空预器热端径向硬密封 技术及应用案例解析

在火力发电厂的锅炉系统中，空气预热器（简称空预器）的漏风问题一直是影响机组效率的关键因素。其中，热端径向密封作为控制漏风的第一道防线，其性能直接决定了空预器的运行经济性。数据显示，传统空预器的漏风率通常在8%-12%之间，而采用先进硬密封技术后可降至5%以下。

热端径向硬密封的核心作用在于动态间隙控制。当空预器转子在高温烟气作用下发生"蘑菇状变形"时（300MW机组热端最大间隙可达10mm，600MW机组超25mm），硬密封系统通过金属密封片与扇形板的精密配合，形成刚性接触密封面。这种结构能在机组负荷波动（10%-100%）时保持密封间隙稳定在0.5-1.5mm范围内，较传统柔性密封减少漏风70%以上。

图1：热端径向硬密封组件实物图，1Cr18Ni9Ti材质密封片与Q345R扇形板的配合结构

从能量损失角度分析，每降低1%漏风率可使锅炉热效率提升0.3%-0.5%。以某600MW机组为例，漏风率从10%降至4%后，年节约标煤约4200吨，减少二氧化碳排放1.1万吨。这种节能效益主要来自三个方面：减少送引风机电耗（降低风机电流15%-20%）、提高热风温度（平均提升5-8℃）、降低排烟热损失（排烟温度下降4-6℃）。

空预器的密封系统是一个有机整体，热端径向硬密封需与其他密封配件协同工作。以下是8种核心密封配件的技术参数与功能说明：

在这些配件中，热端径向密封片的选材尤为关键。华凯盛瑞采用的1Cr18Ni9Ti不锈钢密封片，通过固溶处理（1050℃水淬）使晶界碳化物充分溶解，在400-600℃工况下仍保持良好的耐磨性，使用寿命超8000小时，较普通碳钢提高3倍以上。而冷端密封则选用Corten-A考登钢，其添加的铜、磷元素形成致密氧化膜，耐硫酸露点腐蚀性能显著优于传统材料。

某发电集团300MW机组空预器改造项目生动展现了热端径向硬密封技术的应用效果。该机组原空预器因运行超8年，出现严重漏风问题：漏风率攀升至12%，送风机电流超限（达98A，额定85A），热风温度波动达±10℃，严重影响锅炉燃烧稳定性。

改造前诊断分析

1. 外部漏风：4个老式检修门密封垫片老化，形成直径5-8mm的漏风通道
2. 内部漏风：热端径向密封片磨损量达原厚度的45%，局部间隙超3mm
3. 结构缺陷：原重锤式翻板阀轴端密封缺失，导致持续性内漏

华凯盛瑞解决方案

采用"三维密封"综合治理方案：

1. 热端改造：更换1Cr18Ni9Ti径向密封片，调整冷态间隙至0.8mm（预留热膨胀量）
2. 冷端升级：安装Corten-A旁路密封片+316L硬性密封组件
3. 智能调控：加装激光位移传感器，实时监测密封间隙并自动补偿

图2：改造中更换的L形径向密封片，采用1Cr18Ni9Ti材质，厚度4mm，边缘进行硬化处理（HV≥350）

改造效果对比

改造后连续运行18000小时监测显示，密封片磨损量仅0.3mm，远低于40%的更换阈值。该项目总投资380万元，静态回收期仅2.04年，同时减少氮氧化物排放约80吨/年，实现了经济效益与环保效益的双重提升。

随着机组向高参数（600℃/35MPa）发展，热端径向硬密封技术呈现三个明确趋势：材料复合化（金属基陶瓷涂层密封片）、结构模块化（密封单元整体更换）、控制智能化（AI预测性维护）。华凯盛瑞最新研发的柔性硬密封技术，通过在密封片根部植入0.1mm厚弹性合金层，使密封面接触压力分布均匀性提升40%，特别适用于超临界机组的变负荷运行。

对于不同煤质的电厂，选型建议如下：

• 高硫煤机组（硫分＞2%）：优先选用搪瓷考登钢蓄热元件+316L密封系统
• 调峰机组（负荷波动＞50%）：推荐采用双金属热补偿密封装置
• 老机组改造：可采用"热端硬密封+冷端柔性密封"的混合方案平衡成本与性能

空预器作为锅炉的"肺部"，其密封性能直接关系到机组的"呼吸效率"。热端径向硬密封技术通过近十年的发展，已从单纯的硬件升级演进为包含设计、安装、运维的系统解决方案。未来随着碳达峰政策推进，这项技术将在存量机组节能改造中发挥更大作用，为电力行业深度脱碳提供关键支撑。

2025-11-19唐玥编辑