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摘 要：目前，回转式空气预热器因其卓越的性能已经成为主流的空气预热器形式，但由于其设计原理及结构的原因，导致其存在不同程度的漏风。由于漏风的存在，影响了锅炉的热效率及其风量的供给，增加了锅炉通风机械的功率消耗，使发电煤耗和供电煤耗增加，如何降低其漏风率是各电厂提高经济效益需要解决的首要问题。
关键词：空气预热器;漏风率;漏风控制;间隙测量
中图分类号：TM28 文献标识码：A
1、空气预热器漏风率及漏风原因分析
1.1空气预热器漏风率及空气预热器漏风系数
（1）空气预热器漏风系数：空气预热器出口烟气的过量空气系数与空气预热器进口烟气的过量空气系数之差。
α=21/（21-O2实测值）
Δα=α"-α'
注释： α：过量空气系数
Δα：漏风系数
α"：空气预热器出口过量空气系数
α'：空气预热器入口过量空气系数
（2）空气预热器漏风率：漏入空气预热器烟气侧的空气质量与进入该烟道的烟气质量之比率。一般用空气预热器进出口的过量空气系数进行计算：
AL=（α"-α'）/α'×90%
注释：AL：回转式空气预热器漏风系数
对回转式空气预热器最大漏风系数应不超过0.2;漏风率最大不超过15%。
1.2空气预热器漏风原因分析
回转式空气预热器的漏风主要有以下三种情况：
1.2.1携带漏风：在空气预热器转子转动的过程中，一部分驻留在换热元件中的空气未能及时排除，导致了空气被携带到烟气侧，同理驻留在换热元件中的烟气也会被携带到空气侧。由于空气预热器的机构原因，携带漏风率是无法避免的，但其所影响到的漏风率仅为1%左右，取决于转子的转动速度及转子的流通面积。
1.2.2直接漏风：为防止转子与壳体之间摩擦导致空气预热器损坏，空气预热器的转子与上下壳体及周围壳体保留了一定距离的间隙，由于烟气侧为负压，一次风、二次风侧为正压，且由于送引风机出力不同导致了各仓室之间压力、流速均不同，故导致流体在不同仓室之间的相互泄露。主要包括径向漏风、轴向漏风、旁路漏风、中心筒漏风。
径向漏风占直接漏风的80%以上，且主要因素为空气预热器热态工作时转子上下温度差异导致的“蘑菇状”变形，在热态时，由于空气预热器转子工作时热端温度较高膨胀量大，冷端温度较低膨胀量相对较小，致使空气预热器转子沿径向向下变形，工作时呈一种特殊的“蘑菇状”变形。
现在的回转式空气预热器，大多采用控制可调节高度的扇形板与转子径向密封片的间隙，达到减小空预器径向漏风的目的，由于转子的“蘑菇状”变形，空气预热器下部径向变形间隙岁负荷增加而减小，而上部变形间隙随负荷增加而增加，这与高负荷下需要更大的送风量的要求是矛盾的，如不采取措施，满负荷下60%的漏风是通过上部径向变形的间隙泄露的。
1.2.3随着设备磨合期的结束，空气预热器内各个密封件的磨损将增大，导致漏风率进一步增大，造成密封件磨损主要有以下原因：
1.2.3.1转子在不同排烟温度下变形不同，经过一段时间运行，转子密封片的外端将不符合设计的理想曲线，在某一工况下形成一个不规则的漏风区间，高压侧的空气通过这个间隙进入低压侧的烟气仓，空气流的吹损进一步是这个间隙增大，造成更大的漏风量。
1.2.3.2空气预热器一般配备蒸汽除灰系统，已达到清洁转子、保证气流流通面畅通、增加换热效率的效果，当吹灰器每次投入运行或者疏水不畅时，在初始高压蒸汽的推动下，夹杂着大量水滴的高压蒸汽会高速冲击转子某一固定位置，造成该部位密封片的率先磨损，随着设备的运行，该部位的磨损会进一步增大。
1.3.空气预热器漏风对机组经济效益的影响
1.3.1一次风漏入烟气侧，会使磨煤机的出力不足，从而造成一次风机出力增大。二次风漏入烟气侧，会使炉膛总风量降低，从而使送风机的出力增大。一二次风漏入烟气侧，导致引风机的负荷增加，为保持炉膛负压，引风机出力增大。因此漏风率过大首先增加了一次风机、送风机、引风机的无效负荷，导致厂用电电耗增加。
1.3.2当烟气从热端漏入冷端时，还会使烟气与空气的换热量减少，一二次风温度偏低，降低了锅炉的燃烧效率。热端漏风时，会增加锅炉的排烟热损失，使锅炉效率降低，严重影响机组的安全、经济运行。
1.3.3冷端漏风时，冷风直接进入高温烟气中，导致烟气中硫酸蒸汽凝结在吸热元件上，发生腐蚀，并产生板结、堵灰现象。
2.我厂采用的空气预热器间隙控制方案
在间隙控制系统中关键问题在于如何可靠的测量扇形板与转子之间的距离，由于热态环境下转子是运动的，且空气预热器内存在大量的粉尘及腐蚀性气体，内部温度高达400摄氏度，在如此恶劣的环境下检测运动物体的位移是十分困难的。
针对上述问题，我厂采用了激光传感器、电涡流传感器、位移传感器进行测量。利用激光传感器的大量程检测转子绝对变形，利用电涡流传感器的高分辨率精细检测扇形板和转子之间相对间隙，同时结合位移传感器检测扇形板实时位置。利用多传感器冗余和信息融合算法实现对漏风间隙的精确检测。
2.1 涡流模型
该模型采用涡流探头作为主要测量元件，可以在非接触的情况下连续测量转子外沿与扇形板之间的距离，实现扇形板与转子法兰面相对间隙的实时测量，电涡流探头的测距范围在0-20mm之间。
2.2激光模型
该模型采用了激光传感器作为主要测量元件，在三个密封扇形板的横梁上分别安装激光传感器进行测量。用于精确检测不同扇形板处的转子实际位置。
2.3绝对位移检测模型
针对各种执行机构的不同安装形式，设计了绝对位移检测机构，用于精确检测扇形板的实际位置，并配备了专门的信号变送器，将各扇形板的实际位置准确实时传送到控制系统，测量范圍在-70mm—+30mm。
控制系统综合利用各回路激光传感器、相对间隙传感器和机构绝对位移传感器的实时检测信号，通过专用的多信息融合算法，生成该回路的实时间隙信号。当回路投入自动时，系统对预热器转子旋转一周的间隙信号进行实时检测并从中找出最小值作为调节依据。将测量的最小值与间隙给定值进行比较进而进行调节，利用智能控制策略实现系统的最优化控制，大大提高了系统自动投入率，有效降低了空预器漏风。
3.间隙调整系统投入前后漏风率对比及经济效应的对比
以我厂为例，在机组负荷400MW时，间隙调整系统投入后，空气预热器出口氧量降低约2.5%，空气预热器出口二次风压力提高约0.5KPa，空气预热器出口一次风压力提高约0.8KPa，通过计算漏风率降低约2%。
由于我司设备处在磨合期，为避免负荷变动过大导致空预器转子与扇形板摩擦损坏，故将扇形板与转子的间隙设定值偏大（20mm—30mm），在磨合期后，间隙控制可以达到10mm以内，预计漏风率可以降低4%—5%，锅炉效率可以提高1%，每年可节约标煤7200吨。热风温度提高约30摄氏度，保证了褐煤的着火和稳定燃烧。降低送风机、引风机电耗 300kW·h，每年大约可节省厂用电 180万kW·h，也避免了因风机出力不足而影响整台机组的出力。对空气预热器本身，漏风率减小，空气侧漏向烟气侧的流量下降，流速降低，各易磨损件的寿命也延长，维修、维护工作量减少。
4.结语
综上所述，回转式空气预热器的漏风率一直影响机组经济、安全的重要因素，其中径向漏风占总漏风量的80%以上，且径向漏风的理论可控性较强，难点在于如何准确测量转子与密封板间的间隙，我厂采用三种测量模型相互辅助，确保了测量的精准可靠，对其他电厂不失借鉴意义。
参考文献
[1]郑柏苍. 空气预热器漏风率计算方法浅析[J]. 电力与电工，1990，000（002）：30-31，45.
关键词：空气预热器;漏风率;漏风控制;间隙测量
中图分类号：TM28 文献标识码：A
1、空气预热器漏风率及漏风原因分析
1.1空气预热器漏风率及空气预热器漏风系数
（1）空气预热器漏风系数：空气预热器出口烟气的过量空气系数与空气预热器进口烟气的过量空气系数之差。
α=21/（21-O2实测值）
Δα=α"-α'
注释： α：过量空气系数
Δα：漏风系数
α"：空气预热器出口过量空气系数
α'：空气预热器入口过量空气系数
（2）空气预热器漏风率：漏入空气预热器烟气侧的空气质量与进入该烟道的烟气质量之比率。一般用空气预热器进出口的过量空气系数进行计算：
AL=（α"-α'）/α'×90%
注释：AL：回转式空气预热器漏风系数
对回转式空气预热器最大漏风系数应不超过0.2;漏风率最大不超过15%。
1.2空气预热器漏风原因分析
回转式空气预热器的漏风主要有以下三种情况：
1.2.1携带漏风：在空气预热器转子转动的过程中，一部分驻留在换热元件中的空气未能及时排除，导致了空气被携带到烟气侧，同理驻留在换热元件中的烟气也会被携带到空气侧。由于空气预热器的机构原因，携带漏风率是无法避免的，但其所影响到的漏风率仅为1%左右，取决于转子的转动速度及转子的流通面积。
1.2.2直接漏风：为防止转子与壳体之间摩擦导致空气预热器损坏，空气预热器的转子与上下壳体及周围壳体保留了一定距离的间隙，由于烟气侧为负压，一次风、二次风侧为正压，且由于送引风机出力不同导致了各仓室之间压力、流速均不同，故导致流体在不同仓室之间的相互泄露。主要包括径向漏风、轴向漏风、旁路漏风、中心筒漏风。
径向漏风占直接漏风的80%以上，且主要因素为空气预热器热态工作时转子上下温度差异导致的“蘑菇状”变形，在热态时，由于空气预热器转子工作时热端温度较高膨胀量大，冷端温度较低膨胀量相对较小，致使空气预热器转子沿径向向下变形，工作时呈一种特殊的“蘑菇状”变形。
现在的回转式空气预热器，大多采用控制可调节高度的扇形板与转子径向密封片的间隙，达到减小空预器径向漏风的目的，由于转子的“蘑菇状”变形，空气预热器下部径向变形间隙岁负荷增加而减小，而上部变形间隙随负荷增加而增加，这与高负荷下需要更大的送风量的要求是矛盾的，如不采取措施，满负荷下60%的漏风是通过上部径向变形的间隙泄露的。
1.2.3随着设备磨合期的结束，空气预热器内各个密封件的磨损将增大，导致漏风率进一步增大，造成密封件磨损主要有以下原因：
1.2.3.1转子在不同排烟温度下变形不同，经过一段时间运行，转子密封片的外端将不符合设计的理想曲线，在某一工况下形成一个不规则的漏风区间，高压侧的空气通过这个间隙进入低压侧的烟气仓，空气流的吹损进一步是这个间隙增大，造成更大的漏风量。
1.2.3.2空气预热器一般配备蒸汽除灰系统，已达到清洁转子、保证气流流通面畅通、增加换热效率的效果，当吹灰器每次投入运行或者疏水不畅时，在初始高压蒸汽的推动下，夹杂着大量水滴的高压蒸汽会高速冲击转子某一固定位置，造成该部位密封片的率先磨损，随着设备的运行，该部位的磨损会进一步增大。
1.3.空气预热器漏风对机组经济效益的影响
1.3.1一次风漏入烟气侧，会使磨煤机的出力不足，从而造成一次风机出力增大。二次风漏入烟气侧，会使炉膛总风量降低，从而使送风机的出力增大。一二次风漏入烟气侧，导致引风机的负荷增加，为保持炉膛负压，引风机出力增大。因此漏风率过大首先增加了一次风机、送风机、引风机的无效负荷，导致厂用电电耗增加。
1.3.2当烟气从热端漏入冷端时，还会使烟气与空气的换热量减少，一二次风温度偏低，降低了锅炉的燃烧效率。热端漏风时，会增加锅炉的排烟热损失，使锅炉效率降低，严重影响机组的安全、经济运行。
1.3.3冷端漏风时，冷风直接进入高温烟气中，导致烟气中硫酸蒸汽凝结在吸热元件上，发生腐蚀，并产生板结、堵灰现象。
2.我厂采用的空气预热器间隙控制方案
在间隙控制系统中关键问题在于如何可靠的测量扇形板与转子之间的距离，由于热态环境下转子是运动的，且空气预热器内存在大量的粉尘及腐蚀性气体，内部温度高达400摄氏度，在如此恶劣的环境下检测运动物体的位移是十分困难的。
针对上述问题，我厂采用了激光传感器、电涡流传感器、位移传感器进行测量。利用激光传感器的大量程检测转子绝对变形，利用电涡流传感器的高分辨率精细检测扇形板和转子之间相对间隙，同时结合位移传感器检测扇形板实时位置。利用多传感器冗余和信息融合算法实现对漏风间隙的精确检测。
2.1 涡流模型
该模型采用涡流探头作为主要测量元件，可以在非接触的情况下连续测量转子外沿与扇形板之间的距离，实现扇形板与转子法兰面相对间隙的实时测量，电涡流探头的测距范围在0-20mm之间。
2.2激光模型
该模型采用了激光传感器作为主要测量元件，在三个密封扇形板的横梁上分别安装激光传感器进行测量。用于精确检测不同扇形板处的转子实际位置。
2.3绝对位移检测模型
针对各种执行机构的不同安装形式，设计了绝对位移检测机构，用于精确检测扇形板的实际位置，并配备了专门的信号变送器，将各扇形板的实际位置准确实时传送到控制系统，测量范圍在-70mm—+30mm。
控制系统综合利用各回路激光传感器、相对间隙传感器和机构绝对位移传感器的实时检测信号，通过专用的多信息融合算法，生成该回路的实时间隙信号。当回路投入自动时，系统对预热器转子旋转一周的间隙信号进行实时检测并从中找出最小值作为调节依据。将测量的最小值与间隙给定值进行比较进而进行调节，利用智能控制策略实现系统的最优化控制，大大提高了系统自动投入率，有效降低了空预器漏风。
3.间隙调整系统投入前后漏风率对比及经济效应的对比
以我厂为例，在机组负荷400MW时，间隙调整系统投入后，空气预热器出口氧量降低约2.5%，空气预热器出口二次风压力提高约0.5KPa，空气预热器出口一次风压力提高约0.8KPa，通过计算漏风率降低约2%。
由于我司设备处在磨合期，为避免负荷变动过大导致空预器转子与扇形板摩擦损坏，故将扇形板与转子的间隙设定值偏大（20mm—30mm），在磨合期后，间隙控制可以达到10mm以内，预计漏风率可以降低4%—5%，锅炉效率可以提高1%，每年可节约标煤7200吨。热风温度提高约30摄氏度，保证了褐煤的着火和稳定燃烧。降低送风机、引风机电耗 300kW·h，每年大约可节省厂用电 180万kW·h，也避免了因风机出力不足而影响整台机组的出力。对空气预热器本身，漏风率减小，空气侧漏向烟气侧的流量下降，流速降低，各易磨损件的寿命也延长，维修、维护工作量减少。
4.结语
综上所述，回转式空气预热器的漏风率一直影响机组经济、安全的重要因素，其中径向漏风占总漏风量的80%以上，且径向漏风的理论可控性较强，难点在于如何准确测量转子与密封板间的间隙，我厂采用三种测量模型相互辅助，确保了测量的精准可靠，对其他电厂不失借鉴意义。
参考文献
[1]郑柏苍. 空气预热器漏风率计算方法浅析[J]. 电力与电工，1990，000（002）：30-31，45.