空预器密封技术介绍

空气预热器接触式密封技术改造技 术 简 介1．空气预热器情况和漏风原因分析1．1空预器设备漏风原因回转式空预器漏风产生的主要原因是由于转子热态的“蘑菇型”变形造成的转子表面和扇形板表面的泄漏面积加大引起漏风量增加,另外由于转子长期运行产生径向椭圆变形造成轴向漏风增加。

根据具体情况，保持原有分仓和原有普通密封片，在格仓板部位加装接触式密封组件（“Ｕ”型弹簧片与特种非金属材料制成）来解决现有空预器径向漏风严重及密封件易腐蚀变形的问题。

施工范围为热端径向密封和轴向密封。

1．2转子变形量及漏风量计算转子热变形量主要取决于转子的半径和高度以及空气和烟气的进出口温度。

下面图形示出转子热变形的各个几何形状和变形量。

图1转子的冷态和热态情况冷态热态冷空气热空气热烟气冷烟气δ上H xH0δ下D图2转子热变形1．2．2漏风量计算国际上习惯于用单位时间内泄漏的气体质量G来表示漏风量，则这就是空气预热器漏风量的基本计算公式，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：漏风系数K；间隙面积F；空气侧与烟气侧之间的压力差△P。

根据达拉特电厂空预器的实际情况主要影响漏风率的因素是转子热变形以后将加大与密封框架的泄漏面积，所以有效减小泄漏面积将极好的控制回转空预器的漏风率。

2．空预器密封改造技术方案2．1改造前的准备工作转子找正是调整密封间隙的前提，是降低漏风率的基本条件之一。

如果转子垂直度差，就不能保证扇形板、弧形板在同一密封面上，三向(径向、轴向、旁路)密封间隙的调整更无从谈起。

测量转子垂直度有两种方法，一是通过径向隔板测量，二是通过导向轴端测量。

如果转子垂直度达不到要求，通过调整导向轴承箱上部的四个调节螺栓，使转子垂直度≤0.4mm/m，调定后，固定导向轴承箱。

通过调整扇形板吊杆或加减垫片，使扇形板外侧水平度两侧偏差小于0.5mm。

2.2密封改造实施方法采用接触式密封技术：扇形板位置固定。

柔性接触密封技术在空气预热器密封改造中的应用发布时间：2022-02-28T06:04:22.658Z 来源：《福光技术》2022年1期作者：李明[导读] 空气预热器（以下简称空预器）是一种用于大型锅炉的热交换设备，它利用锅炉烟气的热量来加热燃烧所需的空气。

空预器运行时，烟气自上而下，温度逐渐降低，空气自下而上，温度逐渐升高，这样导致热端温度较高而冷端温度较低，使热端有较大的膨胀量。

国电电力大同发电有限责任公司山西省大同市 037000摘要：火电厂锅炉空气预热器运行过程中，热膨胀后径向、轴向密封间隙会增大，导致空气预热器漏风量增大，本文结合某电厂600MW机组空气预热器密封改造项目，针对漏风量大问题，设计了一种实用新型柔性接触密封，漏风率大大降低，取得了良好的节能效果。

关键词：空气预热器；漏风；密封；柔性1 设计背景空气预热器（以下简称空预器）是一种用于大型锅炉的热交换设备，它利用锅炉烟气的热量来加热燃烧所需的空气。

空预器运行时，烟气自上而下，温度逐渐降低，空气自下而上，温度逐渐升高，这样导致热端温度较高而冷端温度较低，使热端有较大的膨胀量。

受热后空预器转子和转子中心筒产生下沉的力，但由于中心筒下部安装有支撑轴承使得中心筒下沉膨胀受阻，最后导致转子中心筒向上膨胀，外缘向下膨胀形成了类似蘑菇状的变形。

转子发生蘑菇状变形后，转子和扇形板、圆弧板之间的间隙将会大大增加，在压差作用下，使空气漏入烟气侧，产生直接漏风，此原因造成的漏风量占空预器漏风量的一半甚至还多。

漏风后会给锅炉运行带来许多危害：会减少炉膛的助燃空气量使燃烧不稳定；空预器换热效果下降，排烟温度升高，降低锅炉效率；蓄热元件堵灰速度加快，造成风机电耗增加，厂用电率提高；空预器出口烟气流量加大，流速提高，增加了下游设备的磨损速度。

由于实际负荷的要求，空气侧和烟气侧的压差不能随意改变，故降低漏风的关键是要解决密封间隙因热变形增大的问题，所以必须设置良好的密封装置。

三分仓回转式空预器回转式空预器是一种蓄热式空预器，转子旋转时，烟气和空气交替流过蓄热元件，烟气流过时，受热面吸热，转到空气侧受热面再放热，将空气加热。

三分仓回转式空预器分为三个通道，烟气通道一般占受热面的50%，空气通道占受热面的30%-40%，分为一次风道和二次风道，其余部分为密封区，用以防止漏风。

此种空预器的运行缺点是漏风量较大，所以对密封系统要求很高。

以下我们也着重介绍密封系统。

01空预器结构02空预器的密封空预器的漏风分为两部分：直接漏风和携带漏风。

空预器的漏风也是检验空预器质量的重要指标之一。

1、直接漏风是因为空预器是旋转机械，其动静之间总有一定的间隙，其次，空预器的空气侧和烟气侧总有一定的压差，因此必然一二次风通过动静部分的间隙漏到烟气侧，或一次风漏到二次风中，形成空预器的漏风。

2、携带漏风是指转子在旋转过程中，不可避免的携带部分空气到烟气仓中，增加了空预器的漏风，当时转子的转速很低，大概一转50多秒，此种漏风不会超过空预器漏风的10%。

漏风将直接影响锅炉的经济安全运行，不仅会使送引风机出力增加，严重时可使锅炉出力降低，并加剧空预器的低温腐蚀。

为了减少漏风量，空预器设计了可靠的密封系统。

分为：轴向密封，径向密封和环向密封。

径向密封系统是由热端扇形板、热端径向密封片和冷端扇形板及径向密封片组成，用于阻止热冷端面与扇形板之间因压差而存在的漏风。

轴向密封主要是防止空气从密封区转子外侧漏入到烟气侧。

环向密封指上图中黄色部分，是为阻止空气沿转子外表面和主壳体内表面之间动静部件间隙通过的密封装置。

空气预热器的密封装置和密封表面是这样布置的，在BMCR负荷下的设计温度能提供最佳的漏风控制。

当温度升高到设计温度以上时，当前的密封和密封表面之间的设计间隙不够弥补过量的热变形，从而导致密封和密封表面接触而磨损。

下面的运行情况将产生严重的密封磨损。

•空预器入口烟温过高•通过预热器的空气减少。

当空气量接近零时，密封磨损程度增加。

几种常见的空预器密封形式目录导读 (1)1 .空气预热器的形式 (1)2 .预热器的漏风产生原因 (2)2. 1.直接漏风 (2)3. 2.携带漏风 (2)3.减小漏风的措施 (3)3. 1.多道密封 (3)3. 2.密封间隙跟踪装置 (4)4. 3.焊接静密封 (5)4.附文：空预器密封间隙自动控制系统在大型火电厂中的应用 (6)4. 1.前言 (6)4. 2.空预器间隙系统控制结构 (7)4. 3.空预器间隙控制系统主要功能 (7)4. 3.1.P1C实现的功能 (7)4. 3.2.上位机实现的功能 (8)4. 3.3.间隙信号检测及调节功能 (8)5. 3.4.转子过电流调节 (8)4. 3.5.异常保护 (8)4.4. 间隙探头安装时的注意事项 (9)5. 5.结论 (9)导读回转式空气预热器的漏风控制历来受到空气预热器的设计和运行人员的重视，近年来新的密封结构不断出现，为电厂的节能减排做出了一定的贡献。

空气预热器的漏风率指标不断刷新，目前国内新投运机组的预热器漏风率普遍降低到6%以下，一些机组甚至达到了4%以下的国际领先水平。

采用不同的漏风控制手段，虽然目标都是降低漏风率，但其在设备配置、运行、维护等方面的投入是不同的。

一些手段虽然能使漏风率明显下降，但所配套的设备又增加了新的能耗，其综合节能效果值得商榷。

1.空气预热器的形式锅炉目前采用的空预器有三种：1）大多数锅炉使用管式空预器，管式空预器又分为立管式和卧管式；2）少数锅炉采用热管空预器，它的优点是漏风系数较小；3）是采用回转式空预器，它的优点是相对体积较小，适合大容量锅炉。

由于锅炉一次风压较高，为避免漏风系数过大，回转空预器采用特殊分仓和密封方式。

锅炉中空气预热器的作用：1）强化燃烧。

由于提高了锅炉的助燃空气的温度，可以缩短燃料的干燥时间和促使挥发分析出，从而使燃料迅速着火，加快燃烧速度，增强燃烧的稳定性，提高燃烧的效率；2）强化传热口由于使用了热空气并增强了燃烧，可以提高燃烧室的烟气温度，加强炉内辐射换执.J、、、，3）提高锅炉运行的经济性，加装了空气预热器可以有效的进一步降低排烟温度，减少排烟损失，提高锅炉效率。

回转式空气预热器密封选型摘要：本文分析回转式空预器的漏风原因及对机组经济性的影响，介绍空预器的密封措施，提出密封方式的推荐性意见。

关键词：回转式空气预热器；漏风；密封1.回转式空气预热器结构回转式空气预热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仓格内，转子以约1转/分钟的转速旋转，其左右两侧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。

2.回转式空预器漏风的原因及对经济性的影响2.1回转式空预器漏风的原因回转式空预器产生漏风的主要原因是由于转子热态的“蘑菇型”变形造成的转子表面和扇形板表面的泄漏面积加大引起漏风量增加，另外由于转子长期运行产生径向椭圆变形造成轴向漏风增加。

由于转子的不断转动，转子上表面持续受到热风侧的高温烟气的加热，温度较高；而转子的下表面也连续受到冷风侧一、二次冷风的冷却，温度较低。

使得转子的上部热膨胀大于下部；由于转子下端受到推力轴承、中心驱动装置、支撑横梁的支撑作用，使转子在受热后的热态变形为向下部膨胀。

这种膨胀结果使得转子中心的上表面较冷态时升高，并且由于转子上部的径向膨胀大于下部，使得转子的上部受到的热膨胀径向力矩大于转子下部。

致使转子以下部为原点发生向下、向外的翻转变形。

加之转子的自重力矩，更加速了转子的这种行似“蘑菇型”的热态变形。

“蘑菇型”的热态变形中，空预器转子的外周发生向下的沉降现象，而转子中心发生隆起。

故热态时转子下部的三角形漏风间隙和转子圆周的轴向漏风间隙变得比冷态时小，而转子上部的漏风间隙变得比冷态时大；而且随着锅炉负荷的升高，空预器转子换热量的增加，上述“蘑菇状”变形就越明显。

2.2漏风量计算及对机组运行经济性的影响影响漏风的主要因素是漏风系数、间隙面积、空气侧与烟气侧之间的压力差。

科技成果——回转式空气预热器接触式密封技术适用范围电力行业所有使用回转式空气预热器的发电机组行业现状在发电行业，传统空气预热器是采用刚性有间隙密封技术，在动静间保持一个最小间隙，达到漏风最小。

由于空气预热器存在蘑菇状变形问题，而且变形随负荷环境温度不断发生变化，很难达到最佳的动静之间的间隙值，漏风率一般在10%左右。

目前该技术可实现节能量36万tce/a，减排约95万tCO2/a。

成果简介1、技术原理回转式空气预热器是一种传动机构，泄漏无法避免。

但过大的泄漏首先会影响锅炉运行的经济性，增加了风机的功率消耗，降低机组出力；其次漏风过大加快了空气预热器冷端腐蚀。

统计表明，对于300MW的机组，空预器漏风率每增加1%，将使机组的综合煤耗增加0.2-0.6g/kWh。

改造后新型密封结构是对传统的非接触式密封的颠覆，它采用柔性金属密封簇直接与空预器的密封板进行接触，在各种运行工况下这种直接接触式的密封技术都可将密封间隙减小至零。

2、关键技术新型的空预器密封结构，称为接触式全向柔性密封技术，它利用的是迷宫密封的原理，将运动部件和静止部件之间的间隙完全覆盖。

新型的密封结构钢丝具有良好的弹性和柔性，可以根据不同负荷下密封间隙的变化改变变形量，并向四周散开，阻止空气向各个方向渗漏，实现了在轴向、径向和环向上的全方位密封，将空预器在各个方向的漏风降到最低。

3、工艺流程这种全新的密封结构具有极大的灵活性和可行性，可适用于不同大小、不同结构的回转式空预器。

可以根据现场的位置和漏风情况安装在空预器轴向、径向、环向任一方向，或者是在三个方向同时安装，安装后的空预器漏风率得到极大减小，且结构简单投资小。

新型密封结构的安装可根据现场实际情况采用焊接、紧固螺丝、或用三角板加固等方法安装在空预器的径向隔板、转子膜片或是环向密封面上。

主要技术指标以一台1000MW机组为例，并根据上文中对节能减排能力的计算结果，该技术相关行业特性指标包括：节煤量：7217.7t/a；降低厂用电耗量：2248.5万kWh/a；降低CO2排放量：19055t/a。

主要原理：是通过减少漏风面积来达到降低漏风的目的。

具体做法：将扇形板固定在某一合理位置，柔性接触式密封系统安装在转子隔仓板上，在未进入扇形板时，接触式密封滑块高出扇形板5mm ‑10mm 。

当柔性接触式密封滑块运动到扇形板下面时，合页式弹簧发生形变。

密封滑块与扇形板接触，理论上会形成严密无间隙的密封系统。

当该密封滑块离开扇形板后，合页式弹簧将密封滑块自动弹起，以此循环进行。

特点:¾理论上不会形成密封间隙。

¾采用合页式弹簧，允许空预器转子在热态运行下有一定的圆端面变形及圆周方向的变形。

¾滑块上镶嵌有自润滑合金高温下干磨擦系数μ＝0.1。

理论上对主轴电机驱动电流影响很小。

柔性接触式密封扇形板柔性接触式密封－改进的几个阶段第一个阶段：刚进入空预器改造市场所有的径向和轴向密封全部使用弹性接触式密封滑块，漏风率保证小于5％。

不良后果：1、当弹簧失效、密封滑块损坏，空预器漏风率急剧上升、漏风率无法控制2、轴向的接触式密封导致驱动装置电流上升，影响机组的安全运行第二阶段所有的径向隔板上同时安装有常规的密封片和弹性接触式密封滑块，确保当弹性接触式密封损坏，还有常规密封片作为保险，空预器的漏风率不致上升到无法控制的地步第三个阶段：目前所有的径向隔板上都安装有常规的密封片，而弹性接触式密封只安装在一半的径向隔板上。

目前漏风率保证：一年内≤6%；在一个大修期（5年）内漏风率≤7（8）%原因：1、降低成本2、对漏风率的降低起主要起作用的还是常规密封片3、弹性接触式密封对降低漏风不起关键性的作用仅仅只是买点严重磨损没有磨损5、滑块上的镶嵌体为约∮3mm的所谓高温条件下具有自润滑能力的合金，该合金局部磨损迅速通常不超过三个月，最终会磨损滑块基体，同时基体与扇形板的直接接触，不仅导致扇形板的局部严重磨损，而且这种摩擦会导致空预器在正常运转时出现电流不正常升高的现象，影响空预器的安全运行。

11、随着市场占有率的增长，华能达实施免费检修5年的承诺越来越困难，有时在现场遇到的华能达检修人员对空预器一无所知，服务质量无法保证；抽气密封技术（密封回收系统、疏导式密封）：。

上海尚甸电站设备有限公司中国力学学会波纹管及管道力学专业委员会上海市力学在能源工程中的应用重点实验室一．空预器工作原理及漏风分析二．现有密封技术及密封片种类三．弹性自补偿式密封片的技术特点四．弹性自补偿式密封片的查新与专利五．近三年合同业绩六．效益分析回转式空气预热器是利用锅炉燃烧后的排烟余热，将进入锅炉的冷空气加热到所需温度的热交换设备。

相邻仓的压差：烟气、一次风和二次风的压力不同，高压侧的一次风和二次风会向低压侧的烟气泄漏。

转子发生“蘑菇”状变形。

案例：1000MW发电机组设计中相邻仓最大压差16.6kPa热端最大漏风间隙约为50mm。

直接漏风✓径向漏风✓轴向漏风✓旁路漏风携带漏风 固有漏风直接漏风（70%）携带漏风固有漏风径向漏风轴向漏风80%-85%15%-20%20%10%直接漏风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，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，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。

径向密封径向密封片4+扇形密封板3轴向密封轴向密封片1+轴向密封板2旁路密封环向密封片5+转子T型钢传统密封手段中，三向密封系统密封片各不相同原理：热端采用的间隙自动跟踪系统。

密封措施：通过调整扇形密封板的高低位置，自动调节扇形板与径向密封片之间的间隙来降低漏风率。

空预器密封改造技术浅析摘要：文章以福建省鸿山热电有限责任公司空预器密封改造为例，对容克式空预器密封方式的改造技术进行介绍，并结合该电厂空预器密封改造的方案进行分析，以供参考。

关键词：空气预热器；漏风率；密封形式；1引言漏风率是回转式空预器的关键指标，漏风率偏高将使风机电耗增加，降低一二次风温，使锅炉热效率降低。

所以，控制空预器漏风，对节能降耗、机组安全运行有着积极的意义。

随着容克式空预器在我国的大面积推广使用，国内各大空预器厂家对于空预器密封方式的研究探索已经非常深入。

国内目前已有多种具有自主知识产权的空气预热器漏风率控制技术，各有本身设计独到之处，且均在国内有一定的推广和使用。

但空气预热器密封改造是一个系统工程，不恰当的选型和改造方案将可能给锅炉运行带来巨大的隐患，因此空预器密封形式改造的方案选择就显得尤为重要。

2空预器密封改造技术目前国内主流的空预器密封形式改造主要有间隙自补偿漏风控制技术、柔性密封技术（包括弹片式密封技术、合页弹簧式密封技术、弹性自适应密封技术等）、VN密封技术、自动可调式密封技术、疏导式密封技术等，其主要技术特点如下：2.1 间隙自补偿漏风控制间隙自补偿漏风控制技术是将径向密封组件根部固定于转子内侧的中心组件上，同时，径向密封组件外侧搭接于转子径向隔板上，整个径向密封组件呈悬臂状态。

由于径向密封组件与转子径向隔板之间为搭接结构，两者滑动相互不受限制，所以，预热器热态运行时，径向密封组件连同径向密封片无向下热变形，径向密封片与扇形板之间在预热器冷态形成的良好配合不会随着转子“蘑菇状”热变形的产生而发生变化。

随着机组负荷的增加，热端径向密封片和热端扇形板之间也不会形成热端径向三角漏风区，进而有效地控制了预热器的热端径向漏风。

而在预热器冷端，在机组不同负荷下，冷端径向间隙均能控制在理想的状态，使预热器在不同负荷下均能获得理想的漏风率。

2.2 柔性密封柔性密封技术是指密封装置具有一定的变形能力，根据空预器的运行情况调节自身的密封间隙，柔性密封装置安装在径向或轴向的转子格仓板上，未进入扇形板时，带有弹簧的密封滑块高出扇形板5mm～10mm。

中国大唐集团公司空气预热器固定式密封改造技术在张家口发电厂的应用摘要：张家口发电厂锅炉空气预热器，是东方锅炉厂生产的LAP10320/883和LAP10320/3883型回转式空气预热器。

预热器漏风率超标，一直是影响机组经济运行的重要原因。

张家口发电厂各级技术人员，在采用“VDF”密封改造技术的基础上，共同研究、制定了预热器改造方案，并经大唐公司批准实施。

在2005年4月2日，2号机组小修期间，进行了2号炉两台预热器密封改造，改造后，取得了较为满意的效果。

关键词：固定式密封；VDF技术；扇形板；执行机构；蓄热元件；密封片；漏风率图1 热端扇形板自动跟踪装置1 改造原因空气预热器在热态运行时，将会发生蘑菇状变形，从而导致原密封界面的改变。

原设计热端扇形板采用自动跟踪方式，扇形板自动跟踪系统可根据转子的热态变形情况，进行自动跟踪控制密封间隙，具体结构见图1。

空气预热器原设计漏风率为12%，但经过长期运行，原自动跟踪系统可靠性差、投入率偏低，部分预热器扇形板经常处于冷态“O”位，致使预热器漏风率增加且严重超标，漏风率经常维持在15%～20%之间。

由于机组投产初期，设备缺陷频发，机组安全性差，对空气预热器漏风率未引起足够的重视。

近年来，机组安全性明显提高，提高机组经济性运行成为我厂的重要工作，空气预热器漏风率是影响机组经济运行的重要指标，我厂在治理预热器漏风率方面做了大量的工作，起到一定效果，但未彻底解决预热器漏风率超标问题。

2 确定改造技术从我们目前掌握的情况，预热器改造技术总体可分为两种，一是间隙自动跟踪技术，二是固定式密封技术。

各改造公司，在这两种技术的基础上，根据国内预热器结构特点，不断完善、创新，形成了具有各自特点的预热器密封改造技术，我们对各改造技术进行综合了对比、分析，初步确定了“VDF”密封技术。

在初步确定“VDF”密封技术的基础上，我们进行了多方调查、分析，并对经过“VDF”密封技术改造后的电厂进行调研，最终确定了“VDF”密封改造技术。

空气预热器密封装置
空气预热器密封装置是指用于保持空气预热器内部与外部的气体不互相混合的装置。

它的主要作用是防止热空气流失，从而提高空气预热器的热效率。

一般来说，空气预热器密封装置分为两种类型：机械密封和气体密封。

机械密封是指通过机械部件来实现密封的方式。

常见的机械密封有轴封、密封圈等。

轴封是指通过轴和轴套之间的密封装置来实现密封的方式，它的优点是密封性好，缺点是易磨损。

密封圈是指通过密封圈与轴之间的摩擦来实现密封的方式，它的优点是耐磨损，缺点是密封性稍差。

气体密封是指通过气体的压力差来实现密封的方式。

常见的气体密封有气体密封环、气体密封带等。

气体密封环是指通过将气体密封环放置在预热器的进出口处来实现密封的方式，它的优点是密封性好，缺点是需要消耗一定的能量。

气体密封带是指通过将气体密封带放置在预热器的进出口处来实现密封的方式，它的优点是能量消耗小，缺点是密封性稍差。

总的来说，空气预热器密封装置的选择需要根据具体的使用情况来决定。

在选择时，应该综合考虑密封性、耐磨损性、能耗等因素，以选择最合适的密封装置。