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电站锅炉空气预热器系统空预器简介本工程锅炉配备两台东方锅炉(集团)股份有限公司预热器工程分公司采用美国C-E预热器公司技术设计制造的LAP1349第883容克式空气预热器转子直径613494毫米,蓄热元件高度自上而下分别为
300、800800和300毫米,冷段300毫米蓄热元件为低合金耐腐蚀传热元件,其余热段蓄热元件为碳钢,每台预热器金属重量约653吨,其中转重量约492吨(约占总重75%)o本空气预热器是三分仓型式空气预热器主轴垂直布置,烟气和空气以逆流方式换热转子采用模数仓格结构,蓄热元件制成较小的组件,以便检修和更换满足在各工况下烟气露点对壁温的要求,不结露,不积灰空气预热器的冷端蓄热元件采用低合金耐腐蚀的钢板制作,在调换时不影响别的传热面空气预热器采用可靠的支撑和导向轴承,结构便于更换,并配置润滑油和冷却水系统空气预热器内的支撑及受热面框架、托架要充分考虑耐磨及耐腐蚀措施每台空气预热器除配备主驱动装置(配变频装置)和备用电动驱动装置外,还配有气动马达,该马达应带有电磁空气阀的自动离合器,能进行遥控或自动操作各驱动电机之间能自动离合自动切换此外每台空气预热器还配有手动盘车和电动或气动事故盘车装置距该设备lm处的噪声不超过85dBo空预器采用中心驱动装置空气预热器采用径向、轴向和环向密封系统密封系统采用双密封技术每台空气预热器在机组额定出力时的漏风率第一年内小于6%在1年后小于8%空预器的验收测试按ASMEPTC
4.3o漏风率按下列公式计算F_F七(%)=——xlOO%E式中E..空气预热器进口烟气量kg/sE”..空气预热器出口烟气量kg/s按照锅炉起动烟气系统辅机的特殊要求或一台空气预热器故障停运时,空气预热器及锅炉烟气系统能单侧运行,单台空气预热器运行可使锅炉带60%B.MCR负荷停运的空气预热器采取防止变形和漏烟的措施在空预器烟气侧入口设有隔离挡板,挡板有防磨措施,挡板的动作灵活可靠、关闭严密由卖方提供挡板及其执行器空气预热器设置带有照明的窥视孔,有效可靠的火灾报警装置、消防系统和清洗系统空气预热器配有转子顶起装置空气预热器装设间隙自动控制装置,留有DCS远方监控的接口空预器工作原理LAP1349牝883这种三分仓容克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隔仓格内,转子以
0.99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,并处在一个九边形的壳体中,上梁、下梁分别与壳体相连,壳体则坐落在钢架上电驱动装置安装在下梁的下部通过与转子接长轴联接,带动转子以
0.99转/分的转速旋转为了防止空气向烟气侧泄漏,如果电流最大值未超过电机额定电流,而且波动情况渐趋缓和和稳定,可以继续维持预热器运转,或逐步降低负荷至停炉在预热器前的烟道温度低于200°C之前,不能停转预热器如果电流已超过额定值,而且无缓和趋势,则应紧急停炉,关闭预热器前烟风挡板,尽一切可能维持预热器转动,直至预热器前烟道温度低于200°Co如果出现电流摆动,其波动的频率约为每1秒钟一次,那么很可能是冷端扇形板或热端扇形板或轴向密封装置调整不合适,造成与密封片相擦而引起的这种情况往往出现在安装或大修后初次投入运行时期,此时应设法找出是哪一块扇形板或轴向密封装置的预留间隙过小,以便在停炉时重新调整对于热端扇形板则可以通过改变预留间隙的设定值或手动提升扇形板来消除电流波动现象如果电流最大值并未超过额定电流,但在波动很大的情况下长期运行,会造成密封片和扇形板,轴向密封装置的严重磨损驱动电机电流增大也可能是导向或推力轴承坏的征兆,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,并维持预热器转动,直至入口烟温降到200°C以下2)预热器突然停转如果预热器在运行中突然停转,密封控制系统会在25秒内送出报警讯号,此时,密封控制系统会自动将热段扇形板提升到“紧急提升”位置如果此时驱动电机电流仍作正常指示,表示电机仍在转动,说明是减速机故障.如果此时盟动电机电流趋于最大值甚至跳闸,说明预热器负荷极大,这通常是外来异物卡住了密封间隙或是导向、推力轴承损坏预热器停转后,如仍处于烟气和空气气流中,转子将发生不对称变形,再次启动时将会产生困难,甚至造成轴承和预热器严重损坏因此一旦在运行中发生停转,应尽一切可能尽快恢复其转动,可以用手轮盘转预热器,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蓄热元件门孔,用橇杆拨动转子,使预热器转动如能人力盘转一周以上,可以对主驱动电机或辅助驱动电机强行合闸1〜3次,当然,如果仅是厂用电中断,则只启动辅助驱动电机(保安电源)就可以了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,则必须在预热器前烟道温度降至200°C以下时方可停转预热器如果采取上述措施后仍不能启动转子,则应立即关闭预热器烟气进口及热风出口挡板,停运同侧送引风机,降低锅炉负荷,直至停炉3)轴承油温异常升高轴承油温超过55°C时,油循环系统会自动启动油泵进行循环和冷却如果因油循环系统漏油,油质恶化或轴承本身损坏等原因,油温不能下降时,应对整个油系统进行检查,观察冷却水流及水温,观察油温度计、视流计、压力表及轴承箱内油位如上述部位无故障存在油温继续上升到70°C时,系统将发出超温报警一旦油温超过85°C预热器应立即停止运行,操作同前4)辅助驱动电机不能带动转子辅助驱动电机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,辅助驱动电机就不能带动减速机使预热器转动因此在每次锅炉检修时,应用手轮在辅助驱动电机尾轴上摇动,以检验离合器性能离合器磨损过大应予更换5)预热器着火着火原因及判断由于锅炉不完全燃烧给预热器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情况下开始点燃,并导致金属熔化和烧蚀,这就是预热器着火,即二次燃烧金属受热面上可燃沉积物的着火温度通常在250°C~400°C之间,而在燃油百分比较高时可降至150°Co预热器着火特别容易发生在锅炉频繁起停和热备用时期着火时的应急措施a)切断锅炉燃料供应,紧急停炉;b)风机解列;c)打开上、下清洗管路上的阀门,投入消防水,同时打开预热器下部灰斗排水口;d)关闭预热器烟气进口及空气出口挡板,不打开人孔门;e)维持预热器转动,以保证全部受热面得到消防水流;f)只有确认二次燃烧已被彻底熄灭时,才能关闭清洗水阀门当进入预热器内部检查时,可以手持水龙,扑灭任何残存的火源;g)建议留人看守,以防复燃避免着火的措施a)减少起停次数;b)缩短燃油百分比较高的低负荷运行时间;c)加强监视烟风温度指标,尤其在热备用状态和预热器突然故障停转的情况下,更应密切监视预热器上部烟风温度的变化在转子上、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此外,预热器上还配置有火灾监测消防及清洗系统,吹灰装置、润滑及控制等具体结构见下图7-41;7-42图7-41a%%图7-42空预器密封系统
1.径向一轴向,径向一旁路双密封系统本预热器采用先进的径向一轴向,径向一旁路双密封系统,所谓双密封系统就是每块扇形板在转子转动的任何时候至少有两块径向和轴向密封片与它和轴向密封装置相配合,形成两道密封这样就可以使密封处的压差减小一半,从而降低漏风根据理论计算及实践经验表明,直接漏风可下降30%左右,这是近期国内外采用的较成熟技术,密封周界短、效果好径向密封片厚
2.5mm用耐腐蚀钢板制成,沿长度方向分成两段用螺栓连接在模数仓格的径向隔板上由于密封片上的螺栓孔为腰形孔,径向密封片的高低位置可以适当调整轴向密封片也由
2.5mm厚的耐腐蚀钢板制成,也用螺栓连接在模数仓格的径向隔板上沿转子的径向可以调整径向密封片与扇形板构成径向密封轴向密封片与轴向密封装置构成轴向密封图7-
432.围绕上轴及下轴的密封结构下梁及下部小梁上装有导向杆34YR32-11-0每块扇形板2只,可防止扇形板在烟风压差下的水平移动下轴周围由超细玻璃棉构成填料式密封上部小梁断面呈矩形空心梁,一端与上梁相连,另一端与主壳体板III顶部相连每块热端扇形板也有三个支点,内侧一点,外侧二点,内侧支点是一个滚柱,支承在中心密封筒34YR31-
2.0上,而中心密封筒则吊挂在导向轴承的外圈上,可随主轴热膨胀而上下移动从而保证了热端扇形板内侧可“跟踪”转子的变形,避免径向密封片内侧的过度磨损外侧两个支点通过吊杆与控制系统中的执行机构相连,运行时由该系统对热端扇形板进行程序控制,自动适应转子“蘑菇状”变形上梁及上部小梁也装有防止扇形板水平移动的导向杆,每块扇形板2只上轴周围的“中心密封筒”34YR3120由金属结构的密封圈及空气密封装置34YR61-20-0构成密封系统空气密封装置的管道需接至一次风机出口,维持密封装置中的空气压力高于预热器出口的空气压力所有这些密封结构联合形成了一个连续封闭的密封系统此外,在转子外圈上下两端还设有一圈旁路密封装置,防止烟气或空气在转子与壳体之间“短路”,同时它作为轴向密封的第一道防线,也起到了一定的密封作用旁路密封片为
1.2mm厚的耐腐蚀钢板,它与转子外周的“T”型钢圈构成旁路密封,在扇形板处断开,断开处另设旁路密封件34YR31-11-0及31YR32-4-12与旁路密封装置相接成一整圈图7-44电驱动装置空气预热器采用下轴中心驱动方式,电驱动装置配主、辅驱动电机及气动马达主、辅驱动电机启动时为变频调速启动,配有变频控制装置配有气动马达的气源控制系统导向与推力轴承导向轴承采用双列向心球面滚子轴承21392CAK/W33GB286-64内圈固定在上轴套上,外圈固定在导向轴承座34YR61-16上,随着预热器主轴的热膨胀,导向轴承座可在导向轴承外壳34YR61-4-0内做轴向移动导向轴承配有空气密封座,可接入密封空气对导向轴承进行密封和冷却,同时还采用U型密封环进行第二道密封,彻底解决了导向轴承处的密封问题轴承外壳支承在上梁中心部份,轴承采用油浴润滑,润滑油为150号极压工业齿轮油,容量约为30升,导向轴承座通过四个吊杆螺栓34YR61-2与中心密封筒34YR31-2-0相连,使其与轴承座同时随主轴膨胀而移动导向轴承上留有装吸油及供油管的位置,并设有放油管推力轴承采用推力向心球面滚子轴承29/50EF内圈通过同轴定位板与下轴固定,外圈坐落在推力轴承座34YR62-11上,推力轴承座通过36个M48X390合金钢螺栓紧固在下梁底面轴承采用油浴加循环油润滑,润滑油为150号极压工业齿轮油,容量200升,推力轴承座上设有进油口、出油口、放油口、通气孔、油位计以及热电阻的接口导向与推力轴承的润滑系统导向与推力轴承分别采用DGXYZ-26型和DGXYZ-26D型稀油站装置导向轴承稀油站置于上梁外侧,为安全可靠运行,采用双泵结构,一泵运行,一泵备用进油管与导向轴承回油管相连,出油管与导向轴承回油管相连,组成一半封闭油循环系统推力轴承稀油站置于推力轴承下部检修平台上,同样用管路与推力轴承座相接推力轴承稀油站采用单泵结构两套装置的结构基本相同,均由3Gr30X4三螺杆油泵装置【电机型号Y90L.
41.5kw1410r/min给油量l.2m¥h系统最大工作压力为
0.6Mpa】网片式滤油器、列管式油冷却器以及双金属温度计、压力表管道、阀门、视流计等组成同时提供油泵热动开关、就地油温指示和控制室油温指示、报警等冷却水为一般工业用水,P=
0.2~
0.3MPao正常情况下冷却水耗量约为70kg/min最大流量不超过100kg/min泵热动开关启动温度为55°C停泵温度为45°C超温报警温度为70°C预热器火灾报警、消防及清洗装置每台空气预热器在烟气侧的热端和冷端分别设有一根0159X12的固定式清洗管按转子旋转方向,清洗管装在靠近烟气侧的起始边,以便清洗水从烟侧灰斗排出清洗管上装有一系列不同直径的喷嘴,使预热器转子内不同部位的受热面能获得均匀的水量,从而保证清洗效果清洗介质为常温工业水,P=
0.59MPa每根清洗管的容量为4600kg/mino如果采用60〜70°C温水清洗效果更好,本清洗管兼作消防用,工地安装时应采用软管与空预器的清洗管连接火灾报警系统为水平移动式,红外线监测,安装在预热器下部的空气侧,具有良好的监测效果吹灰装置每台预热器在烟气侧冷端装有一台伸缩式吹灰器,吹灰器采用电机驱动,齿轮-齿条行走机构.电动机型号M2QA80M4A功率
0.55KW转速1400r/min.吹灰器行程
1.4m移动速度
1.44m/min.吹灰介质为过热蒸汽,吹灰器压力P=
1.8MPat=405°C蒸汽耗量约lOOkg/min.吹灰器在伸进预热器的行程中吹灰约需时40分钟,退出时进汽阀关闭,吹灰器有4个喷嘴,喷嘴直径为
①16每一次吹灰周期蒸汽耗量约为4000kg.吹灰操作过程可以程序控制或单独操作.预热器吹灰程序控制包括在锅炉程序吹灰控制系统内
1.1)2)3)4)5)6)7)8)9)10)11)12)13)
2.1)回路,•2)详见《回转式空气预热器火灾报警系统使用说明书》3)表中带*号的指示仪表在现场设置在稀油站润滑控制柜上在该控制柜上为主控室提供了接线端子4)预热器中心驱动变频控制装置在现场就地设有控制柜有关该系统的指示仪表及操作、控制回路,详见《回转式空气预热器转子中心驱动装置电气控制箱使用说明书》十.启动及试运行启动首次启动及以后每次启动前,都必须保证1)空气预热器内确无人或工具等杂物;2)经专人检查后,将所有人孔,检修门孔严密关闭;3)用盘车手轮将预热器盘转,应无异常现象,再用辅助驱动电机低速盘转预热器数圈;4)导向及推力轴承油位正常,油温低于55°C各自润滑系统的冷却水循环正常,如果油温度超过55°C应手动开油泵,使油温降至规定的数值并检查超温原因;5)减速机油位正常;6)热端、冷端径向密封以及轴向密封间隙已被正确调整好,热端径向密封控制系统(包括传感器及执行机构)也已被调整好并置于上限位置;7)吹灰装置、清洗管都已处于可供立即使用状态;8)指示仪表及控制、动力回路都工作正常试运行预热器在安装完毕之后,应在冷态下进行4小时的试运转,每次大修以后也应进行2〜4小时冷态试运转试运行前除按上节要求作启动准备外,还应通过短暂接通驱动电机,检查转子旋转方向是否与图纸符合试运行期间应按下节正常运行巡视的要求,逐项检查,并作必要的记录,如有异常,应停车查出原因,消除缺陷后再行试运转十一.正常运行巡视预热器运行中,运行人员应对第三节所列各指示仪表非常仔细地进行监视,因这些仪表的任何异常显示,都是预热器运行不正常的信号,例如预热器中的烟风进出口压降持续不断地增大,并且已不能靠加强吹灰来使之恢复,则表明预热器蓄热元件沾污和堵塞情况加剧,需要在下次停炉期间进行水清洗又如当热风温度和排烟温度陡然升高,而且超过正常温度50°C以上时,则很可能是在预热器内部着火了(即“二次燃烧”),运行人员需要立即采取紧急措施锅炉运行时,烟风进口温度及压力应符合设计要求,下列表盘指示可供监视时参考导向轴承油温<55°C推力轴承油温<55°C热端扇形板密封间隙指示值Oo运行人员在例行的巡回检查中,还应对下列各项进行观察和检查1)检查预热器运转有无异常噪声;2)电驱动装置中减速机油位应正常,温升不超过60°C;在主驱动电机工作时,辅助驱动电机应该不转动无异常振动,漏油及烟气泄漏现象;3)导向及推力轴承油位正常,无漏油现象,油冷却器的冷却水水流畅通,出口水温低于30°C;4)观察就地表盘上所指示的导向及推力轴承油温(应在55°C以下)以及热端扇形板密封间隙指示值十二.停车锅炉热备用如果锅炉仅作短期停炉(切断燃料,关闭送引风机)处于热备用状态时,为避免锅炉热损失,通常关闭烟道挡板,这就造成了预热器内热滞留,增加了预热器的着火(二次燃烧)危险性运行人员须按下列程序操作1)停炉前进行一次吹灰;2)维持空气预热器运转;3)严密监视烟气进口和空气出口处的温度指示,因为一旦预热内着火,随着热气流上升,装设在预热器上部的温度测点会显示出温度持续上升的趋势;4)为避免不必要的空气泄漏进预热器,不应打开人孔门正常停炉如果锅炉要停运较长时间直至冷炉状态,那么应按下述程序操作1)停炉前对预热器进行一次吹灰,负荷减至60%时再吹一次;2)在燃烧器停运后,维持空气预热器继续运转,直至进口烟道气流温度降至150°C以下时,方可停转预热器;3)预热器停转后,确认导向推力轴承油温在45°C以下,方可切断油循环系统及冷却水;4)当风机还在运行的时候,应监视烟气和空气的出口温度,当风机停运后,应监视烟气进口和空气出口温度,以防预热器内着火;5)如果预热器需要清洗,应在停炉后预热器进口烟道温度降低至200°C以下时方可进行,清洗完毕可以利用锅炉余热来干燥蓄热元件十三.吹灰对预热器受热面进行吹灰是使其安全经济运行所必需的,吹灰的频度取决于蓄热元件的沾污程度(积灰情况),最初可每24小时进行一次,连续运行后可视实际情况减少或增加吹灰次数在燃料种类有较大改变时,以及锅炉启动、停炉或负荷低于50%时,推荐采取以下措施1)尽可能地缩短燃油时间;2)加强吹灰每4〜8小时一次;3)采用蒸汽加热器方法提高进口空气温度,使冷段受热面保持在露点以上吹灰管道上的阀门必须关闭严密,以防止泄漏引起预热器受热面局部堵塞十四.清洗如果运行实践证明,附在预热受热面上的沉积物不管怎样加强吹灰,也不可能除去,而且预热器烟风阻力已比设计值高出70-100毫米水柱时,就需要在正常停炉时,对预热器进行一次清洗清洗方法1)清洗在停炉后进行,启动辅助驱动电机,使预热器作低速旋转,将热端扇形板置于“紧急提升”位置(上限位置);2)清洗应在预热器前的烟道气流温度降低到200°C时进行,同时关闭烟气入口及空气出口挡板;3)将预热器底部灰斗里的积灰撤空,打开排水孔门;4)清洗水最好采用60~70°C温水,P=
0.59MPa无热水源时采用常温水亦可,每根清洗管流量约4600kg/min每台预热器清洗管应同时投入;5)若受热面上的沉积物,呈现坚硬结块状态,建议在清洗过程中中断供水半小时,以便使沉积物软化;6)如遇酸性沉积物时,可在清洗水中加入苛性钠以提高清洗效果;7)如清洗时有吹灰蒸汽可被利用,建议打开吹灰器阀门,这样可获得更好的清洗效果此时蒸汽温度允许低于250°C;8)清洗后的受热面必须进行彻底的干燥,否则会比不清洗更为有害,一般可将烟道挡板打开,利用锅炉余热进行干燥,干燥至少应进行4〜6小时,随后仔细检查干燥状况;9)清洗管路阀门必须严密关闭,防止泄漏;10)为防止环境污染,应对清洗排放出来的废水进行处理清洗合格的判断标准清洗时需要不断地检查排水的PH值,当排水中不含有什么灰粒,并且PH值到6〜8之间时,可以认为清洗合格清洗时间及用水量不能事先确定,需要根据受热面堵塞情况而定作为估算,大约每恢复1mm水柱压降,需要1〜
1.5吨清洗水十五.常见故障及应采取的措施1)驱动电机电流异常升高正常运行时主驱动电机电流应稳定在额定电流(
29.3A)范围之内的某一数值,其波动辐度不大于±
1.5A如果电流指示突然出现大幅度波动,其出现的频率,约为半分钟一次,并伴有撞击摩擦声,则很可能是异物落入转子端面,或转子中某些零件松脱突出转子端面造成与扇形板相擦出现这种异常时,应根据具体情况分析原因,首先将上部扇形板提升到“紧急提升”位置。