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回转式空预器常见问题及防范措施
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空预器结构及运行常见问题
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空预器介绍(包括故障处理)
空气预热器培训培训目的1.了解空预器基本知识。 2.掌握空预器构造。3.掌握空预器各辅助系统。4.了解空预器常见故障及处理方法2主要内容一、空预器结构简图二、空预器工作原理 三、台山电厂空预器介绍 四、空预器常见故障及处理措施3一、空预器结构简图4二、空预器工作原理工作原理：从锅炉尾部烟气中吸收热 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。5空预器基本知识空预器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所 需空气的一种热交换装置。由于它工作在烟气温度 最低的区域，回收烟气热量，降低了排烟温度，因 而提高了锅炉效率。同时由于燃烧空气温度的提高， 有利于燃料的着火和燃烧，减少燃料不完全燃烧损 失。 空预器按传热方式可分为两大类，即导热式和 回转式（或称再生式）。前者为管式预热器，烟气 和空气各自有自身的通路；后者为烟气和空气交替 流过受热面进行热交换。因该种预热器是美国容克 发明，故又称容克式。6回转式空预器结构紧凑、体积小、金属耗量较少，故 在大容量锅炉上广泛采用。但回转式空预器结构较复杂， 制造工艺要求高，另外由于流通截面较窄，稍有积灰将使 其阻力大为增加。回转式空预器又分为两种不同的设计形 式，一种受热面转动，另一种是风罩转动。 目前国内600MW机组锅炉多数采用受热面转动的三分仓 回转式空预器。三分仓是指空预器有三部分流通截面，即 烟气、一次风、二次风。气体点是将低压头、大流量的二 次风与高压头、小流量的一次风分别加热，有利于经济性 的提高。7空预器简图烟气入口二次风出口 一次风出口8三、台山电厂空预器介绍台山电厂1、2号锅炉各装有两台上海 锅炉厂生产的容克式三分仓空气预热器， 型号为： 2-32Ⅵ（50°）-1931M2―安装数量 32―产品系列型号，表示空预器直径大小的代号 VI―烟气流向下，立式 50°―一次风仓角度 1931―受热面高度，mm9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、传动装置、轴承、润滑系统、红外线检测系统、 吹灰和清洗装置等部分组成。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。一、二次风仓分隔布置， 一次风仓角度为50°，二次风仓角度为130°，烟气仓角度为 180°。 1、转子。转子是装载传热元件（波纹板）并可旋转的圆筒形部 件，为减轻重量，便于运输及有利于提高制造、安装的工艺质量， 转子采用组合式结构，它主要由空心转轴、18个独立的扇形模块 框架（或称模数仓格）及传热元件（大量波纹板构成）等所组成。 传热元件为篮子框架结构，便于检修和调换。102、传动装置。传动装置是提供转子转动动力的组件，空预器的传动装置主要是由主电机（主驱动设备）、辅助气动马达、液力偶 合器、超越离合器、减速机、传动齿轮、围带和支架等组成。主电机 经液力偶合器传动减速机，后依靠减速机输出端的齿轮和转子外周下 部的围带上的销柱啮合面驱使转子转动。 主电机主要是在空预器正常运行时使用，辅助气动马达的作用是 在主电机故障（或失去电源）时维持空预器转子继续缓慢运转，以免 转子停转而因受热不均产生严重变形以及其它不良后果。此外，在安 装、清洗、检修期间盘车，也可利用辅助气动马达。启动时，一定要 先启动辅助气动马达，然后再启动主电机并同时关闭气动马达。113、密封装置。对于回转式空预器，漏风是个很重要的问题。这是因为空预器产生漏风会直接影响锅炉机组的安全经济运 行，漏风不仅会使送、一次风机的电耗增加，而且严重时还将使 锅炉的出力被迫降低和加剧空预器的低温腐蚀，以及由此引起的 其它不良后果。造成空预器漏风的情况有两种：间隙漏风和携带漏风。空预器 是转动机械，其转动的转子和静止的机壳之间总是存在一定的间 隙，由于空预器内的空气区呈正压，而烟气区为负压，空气区和 烟气区之间存在压差，导致一部分空气通过空气区与烟气区的交 界处的间隙漏到烟气中去，这种经动静之间间隙的漏风称为间隙 漏风。12当空预器工作时，随着转子不断旋转，不可避免的要将存在转子容积中的空气携带到烟气中去，同时也有一部分烟气随转子转动而被 带入空气区，这种被旋转的转子容积所携带的漏风，称为携带漏风。 转子的转速越快，携带的漏风量相应也越大。为了提高换热的效 果，满足加热空气温度的需要，回转式空预器的转速均设计较低，约 为1r/min，因此携带漏风在总漏风量中所占比例很小。因此回转式空 预器的漏风主要是间隙漏风。 按照回转式空预器在结构上对烟气区的分割，产生漏风的间隙主 要分径向、轴向和环向三部分。要减少空预器漏风的关键在于要设法 减小上述三部分的动静间隙，即采用能减少各向间隙、性能良好的密 封装置和密封间隙的调整装置。主要有：径向密封装置、轴向密封装 置和环向密封装置。131）径向密封装置。 径向密封装置主要由密封扇形板、径向密封片以及间隙 调整装置等组成。在转子的径向隔板的上、下端，各装有一 列密封片，沿转子的径向分成数段，用螺栓固定在转子模数 仓格的径向隔板上。径向密封片随转子一起旋转，径向密封 装置的密封区域即为扇形板与其上面（或下面）2列密封片 端面相接壤的区域（称双密封）。 运行时，间隙调整装置跟踪转子的热变形，调整扇形板 的高低位置，以达到尽量减少径向密封间隙的目的。142）轴向密封装置。轴向密封装置主要由轴向密封片和轴向密封板组成。轴向密封片 通过螺栓固定在转子外圆周的所有径向隔板上，随转子一起转动。沿 转子的高度，轴向密封片分两段布置，位于围带销柱上面的为热端轴 向密封片，围带销柱下面的为冷端轴向密封片。 轴向密封板装置有3块，沿周向它们分别装设在转子3个密封区的 外侧而位于机壳之中。轴向密封板主要由弧形密封板、支架、调整螺 栓及保护罩等组成，每块轴向密封板上各有4只调整螺栓，分两层布置， 可调整轴向密封间隙。弧形密封板经支架及调整螺栓支承在机壳上。153）环向密封装置。环向密封装置包括转子外周上、下端处的旁 路密封和中心筒密封两部分。 旁路密封亦称周向密封，主要由旁路密封片和T型钢所构成，冷、 热端的旁路密封片系由许多短折角片拼接而成。为清除密封片连接处的 槽隙和增强其刚度，整体密封片由相互错开的二层密封片叠置而成，并 用螺栓固定在旁路密封的角钢上。 中心筒密封片固定在转子中心筒的热端和冷端端板的圆周上，并 随转子一起旋转。密封片与固定在机壳的环形密封盘或密封盖的凸缘之 间保持一定的间隙。16由径向、轴向和环向密封装置联合构成的是一个封闭和可调 的密封系统，是保证空预器具有较小漏风率的主要结构措施。 在回转式空预器上述三种密封间隙中，漏风量最大的是径向间 隙漏风（一般约占总漏风量的2/3)；其次是环向的密封间隙漏风； 最小的是轴向间隙漏风。在间隙及漏风通流截面积相同的条件下， 冷端处的漏风量较热端为大，这是因为空气区与烟气区的压差，冷 端要比热端的大；且冷端的空气温度低，密度大，故冷端的漏风量 也为较大，通常约为热端漏风的二倍左右。174、轴承及润滑系统。1）轴承。回转式空预器的转子采用冷端支承方式，在转子的上、 下端各设置导向轴承和支承推力轴承。 导向轴承采用SKF公司双列向心球面滚柱轴承，型号为：23192 CAK/W33，除用作固定转子上端轴的旋转中心外，还承受由风烟压差 所引起的侧向推力以及转子转动时因偏摆晃动而产生不均衡的径向推 力。 在导向轴承的轴承座套上，装设有3根支吊螺杆，其下端与中心密 封筒相连，以使中心筒能与轴承座套同时随转子一起胀缩而上下移动。 导向轴承采用“油浴循环”的润滑方式，润滑油为美孚gear SHC 680。在导向轴承箱上，除设有进油、吸油管外，还有油位指示孔。18导向轴承示意图高强度螺栓 连接套管 导向轴承导向轴承座拆卸轴承高 压油接口 气封组件导向端轴 扇形板19支承轴承采用可倾瓦推力轴承，型号为：WAUKESHA 56”， 其作用主要是用作支承转子的全部重量，同时还用来确定下端的旋 转中心和承受由风烟压差所引起的侧向推力以及转子晃动所引起的 径向推力。支承轴承装设在转子下端轴的端面上，轴承座支承在机壳上，机 壳与冷端连接板中间梁连成一体。轴承座与底部机壳之间衬有垫板 与垫片，轴承座的标高可通过调整垫片厚度得到确定。支承轴承也采用“油浴循环”的润滑方式，所用润滑油与导向轴 承相同。在支承轴承座的上面（在轴承座盖上）和底部设有进油、 回油和放油孔。20支承轴承示意图防尘罩 支承轴承座支承轴承212）润滑油循环系统。支承轴承和导向轴承的润滑要求很高，为此每台空预器的支 承和导向轴承都配置有独立的润滑油循环系统（或称稀油站）。 润滑油系统为不带油箱的稀油润滑系统，型号为：OCS-8A。 它是由油泵及电机、双筒过滤器、油冷却器、管道阀门以及压力 表、温度表等组成。油泵只设一台，为三螺杆泵，型号： 3GR25x4。 稀油站运行方式：当导向轴承润滑油温度超过50度（支承 轴承45度）时，润滑油泵自动启动，进行循环降温，当温度低 于45度（支承轴承40度）时，油泵停止。225、红外线检测系统。 红外线检测系统检测转动的传热元件表面及其内部的小区域 （称为热点）。从现场实践经验表明，许多空预器着火，就是由 小面积的热点引起的。这些热点是由于未完全燃烧的燃料沉积在 传热元件表面而引起的再燃烧。红外线检测系统就是通过红外线辐射，来检测传热元件内部 金属温度，当热点温度480-540度时报警。另外，当传感器探 头污染，检测温度过低时，也会引起报警；或者传热元件堵塞引 起温度过低时，也会引起报警。236、吹灰、冲洗、消防系统回转式空预器由于波纹板布置的较紧密，波纹板之间的流通 通道狭窄，因而在空预器运行时气流的流动阻力较大，且烟气中 的飞灰容易粘积在波纹板上，引起波纹板的腐蚀和气流通道的堵 塞。这样不仅会使送、一次风机的电耗增加，而且还会因换热条 件变差，使一、二次风温降低，排烟温度升高，影响锅炉效率。 同时，流动阻力的增加，使风量减小满足不了要求，限制锅炉的 出力。此外，在锅炉启动阶段，因炉内温度低，如果油燃烧器雾化 不好，燃料不易完全燃烧，于是从炉膛随烟气带出的未燃油滴和 炭黑易沉积在波纹板上，而这些可燃物在一定条件下会再次燃烧， 从而使空预器烧损。24为保持空预器波纹板表明的洁净，回转式空预器设置了 专门的吹灰器和清洗装置。 每台空预器在烟气侧冷、热端各装设一台伸缩式吹灰 器。 每台空预器烟气侧的冷、热端各装一根固定式的清洗 管，清洗管上装有一系列的不同直径的喷嘴，使空预器转 子内不同部位的受热面都能获得均匀的水量。 每台空预器有两根固定式消防管，分别布置在空预器 烟气侧的进、出口处，管上也有许多喷嘴，保证消防水能 覆盖整个受热面。25四、空预器常见故障及采取的措施1、驱动电机电流异常升高正常运行时主电机的电流应稳定在50-75%额定电流范围内。 如果电流指示突然出现大幅度升高，一般有如下可能：1）壳体变形。当外壳保温不好或雨水进入等都会造成空预器外 壳冷却收缩过快、动静密封间隙减小；在启动阶段，外壳局部区域 焊接有限制其自由膨胀的构件，会使外壳向内变形与转子异常接触， 这些都会造成空预器的电流摆动。 措施：检修后的首次启动，务必认真全面的检查外壳是否与有 影响其自由膨胀的问题；在大风、大雨天气时易出现外壳变形问题， 解决此问题需要做好空预器外壳的防雨和保温。262)传动装置方面的原因。如果传动齿轮齿根底部与围带销 啮合间隙过小，造成传动齿轮齿根受力较大，则会出现减速箱 整体振动和噪音较大。如果传动齿轮端面与下围带扁钢间隙过 小，就会造成空预器转子受热膨胀后下围带扁钢与传动齿轮摩 擦。这两种情况都会使减速箱的传动力矩增大，导致空预器电 流摆动。 措施：空预器减速箱传动齿轮齿根底部与围带销间隙按照 安装要求应为25mm，传动齿轮端面与下围带扁钢间隙为 13mm。安装校核驱动大齿轮与围带销的间隙，需要找到最突 出的围带销最为基准点273)密封松动或部件脱落。部分密封片（特别是冷端）安装过松发生脱落，或转子上的蓄热片等部件脱落，如果卡在转 子密封与扇形板上，就会出现严重的电流摆动。 措施：密封片使用防松螺栓或加装防松垫片并且必须紧固， 两个径向密封片的接口处建议采取点焊已防止脱落。蓄热片正 常时不会出现脱落，但异常的吹灰和堵灰会造成蓄热片的损坏 和脱落。 4）锅炉实际排烟温度如果比设计值高，则其蘑菇变形量 比设计值也要增大，底部的径向密封条会和扇形板发生摩擦。 措施：运行中避免发生超温情况，控制排烟温度不超过设 计值30℃。285）漏风控制系统故障。热端扇形板传感器探头过 量磨损或损坏，可以导致扇形板和密封片磨擦，空预器 运行电流升高。措施：每次小修需要调整探头和扇形板相对位置， 探头端面应低于扇形板距离符合安装图纸需要。并定期 检测传感器内各限位开关和接近开关状态，及时更换损坏件，保证传感器冷却风供应正常。296）底部推力瓦油膜形成不好。推力瓦就会经常处在“边界润滑”状态，摩擦力瞬间能增大几十倍，电流会出 现明显的急剧的摆动。措施：采取刮瓦的方法，通过刮瓦在瓦面上形成众多 的油囊，增加乌金瓦进油侧的进油角，空预器下轴瓦推力 瓦设进油槽，推力瓦进油侧边缘碾磨检查处理，刮研标准 为：瓦面接触点数2～3点/cm2 ,深度0.010～ 0.015mm，两侧开进油楔角，瓦面整体接触达到80％ 以上。307）空预器转子偏斜。热态时再加上烟气、送风介质压 差造成的水平推力和倾覆力矩，蓄热包堵灰，造成底部推 力轴瓦的工作状态偏离设计状态，远远超出推力瓦轴承对 水平偏差的自补偿能力，形成推力盘与推力瓦局部接触， 难以形成良好油膜。 措施：安装要求主轴水平度和底部支撑轴承水平度全 部在严格的标准之内。按厂家要求和国标，空预器主轴的 安装水平度应不大于0.25 mm/m；空预器下轴承的水平 度应在0.4mm/m之内，二者相对水平偏差应不大于 0.25 mm/m。导向轴承水平度不大于0.2mm。318）润滑油粘度偏低或由于温度高造成的油粘度降低，在重载负 荷下容易使油膜形成不好或不能形成油膜。润滑油内含有大于 25μm的颗粒状杂质，就可能造成颗粒进入推力瓦与平衡盘之间导 致推力瓦与平衡盘发生摩擦，并引起电流摆动措施：保证较高的润滑油油质。台电目前使用的润滑油为美孚 Mobilgear SHC 680，重负荷合成工业齿轮油（PAO类）。上 海锅炉厂在设计时鉴于国内润滑油的实际情况和油粘度的考虑，空 预器油站滤网标准为40μm，也就是说，小于40μm大于25μm 的颗粒。可以采取置换润滑油。采用合成油。轴承润滑油站每天至 少运行1小时，定期清洗或更换滤网。32驱动电机电流增大也可能是导向或支承轴承 损坏的征兆，但此时往往伴有轴承油温异常升高， 转子下沉、径向密封片与冷端扇形板相擦等现象。 出现这种情况时，应紧急停炉，并维持空预器转 动，直至空预器入口烟温降至200℃以下才允许 空预器停转。332、空预器突然停转。如果空预器在运行中突然停转，红外线检测装置 会在25s内发出报警信号，此时径向密封调整装置会 自动将热端扇形板提升到“紧急提升位置”。如果此 时主电机电流仍然正常，则表示电机仍在转动，说明 液力偶合器故障。如果此时电机电流趋于最大值甚至跳闸，说明空 预器负荷极大，通常是外来异物卡住密封间隙或者是 导向轴承损坏。34空预器突然停转后，转子将发生不对称变形，再次启动时将会发生 困难，甚至造成轴承和空预器严重损坏。因此，应尽一切可能尽快恢复 其转动，可以用气动马达传动，也可以打开侧壳体板上的人孔门或蓄热 元件壳体上的更换元件门孔，用撬棍拨动围带使其转动。在采取上述措 施时应尽快找出停转的原因，以便尽快消除缺陷恢复正常运行。如需停 炉，则必须在空预器入口烟温降至200 ℃ 以下时方可停转空预器。如果采取上述措施后仍不能启动转子转动，则应立即关闭空预器烟气 入口及热风出口挡板，停运同侧送、引风机，降低锅炉负荷，甚至直至 停炉。353、轴承油温异常升高 导向轴承温度超过50℃、支承轴承温度超过45 ℃时， 油循环系统会自动启动油泵进行循环冷却。如果因油循环 系统漏油、油质恶化、轴承本身损坏等原因，使油温不能 下降时，应对整个油系统进行检查，观察冷却水流量和水 温，观察油温度、压力、流量以及轴承箱内的油位。如上 述部位无故障存在，油温继续上升至导向轴承82 ℃ 、支 承轴承71℃时，系统将发出超温报警。一旦油温超过85 ℃，空预器应立即停止运行，维持空预器转子转动，直至 空预器入口烟温降至200 ℃一下才允许空预器停转。364、驱动装置不能带动转子 空预器主电机与减速箱之间装有液力偶合器，由于液力 偶合器易溶塞或其它密封漏油，导致液力偶合器失效，主 电机就不能带动减速箱使空预器转动。辅助驱动装置（气 动马达）与减速箱之间装有超越离合器，由于离合器长期 处于空转状态，会出现磨损，一旦磨损超过限定值，辅助 驱动装置就不能带动空预器转动。因此在每次锅炉检修时， 应对液力偶合器和超越离合器进行检查，液力偶合器定期 更换液压油，超越离合器定期补充润滑脂，如果液力偶合 器或超越离合器磨损过大，应予以更换。375、空预器着火 由于锅炉不完全燃烧给空预器的蓄热元件带来的可燃性沉积物， 会在有氧气存在和一定温度的条件下开始点燃，并导致金属熔化 和烧蚀，这就是空预器着火，也即为二次燃烧。 回转式空预器一般很少着火，只有在锅炉点火及低负荷时， 油燃烧不良（雾化不好），或锅炉频繁启停，都有可能导致从炉 膛带出的油蒸汽和未燃尽炭沉积在蓄热元件上，这些沉积物在一 定条件下会燃烧，其条件为：在小流量条件下，不足以带走产生 的热量，有燃烧所需的充足氧气，就可能达到着火点温度而燃烧。38如果正常运行中的空预器烟气和空气出口温度异常升高，或 是停运中的空预器烟气入口和空气出口温度异常升高，而且无 法用当时的运行情况解释时，应予以关注，如果上述温度超过 正常温度的50 ℃时，则很可能是空预器内部发生着火。 措施：1）切断锅炉燃料供应，紧急停炉；2）风机解列； 3）投入消防水，同时打开空预器下部灰斗排水门；4）关闭空 预器烟气进口及空气出口挡板，不准打开人孔门；5）维持空预 器转子转动，以保证全部受热面得到消防水流；6）只有确认二 次燃烧已被彻底熄灭时，才能关闭消防水。当进入空预器内部 检查时，可以手持水龙，扑灭残存火焰。39