HG—670／140锅炉空气预热器密封改造技术

670MW超临界火电机组空气预热器漏风治理与节能应用发表时间：2018-10-17T10:34:50.867Z 来源：《电力设备》2018年第17期作者：孙嘉伟戚鹏朱礼祝[导读] 摘要：该论文主要介绍了670MW超临界直流锅炉的空气预热器漏风控制系统的改进和应用情况。

（大唐黄岛发电有限责任公司青岛 266500）摘要：该论文主要介绍了670MW超临界直流锅炉的空气预热器漏风控制系统的改进和应用情况。

通过对漏风控制系统机械、电气回路的改进，提升了设备运行的可靠性、安全性，改进后的漏风控制系统对机组负荷的适应性明显提高，漏风率控制在4%左右，锅炉热效率相应提高近1.1%，机组效率提高0.44%，单台机组每年可节约生产运营成本约450万元。

关键词：670MW；空气预热器；漏风率；改进；应用前言空气预热器（以下简称空预器）是火力发电机组的主要辅机，其作为热量回收装置用待排放烟气的余热来加热助燃空气（主要是指一、二次风），在降低排烟温度的同时提高了锅炉的热效率，做到了节能减排。

热力实验表明：助燃空气温度每提高100℃，炉膛的理论燃烧温度可提高30~40℃[1]。

大容量锅炉普遍采用容克式三分仓回转空预器，回转式空预器出于其自身的结构特点普遍存在漏风问题，漏风严重时漏风率高达20%。

严重的漏风问题在很大程度上限制了锅炉的安全、经济运行，高漏风率不得不迫使锅炉限力运行或通过对一次风机\送风机\引风机的增容来削弱漏风对锅炉出力所带来的负面影响，因此如何降低回转式空预器的漏风问题成为提高锅炉热效率的重要途径之一。

高建强等对空预器不同部位漏风对锅炉效率的影响进行了研究；金生祥等提出运用柔性接触式密封技术对空预器内部的换热部件进行改造；杨宇等提出了一种基于专家控制器的漏风控制系统。

本文所介绍的空预器漏风控制系统改进具有改进投资小、安全性高、效益明显等优点。

1 空预器漏风按照空预器漏风形成的原因，可分成携带漏风和压力漏风，压力漏风按照其发生的位置又可分为径向、周向和轴向漏风 1.1 携带漏风携带漏风作为空预器固有的漏风特性，约占空预器漏风总量的10%左右，其大小主要取决于空预器的空间体积、转速等因素。

空预器差压大的原因分析及应对措施摘要：随着发电机组的参数和容量不断提高，回转式空预器已经是目前我国大容量发电机组采用的主要型式，相对管式空预器而言，其特点主要是占地小、重量轻。

下花园发电厂3号锅炉为哈尔滨锅炉有限公司制造，型号为 HG-670/140-9型；空预器采用 2 台由哈尔滨空预器公司的两分仓回转式空预器，型号为27-VI(B)-2300-QMR，上中下三层立式结构，逆流布置，冷端蓄热原件材质为考登钢+镀搪瓷，主要是防止低温腐蚀。

回转式空预器安装在原烟气高尘区域，其波纹状的蓄热元件被紧凑的放置在扇形隔仓内，由于流通空间狭小极易形成堵塞和腐蚀。

随着环保达标排放压力增大，烟气脱硝系统投运后，氨逃逸问题进一步加剧了空预器的堵灰。

关键词：空预器；堵塞；硫酸氢铵；一、空预器堵塞的危害1、空预器差压大，烟道阻力增大，导致引风机运行极易进入不稳定工作区，极易发生风机失速。

我厂引风机已因此多次发生失速现象，导致炉膛负压剧烈波动，严重时造成机组非停。

2、空预器差压大，引风机出力不足，机组带负荷能力下降，机组频繁降出力运行，造成两个细则考核量巨大。

3、空预器堵灰后会造成锅炉排烟温度升高, 热风温度下降，风、烟系统阻力上升，一次风、二次风正压侧和烟气负压侧的压差增大，增加了空预器漏风。

4、由于空预器的堵灰和低温腐蚀是互相促进的，空预器堵灰可加速烟气中硫酸蒸汽的凝结，加快空预器的低温腐蚀，致使空预器换热元件严重损坏，增加了设备检修维护费用。

二、空预器堵塞的原因分析1、硫酸氢氨是堵塞空预器最主要的原因，生成硫酸氢氨需要同时具备NH3和SO3，由于煤中含有有机硫、黄铁矿硫和硫酸盐硫，煤在燃烧过程中，特别是燃用高硫煤时，除了部分硫酸盐留在灰中外，大部分硫燃烧生成SO2，其中约有0.5%～5.0%的SO2在烟气中的过剩氧量及积灰中的Fe2O3的催化作用下生成SO3。

硫份越高，生产的SO3越多，越容易堵塞空预器。

另一方面，在正常运行中由于脱硝入口 NOx 随着燃烧工况波动，同时当前的环保要求严格，运行人员为控制脱硝出口 NOx 浓度，氨气过喷较多，同时因脱硝系统自动调节热性差，大部分时间喷氨调整门处于手动调节状态，造成脱硝氨逃逸率高。

锅炉空气预热器安装方案1.适用范围本作业指导书适用于燃煤发电机组工程锅炉空气预热器安装。

2.编制依据2.1《燃煤发电机组工程施工组织设计》及《燃煤发电机组工程锅炉专业施工组织设计》2.2《空气预热器设备图纸》2.3《电力建设施工质量验收及评价规程》（第2部分：锅炉机组） DL/T 5210.2—2009 2.4《电力建设施工质量验收及评价规程》（第7部分：焊接）DL/T5210.7-20102.5《电力建设施工技术规范》（第2部分：锅炉机组）DL5190.2-20122.6《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-20122.7《电力建设安全工作规程》（火力发电厂部分）DL5009.1-20022.8《工程建设标准强制性条文》（电力工程部分）2011版（第一篇）火力发电工程2.9管理手册和程序文件2.10《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ-46-20053.工程概况及主要工程量3.1工程概况燃煤发电机组工程2X1000MW燃煤汽轮发电机组的锅炉为超超临界参数变压运行螺旋管圈水冷壁直流炉，单炉膛、二次再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构塔式、露天布置燃煤锅炉。

锅炉型号为SG2710/33.03-M7050。

炉后配备两台34.5VI（T）-2600（106"）SMRC空气预热器，为垂直轴受热面回转式，三分仓结构，对称布置于锅炉炉后的钢结构上。

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。

传热元件是由传热波形薄板组成，并由框架固定而成，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。

锅炉预热器干烧技术消除硫酸氢铵的现场应用摘要：通过对670t/h锅炉超低排放改造后存在严重预热器结垢堵灰问题的分析，及多种处理方法的使用，最终创造条件将锅炉干烧技术应用在实际工程中，并取得较好效果，同时详细介绍了锅炉干烧技术具体操作方法及注意事项，对行业推广提供一些有益的经验。

关键词：超低排放；预热器结垢；锅炉干烧技术1 保定热电670t/h锅炉概况保定热电10、11号机组锅炉为东方锅炉(集团)股份有限公司超高压、半露天布置燃煤锅炉，型号为DG670/13.7-19， 10号、11号锅炉于2015年进行了超低排放改造，采用SCR+SNCR工艺，入口NOX排放值≤500 mg/Nm3 (以NO2计)，出口 NOX排放值≤40mg/Nm3，脱硝效率＞82%设计，SCR装有3层催化剂。

正常运行中投入SNCR系统，控制炉膛出口NOX值≤450 mg/Nm3 ，SCR出口NOX值≤40 mg/Nm3。

但由于SCR入口NOX值较一般直吹式制粉的锅炉高，为保证NOX排放指标达标，就需要保持较高的脱硝效率，因此氨逃逸率就会偏高，造成尾部管式空气预热器堵灰严重，预热器压差明显增大，引风机入口负压-5500Pa 左右。

经过检查，中温预热器堵灰严重，对其进行在线清理，效果不明显。

于2016年1月11日停机进行清灰。

10号机组与11号机组运行情况相似，改造后运行相似时间即出现预热器堵灰情况。

2 锅炉超低排放改造主要内容维持各受热面空间不变，使催化剂在350℃～390℃之间运行，考虑到高负荷工况下温度会超过催化剂使用极限温度，为了降低SCR入口烟气温度。

在引风机出口烟道，引出左右各一根烟气循环管路，接入至SCR入口上升烟道。

在循环烟道上左右各布置一套烟气调节挡板，将极端工况下SCR入口烟温从422℃降至400℃以下，采取掺混130℃的烟气降低催化剂入口烟温。

3 预热器堵灰情况介绍3.1 首次堵灰经过11号机组于2015年9月17日脱硝提升改造完成，并网发电， 9月26日发现甲侧排烟温度高，经过调整排烟温度趋于稳定，但两侧烟温还存在10℃偏差，2015年10月15日甲、乙侧排烟烟温发生逆转，乙侧烟温开始高于甲侧烟温，至12月22日开始烟温差增大趋势开始加速， 2016年1月8日甲乙侧烟温偏差达到33℃。

烟风系统锅炉空气预热器检修工艺规程1 设备概述及参数1.1.1.1 空气预热器概述每台炉配有两台东锅炉厂生产的LAP13494/1900型容克式三分仓空气预热器。

空气预热器是布置于锅炉尾部烟道上以便利用锅炉的排烟余热，将进入锅炉机组的空气，预热到所需要温度的热交换器。

容克式空气预热器主要由转子、蓄热元件、壳体、梁、扇形板、烟风道、密封装置、驱动装置、轴承、润滑系统、吹灰和清洗装置等部分组成。

工作原理是：从烟气中吸收热量，通过连续转动特殊加工的金属薄板传热元件，将热量传递给进来的冷空气，转子转动一圈就完成了一次热交换循环。

如图所示，容克式空气预热器的圆筒形外壳和烟风道均不能转动，内部的圆筒形转子是转动的。

转子是由钢板分隔成许多扇形通道，其内部装满波浪形薄铁板（蓄热板）转子周围的外壳与两端的连接相连，并采用径向和周向密封付将转子充分密封。

外壳板与转子之间由分隔体将转子下部的空间分成三个部分（转子上、下部的空间分隔呈对称），同时，外壳板上有三个连接通道，其中一个与烟道连接，一个与一次风道连接，另一个与二次风道连接。

这样当传动机构驱动转子缓慢地转动时，传热元件将交替地经过烟气通道。

当传热元件通过热的烟气流时吸收热量。

通过空气流时，释放贮藏的热量，加热进来的冷空气。

2013年4号机组脱硝改造期间，空预器进行了相应的改造。

空预器的改造由大唐科技环保有限责任公司总承包，设计及供货单位为东方锅炉厂，主要改造范围为：取消热端300mm的蓄热元件，两层800mm蓄热元件利旧，将冷端蓄热元件更换为搪瓷蓄热元件，高度由300mm增加到950mm （800+800+950），冷端蓄热元件由侧抽式改为垂直抽取式，将原环向隔板向下延伸至冷端元件底部，改造后蓄热元件总高度2550mm。

原全包式仓格为螺栓连接，为减少仓格间的漏风，仓格之间改为焊接。

同时为了降低空预器漏风率，对空预器进行了径向密封改造，增加24道弹簧柔性密封。

1.1.1.2 空气预热器主要性能参数空预器主要性能参数详见表48：表1 空预器主要性能参数项目单位规范型号LAP13494/1900型式逆流三分仓容克再生式热交换器台数台/炉 2烟气侧导热面积m2/炉107964烟气温度进口℃340 出口126空气温度进口一次℃22二次13 出口一次320二次337阻力损失一/二次风侧kPa0.7/1.0烟气侧 1.2水洗水压高温侧Mpa无低温侧无水洗温度℃无水洗水消耗量高温l/min无低温无吹灰蒸汽压力MPa 2.5 漏风系数% 8转速rpm 0.99电动机型式B3 卧容量kW 15 转速rpm 970电流 A 31.4电压V 3802 空预器检修类别及检修周期空预器检修类别及检修周期详见表49：表2 空预器检修类别及检修周期检修类别检修周期检修工期大修5年60天小修1年20天3 空气预热器检修项目3.1.1.1 空预器大修项目4 冲洗转子及罩壳内各部位积灰。

300 MW机组锅炉回转式空气预热器漏风原因及改造措施邱彦夫华中科技大学，湖北武汉430074摘要：文章针对华电青山热电厂300 MW机组锅炉回转式空气预热器存在漏风量偏大的问题，进行了漏风原因的分析，并结合近几年检修回转式空气预热器的经验，提出了应采取的改造措施。

关键词：回转式空气预热器；密封；漏风；声波传感器华电青山热电厂12号炉是哈尔滨锅炉厂生产制造的配300 MW机组的锅炉，蒸汽流量1 025 t/h，过热蒸汽温度540 ℃，主蒸汽压力1 8.25 MPa，给水温度279.4 ℃。

在锅炉尾部烟道下面配置了2台直径Ф=10.318 m的三分仓立式倒流回转式空气预热器，其结构紧凑、质量较小，由转子、外壳板、轴承传动元件、传动装置、自控系统等组成，空预器转子的高度为1 780 mm，在满负荷和低负荷时的转速分别为1. 139 r/min和0.32 r/min。

热端和热端中间层由厚度为0.6 mm 的DU 型碳钢波纹板叠制而成，冷端由厚度为1.2 mm NF-6型H=300 mm 考登钢(C0RTEN)波纹板叠制而成。

空气预热器的径向、周向和轴向均有密封装置，以防止和减少漏风，密封片由考登钢制成。

径向密封片厚度δ=2.5 mm；转子中心筒周向密封板厚度δ=6 mm；轴向密封片厚度δ=2.5 mm，旁路密封片厚度δ=1.6 mm。

空气预热器配有漏风控制系统和2台伸缩式吹灰器及多喷嘴清洗管。

回转式空气预热器转子为圆筒形，外壳的扇形板把转子流通截面分为烟气流通部分、空气流通部分和密封区3个部分。

转子转动一圈就完成一次热交换循环，当蓄热板转到烟气侧时，吸收烟气流中的热量，而当这部分蓄热板再转到空气侧时，再把热量放出来加热空气。

经几年的投产实践来看，华电青山热电厂12号炉回转式空气预热器在运行中存在漏风量偏大的问题，漏风率最高时曾达到33％，漏风不仅增大锅炉排烟热损失，而且加重了因烟温降低所造成的设备低温腐蚀，也增加了风机电耗，漏风问题严重时还会因风量不足直接影响锅炉出力。

回转式空气预热器密封系统改造及经济效分析□元宝山发电有限责任公司柳明河摘要:介绍了元宝山发电有限责任公司600MW机组回转式空气顶热器存在的设备缺陷及改造措施,采用了豪顿华工程有限公司VN 技术，对空气预热器密封系统进行了改造，改造后经东北省电力科学院的测试表明，漏风率由改前的14%-20%降低到6%以内，取得巨大的经济效益。

关键词:空气预热器；漏风率；密封改造经济效益中图分类号：TK223.3+4引言元宝山发电有限责任公司四号600MW 机组，选用哈尔滨锅炉厂HG-2023/17. 5-HM11型亚临界控制循环汽包炉，配两台CE三分仓容克式空气预热器，空气预热器转子由36个装有蓄热元件的扇形仓格组成，转子正常转速1转／分，采用中心驱动，空预器漏风率的设计保证值为6%，机组于2007年10月投产运行。

机组投产后，空预器的漏风率最高达20%，严重影响着机组的经济运行。

在2009年机组检修中，采用豪顿华工程有限公司VN 技术对空预器密封系统进行了技术改进，漏风率达到了设计要求，改造后经济效益显著。

一、设备简介元宝山发电有限责公司#4机组（600MW）锅炉配两台CE三分仓容克式空气预热器，由哈尔滨锅炉厂自80年代引进美国ABB&#8212；AIP公司技术设计制造的，其型号为33-VI(T) -2333-SMR，型式为三分仓、受热面回转。

为减少风、烟系统之间的漏泄，一、二次风以及烟气侧之间均设有径向、轴向、环向及中心筒密封装置；同时配备扇形板密封自动调整装置，用来跟踪转子热变形，使得扇形板与转子径向密封片之间的密封间隙在运行过程中始终维持在整定的范围之内。

二、空气预热器密封系统存在的问题1、预热器漏风率大转子密封装置设计有径向、轴向、中心筒和旁路密封，并为满足运行要求，设计有漏风自动控制系统。

由于设计及安装缺陷等多种原因，漏风自动控制系统一直不能投运，以及径向大于设计值6％。

随着机组运行时间的增长，漏风率呈不断增长的趋势,改造前空气预热器漏风率已高达20％。

空气预热器提效改造方案研究一重集团黑龙江农业机械发展有限公司黑龙江哈尔滨150028摘要：现国内部分电厂锅炉尾部空气预热器设备存在换热能力不足，换热元件板型无法适应实际燃用煤质现象，造成空气预热器实际运行烟风阻力增大，排烟温度较高，降低了锅炉效率及机组运行经济性，对空气预热器核心部件换热元件进行优化改造，可有效提高锅炉效率及机组运行经济性。

关键词：煤质；空气预热器；换热元件；板型；烟风阻力；排烟温度；1现状分析目前国内部分电厂存在实际燃用煤质偏离设计值，煤质水份、灰份相对较高，导致锅炉尾部空气预热器设备实际运行烟风阻力较高，造成空气预热器核心部件换热元件磨损、堵塞，致使空气预热器换热效率下降，排烟温度升高，同时空气预热器烟风阻力的升高，增加了机组送、引风机电耗，降低了锅炉效率及机组运行经济性。

2空气预热器改造方向针对不同电厂实际燃用煤质情况，对原空气预热器换热元件进行优化改造，若实际燃用煤质灰份含量相对较高，可将原空气预热器换热元件更换为抗堵塞能力及换热能力相对较为均衡的板型，若实际燃用煤质硫份较高，可对原冷端换热元件进行改造，将其更换为搪瓷元件或加高冷端元件高度，以提高空气预热器抗腐蚀及抗堵塞能力。

3改造案例介绍3.1 案例情况简介某发电厂#1炉为300MW机组，锅炉配置两台三分仓回转式空气预热器。

原空预器按非脱硝形式设计，换热元件三层布置，热端及中间层换热元件为上抽形式，冷端为侧抽形，空预器采用36分仓设计，实际运行转向为烟气侧→一次风→二次风。

现由于机组配脱硝装置，原空预器换热元件设计形式已无法满足现机组运行要求，需对空预器换热元件进行改造，以保证机组安全稳定运行，提高机组运行经济性。

3.2 案例项目空气预热器存在问题机组实际燃用煤制灰份及硫份含量相对较高，空预器设备实际运行存在烟风阻力较大问题。

满负荷运行时，烟气侧阻力约为2000Pa。

另由于燃用煤质灰份高，烟气磨损性强，导致机组空预器换热元件磨损腐蚀较为严重，空预器整体换热效率降低。

解决锅炉超低排放空气预热器堵塞新技术一、背景为了满足超低排放要求，锅炉超低排放改造后，SCR脱销装置引起尾部烟道氨逃逸较高导致回转式空气预热器硫酸氢铵堵塞、低温腐蚀、堵灰、阻力增大、风机电耗增加，排烟温度高，锅炉效率降低，甚至锅炉运行限负荷。

国家发展改革委国家能源局《关于开展全国煤电机组改造升级的通知》发改运行〔2021〕1519号，其中指出：到2025年全国火电平均供电煤耗降至300克标准煤/千瓦时以下。

对供电煤耗在300克标准煤/千瓦时以上的煤电机组，应加快创造条件实施节能改造。

“十四五”期间改造规模不低于3.5亿千瓦。

存量煤电机组灵活性改造应改尽改，“十四五”期间完成2亿千瓦，增加系统调节能力3000—4000万千瓦，促进清洁能源消纳。

为了推进节能减排，满足煤电机组升级改造及降低供电煤耗的要求，同时解决空气预热器堵塞导致的差压增大以及排烟温度过高、烟气余热利用的问题，提出回转式空气预热器防堵和烟气余热利用一体化解决方案——前置肋片管式烟气暖风器技术。

二、技术方案1、空预器堵塞的原因及解决办法：根据多台脱硝机组长期运行的经验表明，即使控制SCR 脱硝系统出口逃逸氨在较低浓度水平，空气预热器的阻力仍旧会因 SO3 粘附而出现缓慢增长的问题。

由于钒系脱硝催化剂会促进烟气中少数 SO2 向SO3 转化，尤其是为满足超低排放要求加装第三层催化剂层，导致烟气中SO3 浓度大幅上升。

对于燃煤电厂烟气中SO3 浓度的增加，会导致烟气酸露点的升高。

脱硝装置中SO3 浓度增加1倍，烟气酸露点温度至少增加7.83℃。

目前国内关于酸露点的确定仍不清晰，由此空预器可能在酸露点以下运行，导致空预器冷端出现低温酸凝结的现象，当烟气中存在NH3 时，会导致空气预热器的硫酸氢铵堵塞，在进行超低排放改造后，SO3对空预器造成酸腐蚀和堵灰问题更加紧迫和严峻。

因此，研究脱硝改造后空预器冷端温度的控制对防止空预器堵塞具有重要的意义。

科技成果——回转式空气预热器密封节能技术适用范围电力行业300MW以上锅炉机组的回转式空气预热器行业现状目前我国300MW及以上的火力发电机组共计1000多台，总装机容量约为147030MW，空气预热器的平均漏风率在6%-10%，且使用寿命相对较短。

如果频繁更换密封装置，会降低电厂年利用小时数，影响发电厂的总体效率。

目前该技术可实现节能量5万tce/a，减排约13万tCO2/a。

成果简介1、技术原理（1）改进“堵”的方式：由于空气预热器转子蘑菇状热变形，造成热端变形密封间隙增大。

采用自补偿径向密封片的方式，可以达到密封间隙趋于零，实现扇形板与密封片的非接触式密封，是可靠、稳定的自密封新技术。

（2）采用回收系统：空气预热器设备同时串联在锅炉的烟、风系统中，在空气侧与烟气侧压差的作用下，空气向烟气侧泄漏。

空气预热器密封回收系统技术在预热器内部建立立体密封机构，泄漏风被设备外回收装置全部回收，进入烟道的泄漏空气几乎为零。

（3）自动化控制：密封回收自动控制系统通过对进、出口烟气压力的检测，经过控制逻辑处理，通过各入口风门开度的调整，自动调整各部位的漏风回收量。

因此，密封回收系统能够做到无论锅炉负荷如何变化，其设备漏风率始终控制在设定范围内。

2、关键技术（1）转子热端径向自补偿间隙密封片；（2）泄漏风回收系统；（3）对回转式空气预热器泄漏风的密封与疏导区域进行一体化设计，形成独特、完整的控制系统。

3、工艺流程回转式空气预热器密封节能技术工艺流程内部径向补偿间隙密封片示意图漏风回收系统简图主要技术指标1、无论锅炉负荷如何变化，回转式空预器漏风率始终保持在1.5%-3.5%范围内；2、产品设计寿命不低于15年，其可靠性和稳定性能满足锅炉长期运行的要求；3、自动化投用率100%，且在不停炉条件下能够维修、更换元件。

技术水平该技术已获得2项国家发明专利和1项实用新型专利，并于2013年1月通过了中国电机工程学会组织的科学技术成果鉴定。