回转式空预器的安装工艺的分析与设计.doc
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1、*600MW机组2800t/h锅炉回转式空预器安装工艺分析与设计 目录一、预热器结构及特点二、预热器型号三、工作原理四、回转式空气预热器部件及构造(一)机壳(二)转子(三)轴承及润滑油系统(四)传动装置(五)密封装置(六)清洗装置五、回转式空预器安装工艺分析(一)设备的安装(二)密封间隙调整及热态间隙预留(三)空气预热器的试运行六、结束语 一、预热器结构及特点 空预器由外部壳体和中心转子组成,外部壳体起到外部密封和气体导流的作用,中心转子起到热交换器的作用。在中心转子上下面的对应位置分别划分出烟气流通区、空气流通区和密封区,而外部壳体则在这些区域的一定范围内形成相应的仓体,即一次风仓、二次风仓
2、和烟气仓。其中一次和二次风仓形成冷风侧,烟气仓形成热风侧。各个仓体上下端分别由外部壳体和风管形成各自的气体流通风道。 回转式空预器优缺点 优点:与管式空气预热器相比,回转式空气预热器具有结构紧凑、体积小、换热面密度高、整机质量轻、金属耗用量少、利于安装布置、低温腐蚀较管式换热器轻等特点,适于在大型锅炉上使用。回转式空气预热器结构复杂、制造工艺和安装要求高、运行维护工作量大,热态自动控制也较为困难。 缺点:回转式空气预热器的缺点是漏风量大,工况良好时为68,运行一段时间后可达815,远远大于管式换热器5以下的漏风量。较高的漏风量引起空预器入口风压降低、风机电流升高,空预器后的过量空气系数升高、尾
3、部排烟气温降低、锅炉热效率降低、燃煤损耗增加,锅炉达不到额定负荷。 二、预热器型号33VI1600型(*电厂600MW机组2800t/h锅炉)。33产品系列型号,表示预热器直径大小的代号。VI烟气流向下,立式。1600受热面高度,mm。本预热器按照CE公司技术设计,由哈锅制造,其中主要部件直接进口。转子直径为15m,由一个中心筒和24个扇形分隔仓组成。受热面总高度为1.6m,热端受热面高450mm,中间端受热面高850mm,冷端受热面高300mm。热端和热端中间层采用厚度为0.6mm的碳钢板,板型为DU型,冷端用厚度为1.2mm考登钢、板型为NF60。一、二次风出口温度分别为303C、313C
4、;进出口烟温分别为361C、128C;一、二次风空气侧阻力分别为229Pa、559Pa;主传动、辅助传动和气动传动转速分别为1.23,1.230.25,0.25r/min。总重量达270t。本预热器是三分仓回转式空气预热器。 三、工作原理 33VI1600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仓格内,转子以 1.23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
5、。如此周而复始地循环,实现烟气与空气的热交换。它不但是电站锅炉的主要部件,而且也是化工、冶金过程中理想的节约能源、提高效率的热交换器。 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所支撑,并处在一个八边形的壳体中,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,通过接长轴带动转子以1.23转/分的转速旋转。为了防止空气向烟气侧泄漏,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,更有效的控制了漏风。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、润滑及控制等设备。 四、回转式空气预热器部件及构
6、造 600MW机组的锅炉回转式空气预热器的结构如图1所示。 图1 回转式空气预热器结构 (一)机壳 回转式三分仓空气预热器壳体呈九边形,由三块主壳体板、二块副壳体板和四块侧壳体板组成,如图2所示。 图2 回转式三分仓空气预热器壳体 1主壳体板I、II、III;2副壳体板I、II;3侧壳体板; 4轴向密封装置;5驱动装置;6冷段蓄热元件检修门;7人孔门主壳体板I、II与下梁及上梁连接,通过主壳体板上的四个立柱,将预热器的绝大部分重量传给锅炉构架。主壳体板内侧设有弧形的轴向密封装置,外侧有若干个调节点,可对轴向密封装置的位置进行调整。副壳体板沿宽度方向分成三段,中间段可以拆去,是安装时吊入模数仓格
7、的大门,为保证副壳体板在吊装模数仓格时的稳定性,副壳体板中的“副壳体安装架”不得拆除,作为安装时的拉撑梁,安装完毕后可以拆除。副壳体板上也有四个立柱,可传递小部分预热器重量至锅炉构架上。侧壳体板布置在45、25方位,每台预热器有24块,其中一块设在安装驱动装置的机座框架,靠炉后外侧设有一块更换冷段蓄热元件的检修门,每块侧壳板上都设有人孔门,以便进入预热器对轴向密封装置进行调整和维修。主壳体板I、II和副壳体板的立柱下面设有膨胀支座,以适应预热器壳体径向膨胀,膨胀支座采用三层复合自润滑材料的平面摩擦副作为膨胀滑动面。此外,在每对膨胀支座的内侧,还装有挡板(或称导向防震挡板),限制预热器的水平位移
8、,并作为壳体径向膨胀的导向块,它可以固定预热器的下端旋转中心。主、副支座板支承脚(立柱下部)外侧均有一个“牛腿”,以供安装时放置千斤顶,调整膨胀支座的垫片之用。上梁、下梁与主壳体板I、II连接,组成一个封闭的框架,成为支承预热器转动件的主要结构。上梁和下梁分隔了烟气和空气,上部与梁和下部小梁又将空气分隔成一次风和二次风,分别形成烟气和一、二次风进、出口通道。上、下梁有上、下小梁装有扇形板,扇形板与转子径向密封片之间形成了预热器的主要密封径向密封,扇形板可以作少量调整,扇形板与梁之间设有固定的密封装置,分别设在烟气与一、二次风之间以及一、二次风之间。下梁断面似双腹板梁,下梁中心放置推力轴承,支承
9、全部转子重量,梁的两端分别焊接在由主壳体板工、II立柱延伸的厚钢板上。下梁中心部分设有加强的支承平面,供检修时放置千斤顶用,顶起转子,对推力轴承进行检修。如图3所示。下部小梁断面呈矩形空气梁,一端与下梁相连,另一端与主壳体板III底部相连,每块冷段扇形板有三个支点,全部支承在下梁和下部小梁上,每个支架采用不同厚度的垫片组合,可对扇形板位置略加调整,以适应密封的要求。下梁及下部小梁上,装有导向杆,每个扇形板有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,具体结构如图4所示。 上梁断面呈船形,中心部位放置导向轴承,梁的两端座落在主壳体板的顶端,上部小梁断面呈矩形空气
10、梁,一端与上梁相连,另一端与主壳体板III顶部相连。每块热段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,从而保证了热段扇形板内侧可“跟踪”转子变形,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径向密封间隙调整装置的执行机构相连,运行时由该装置对热段扇形板进行控制,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”,由矿渣棉填料式密封结构。上部导向轴承外部结构如图5所示。 图3所示的空气密封装置构成密封系统,空气密封装置的
11、管道需接自送风机出口,维持密封装置中的空气压力高于预热器出口。上、下部烟道及风道壁上分别设有人孔门,下部烟风道还设有供检修用的平台。 图3 回转式空气预热器总体结构图 图4 推力轴承结构 图5 导向轴承外部结构 (二)转子 转子是装载传热元件(波纹板)并可旋转的圆筒形部件,其外形似转鼓。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、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。 转轴采用短轴结构,它是由上端轴(导向端轴)、空心的转子、中心筒及下端轴(支承端轴)三部分所组成。中心筒上、下端分别用M42合金钢螺栓与锻造的上、下端轴连
12、接。短轴及空心结构不仅有利于节省金属、减轻重量和加工制造,同时对安全经济运行也有好处。转子的圆筒体采用模数分仓结构(或称积木式结构),这是CE预热器公司1975年后才开始应用的技术。其结构特点是转子以圆心角15等分,将圆筒部分分成24个独立的扇形部分,称为扇形模块式模数仓格。在每个扇形模块靠轴中心一端,各用一只定位销及一只固定销使与中心筒相连,相邻的扇形模块之间用螺栓相互对接固定。由于采用这种结构,不仅使工地的焊接工作量大为减少,同时亦避免因焊接转子而产生的焊接应力、热应力以及由此引起的热变形。在每个扇形模形框架中,均装接有3块辐向隔板,它们将每个扇形块沿径向分割成4个仓,即整个转子圆周体在断
13、面上共有96个仓格,在每个仓格的空间里放置预热器传热元件的组合件(波纹板组合件)。 在转子外围下部装有一圈传动围带,围带也分成24段,分装于24个扇形模块上,围带上有传动柱销。转子经上、下轴端由处于上梁中心的导向轴承及置于下梁中心的推力向心轴承支承。 转子筒体上下端外周设置有弧形角钢和T型钢等附件,其中转子上下端最大直径处所设的弧形T型钢,系作旁路密封的元件(周向密封元件)。传热元件主要由波纹板和定位板组成,为便于安装和检修时调换,传热元件的组合被做成框盒式。即按框盒内尺寸将一定量的波纹板和定位板间隔叠置扎牢放入盒内(框盒尺寸系根据扇形模块各分仓的断面尺寸及所需高度制作)。对新设备,制造厂则在
14、厂内就将波纹板装入到框盒内,并组成独立的扇形模块组件,然后包装出厂。到工地安装时,只需按制造厂规定的安装顺序,顺次地将各个独立的扇形模块组件与中心筒之间用固定销连成一体。预热器的波纹板沿转子高度方向共分为三层,即热端层、中间层(亦称热段中间层)及冷端层。分三层的目的便于波形板更换,因热端及中间层不易被腐蚀,可用普通碳钢,其厚度较小(0.6mm)层高可大些,而冷端易受低温腐蚀,采用耐腐波形板厚度较大(1.2mm)。(注:有些预热器,在中间层与冷端层之间还留有备用层,当需要提高热空气温度时,可酌量增加预热器的受热面)。热端层及中间层的传热元件是由波纹板和定位板相间叠置而成。为了能增强气流的扰动,提
15、高热交换的效能,并使气流阻力不要过大,波纹板和定位板的波纹槽道与转子轴线呈30交角,两板的波纹顺向相同。冷端层的传热元件则是采用槽口定位板和平板的间隔叠置,且板与板之间的平均间距定得较大,其目的是为了减少堵灰的可能。由于冷端传热元件较易遭致低温腐蚀,为保证能较长时间安全工作,槽口板与平板采用1.2mm厚度的耐腐蚀性能较好的考登钢制作。此外,冷端层里的传热元件组合件框盒均可上下翻转调换,以延长其使用寿命。 (三)轴承及润滑油系统 1、轴承 回转式空气预热器的转子采用冷端支承方式,在转子的上、下端轴各设置导向轴承和支承推力轴承。导向轴承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
16、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。由于600MW机组锅炉的预热器转子直径较大,重量大、水平推力也大,为保证预热器工作时转子具有足够的稳定性,导向轴承采用双列向心球面滚柱轴承。 导向轴承与上(热)端轴之间的结构是:轴承的内钢圈固定在连接套管上,连接套管则套装在上端轴上,并且锁紧盖及螺栓固定于轴上。轴承的外钢圈固定在导向轴承座套上,位于轴承座套外面的导向轴承座支承在上连接板中间梁的中心部分上面。导向轴承座套与导向轴承座之间并不固定,以便运行中随着预热器主轴的受热膨胀(或冷却收缩),导向轴承及其座套可与轴一起沿导向轴承座作轴向移动。导向轴承如图5所示。连接套管与上端轴之间设有密封挡
17、油套管,由于密封挡油套管固定在轴承座上,并使轴承润滑油不被主轴浸润接触,故可避免润滑油经轴颈与轴承座之间的动静间隙向下泄漏(为此在运行中要求油位不准超过挡油套管的管口高度)。 在导向轴承的轴承座套上,装设有4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。由于轴承的负荷和转子转速,在运行温度下,润滑油要求一定的粘度来保证轴承的寿命。运行经验表明,导向轴承最高温度大约为71C。在导向轴承箱上,除设有进油、吸油和放油管外,还有油位指示孔。在导向轴承油位下面,装有三个热电偶油温测点,分别作为就地油温指示、控制室油温指示和超
18、温报警之用。支承轴承的作用与导向轴承有所不同,它主要是用作支承转子的全部重量,同时还用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。为了能满足上述功能要求和适应重载荷的需要,采用直径较大的推力向心球面滚柱轴承。支承(推力)轴承装设在转子下端轴的端面上,其结构如图4所示。由图4可知,推力轴承的内(上)钢圈紧密套装在过渡套外,过渡套与下轴端的轴端法兰之间用螺栓加以固定。外(下)钢圈嵌装在支承轴承座上,中间隔有衬垫。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(支撑环)与垫片,轴承座的标高可通过调整垫片厚度得到确定。轴承座上罩有轴
19、承座盖,两者法兰之间采用螺栓固定,轴承座盖上面装有防水罩,用以防止预热器机壳中水漏入轴承座,影响润滑油的质量及轴承的正常润滑。支承轴承也采用“油浴循环”的润滑方式,所用的润滑油要求与导向轴承相同。在支承轴承座的上面(在轴承座盖上)和底部设有进油、出油和放油孔,与导向轴承一样,在轴承的油位下面也装有三个热电偶的油温测点。 2、润滑油循环系统 润滑油循环系统为不带油箱的稀油润滑系统,它是由油泵、电动机、油过滤器、油冷却器、管道阀门以及压力表、双金属温度计等组成。为简化系统,缩短管路,减少油的泄漏机会,制造厂已将它们组装成一个整体,称之为稀油站,并将它们分别装在导向轴承箱顶盖上和支承轴承的附近。图6
20、(a)和(b)所示分别为稀油站的装置简图和油循环系统示意图。如下图6所示。 图6 回转式空气预热器稀油站 (a)稀油站装置简图;(b)稀油站系统示意图 1截止阀;2视流计;3列管式油冷却器;4阀门;5过滤器;6压力表; 7温度计;8安全阀;8单向阀;10螺杆泵 该稀油站循环系统主要由三螺杆泵、网片式油过滤器、列管式冷却器、管道、阀门、温度报警器及电器箱等设备组成。系统结构紧凑、传动平稳、安装方便、所有管道、接头都采用1Cr18Ni9Ti不锈钢制作,外观漂亮,经久耐用。 冷却器进油温度:5570C;冷却器出油温度:45C;冷却器进水温度:28C;冷却器进水压力:0.20.3Mpa。油过滤器为网片
21、式双筒过滤器,其中一只筒工作,另一个筒作为备用,两者之间可用转换阀进行切换。当工作的过滤筒需清洗时,只需扳动转换阀,将原工作筒与系统隔绝,与此同时备用筒被接通,即可取出原工作筒进行清洗。油冷却器的型式为列管式,冷却介质可用轴冷水。冷油器设有旁路管和旁路调节阀门,调节阀门的开度由系统的供油温度高低而定。当系统的油温过高时,可关小旁路调节阀门的开度,增大流经冷油器的油流量,反之亦然。在油泵出口的旁路管上设有安全阀,该安全阀除用作有关设备的超压保护外,还兼作调节工作油压之用。当系统的工作压力超过安全阀的整定压力时,安全阀将自动打开,部分油会通过旁路管排至轴承箱(油浴),从而使工作压力降到正常数值。为
22、防止管道发生锈蚀、污染润滑油,影响油的质量,系统中的管道及阀门均由不锈钢材料制成。在油泵出口管上装有压力表和温度计,用以监视工作压力和油温。温度计采用双金属温度计。稀油站油液由螺杆泵送出,经单向阀、安全阀、双筒式过滤器及列管式冷却器,被直接送回轴承油箱。油站公称压力均为0.4Mpa(出口压力),当油站的工作压力超过0.4Mpa时,安全阀将自动开启,油液流回螺杆泵进口。双泵站正常工作时,一泵工作,一泵备用。在运行中的操作要领: 按系统工作压力,安全阀调至0.4MPa(整定压力),温度指示调节仪的动作温度也调到相应位置,打开油站供油的阀门和压力表开关。 将网片式油滤器换向手柄扳至相应位置。 在主机
23、工作前,先开启油泵,使系统达到工作压力,再启动主机,投入工作。主机停止后,再停油泵。 油箱油温低于45C时,系统不自动启动。当油温大于55C,系统自动启动。 稀油站工作中,如油温大于70C时,系统将报警。这时先按消警按纽,解除音响再采取措施。应立即查出油温升高原因,迅速排除故障。 油泵在使用过程中,要定期检查,电动机转向必须和泵转向一致。 双筒式网片过滤器使用三个月左右,应进行检查与清洗。列管式冷却器必须根据水质情况,每510个月进行一次检查和清洗。 (四)传动装置 传动装置是提供转子转动动力的组件,预热器的传动装置主要是由主电动机(主驱动设备),辅助空气电动机或辅助电动机,液力偶合器、减速器
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