，根据相对差而得到测 量结果，可达到毫米级的测量精度。扇形板的控 制过程根据激光测距传感器测量的变化值而 运动。 激光测距传感器无需和扇形板固定在一起， 故安装位置选择性更广，只要能够使激光束正对 转子平面就可有效避过顶上钢结构的阻碍。考 虑实际情况每个预热器可采用２个激光传感器 替代原３个机械传感器，既解决了２号及３号角 无法安装传感器的问题，又提高了装置的检测、 控制精度。 由于激光传感器测距方式先进，不需和扇形 板固定在一起，现场安装位置选择面更多些，调 节精度也较机械式更准确。 改造后情况： （１）激光传感器可以实时连续检测空气预热 器的变形量，扇形板可以根据变形量实时运动来 调节密封间隙，提高扇形板密封精度。 （２）激光传感器采用气源冷却，当系统缺气 时，可通过阀门自动切换激光传感器和空气预 热器内部的通道，保障了激光传感器的安全 可靠。 （３）运行可靠，故障率低，无需维护。 ４．２波纹管式密封座 原有提升杆密封座在结构及焊接方面存在 弊端，易导致漏灰。更换的新型波纹管密封座底 部与底板焊接，上法兰与提升杆焊接，这种安装 方式保证了波纹管密封座具有良好的密封性；同 时，波纹管自身的补偿作用可以保证提升杆上下 运行具有足够的行程空间。图３为波纹管密封 座的安装位置图。 乒 ｉ ｝ 『波纹管密封座 阱 Ｉ ｌ— ／ 『 ＿＿｜ ｆＩ／＼钏 ｜二 图３ 波纹管密封座安装位置不意图 改造后情况： （１）波纹管密封座密封性能好。 （２）结构简单，无卡塞现象。 （３）无需维护，方便检修。 （４）有效解决了Ａ２扇形板提升杆上行时倾 斜造成过力矩报警的问题。 ４．３一次风侧加载机构平台整体抬高 原有空气预热器ＬＣＳ加载机构受空气预热 器结构所限，安装平台较低，安装位置太低给整 个加载机构带来很多弊端： （１）环境温度较高，使得电气元件、电缆等老 化严重。 （２）提升杆较短，使得提升杆密封座操作空 间狭小，维护、检修不方便。 （３）一次风侧风压大，容易积灰，严重影响周 边设备的正常使用。 在原有安装平台上，增加相应高度的支撑筋 板和安装底板；同时增加提升杆高度，使其能与 现有加载机构连接，见图４。 圭 ， 醇 —— 、 四 Ｉ 重 ｝ 芷上Ｉ —— 主 主 Ｌ一《 ｊ ± ① ｌ＼ 田上 Ｊ ｛ 一９ 『 Ｉ １ 图４加载机构改造前后位置图（单位：ｒａｍ） 改造后情况： （１）整体机构使用环境温度低。由于抬高了 一次风侧的加载机构，使得平台相对远离热源， 热辐射降低，并且通风条件较好，加载机构环境 温度降低。 （２）提升杆密封座处的空间增大。平台加高 第４期 马士松等：回转式空气预热器漏风控制系统改造 ・２８７・ 之后，提升杆密封座与加载机构安装底板之间的 空间增大，利于现场安装、检修和维护。 （３）减少积灰，避免设备故障。平台加高之 后，灰尘无法囤积在加载机构的平台上，避免了 设备长期处于积灰状态，提高了设备的使用寿 命，降低了故障率。 ４．４中心筒密封座 更换原来的密封盘根，去除原来的盘根压 盖；同时在原有气封座体上增加两瓣式填料腔 （内腔为锥形）和盘根压盖。 在锥形填料腔内安装两层直径为１０ ｍｍ、壁 厚为１０ ｍｍ的小盘根，通过压盖压人锥度填料腔 内，目的是为了盘根与旋转轴密封的更紧密（见 图５）。 ｌ垄ｌ ５ 中心伺密封座结构图 ４．５其他 同时还对两方面进行完善： （１）位移反馈电位器改造。在原有限位开关 箱内增加电位器，电位器采用的是模拟量线性信 号，能准确地显示扇形板的实际位置。电位器可以 避免受安装精度及传动间隙影响，可以避免导致触 摸屏上棒图值与实际标尺位置存在一定偏差。 （２）增加预热器马达电流监测和保护功能。 ＰＬＣ接受由ＤＣＳ发出的电流报警信号，进行一 系列的安全动作，如提升扇形板到安全位置，直 到空气预热器电流达到正常范围，大大提高系统 整体安全性和投用率。 ５ ＬＣＳ改造效果分析 ５．１ ＬＣＳ缺陷率大大降低 从２０１２年１１月投产至２０１３年１２月大修开 始ＬＣＳ所发生的缺陷共计有５４条，平均每月发生 ４．５次，不仅没能起到应有的漏风控制效果，还给 空气预热器系统的正常运转带来额外隐患。 ＬＣＳ改造完成后，除了一次Ａ１位移反馈电 位器进水造成的误报警之外，没有一次故障发 生，提高了ＬＣＳ的实际投用率，提升了空气预热 器系统的运行安全性。 ５．２各项运行参数指标显著好转 ＬＣＳ改造后，运行情况大为改善： （１）烟气和空气流量减少，各大风机电耗降 低，节约了厂用电，同时也避免了因风机出风量 不足而影响整个机组的负荷能力。 （２）降低了漏风率，减少了排烟热损失和锅 炉不完全燃烧热损失，提高了锅炉效率。 （３）由于漏风下降，空气预热器各磨损件寿 命也延长，维护工作量和费用也大大减少。 以一次风机为例，改造后的ＬＣＳ顺利投运， 随着负荷的上升，在９００ Ｍｗ负荷工况下，２台一 次风机电流从２００ Ａ左右降低至１６０ Ａ左右，电 耗大幅度下降；同时，锅炉在１ ０００ Ｍｗ负荷时， 空气预热器的漏风率得到了降低，漏风率有效控 制在４．７ ，相比改造前（５．２ ）有了显著的提 高。设备改造后，锅炉烟阻、风阻都同步大幅 下降。 ６ 结语 ＬＣＳ改造完成后，取得了显著的经济效益： （１）一次风机电流在满负荷工况下降到了 １６０ 右，较之机组定额１ ０００ ＭＷ负荷工况下的 ２２０ Ａ左右降低了近６０ Ａ。按照机组２０１３年运行 ８ ０００ ｈ计算，２台风机年可节省电费近２６０万元。 （２）在相同工况下，空气预热器漏风率比改 造前明显降低，平均降低０．５ 。按照机组２０１３ 年累计运行８ ０００ ｈ、负荷率８Ｏ 粗略估计，年可 节省煤耗近１００万元。 （３）如果计入每年减少系统维护费用１Ｏ万 元，则改造后的年总收益为３７０万元，当年投入 当年见效，投入产出比高达１：６。 ＬＣＳ的成功改造，效果明显，也为进一步探 索超超临界机组烟气余热利用、提升机组节能降 耗水平提供了宝贵经验。 参考文献： Ｆ１］陈方前．漏风控制系统故障导致空预器跳闸的分析与防范 ＥＪ］．电力安全技术，２０１２（６）：３２—３３．
