300 MW CFB鍋爐空預(yù)器密封改造及節(jié)能分析

羅金龍

（遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

300 MW CFB鍋爐空預(yù)器密封改造及節(jié)能分析

羅金龍

（遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

分析了300 MW CFB鍋爐空預(yù)器漏風(fēng)率增大對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響，介紹了柔性接觸式密封系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，并對(duì)電廠2號(hào)鍋爐空預(yù)器改造成柔性密封前后漏風(fēng)率變化進(jìn)行了節(jié)能效果分析，此次改造為同類型機(jī)組的節(jié)能改造提供了借鑒。

空預(yù)器；漏風(fēng)率；密封改造；節(jié)能分析

1 鍋爐概況

調(diào)兵山發(fā)電公司2號(hào)鍋爐型號(hào)為SG－1065／17.5－M804，是亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)除渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、雙布風(fēng)板CFB燃煤鍋爐。鍋爐是上海鍋爐廠有限公司引進(jìn)、吸收法國(guó)ALSTOM公司CFB鍋爐先進(jìn)技術(shù)而設(shè)計(jì)、制造的單鍋筒自然循環(huán)鍋爐。CFB鍋爐配置1臺(tái)四分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，設(shè)計(jì)直徑為10.3 m，通過(guò)空預(yù)器的一、二次風(fēng)相互分隔布置，二次風(fēng)位于一次風(fēng)中間。

2 漏風(fēng)率增大對(duì)鍋爐的影響

調(diào)兵山發(fā)電公司2號(hào)機(jī)組自2010年5月7日投產(chǎn)以來(lái)，空熱器漏風(fēng)率呈上升趨勢(shì)，2013年4月測(cè)量2號(hào)鍋爐空預(yù)器的漏風(fēng)率已由設(shè)計(jì)值5.76%增至16.36%，漏風(fēng)率增大對(duì)鍋爐的影響如下。

a.由于空預(yù)器漏風(fēng)量變化，尾部煙道中的煙氣溫度也隨之變化，對(duì)內(nèi)部的傳熱過(guò)程及經(jīng)過(guò)空預(yù)器的熱風(fēng)溫度產(chǎn)生影響。隨著漏風(fēng)量的不斷增加，經(jīng)過(guò)空預(yù)器的熱風(fēng)溫度下降，漏入的大量空氣混合到煙氣中，使排煙溫度下降，冷端受熱面的溫度也隨之降低，當(dāng)排煙溫度降低到一定程度，會(huì)造成受熱面的低溫腐蝕，縮短受熱面使用年限。

b.隨著漏風(fēng)量的增加，為了達(dá)到最佳燃燒工況，要額外送入新風(fēng)才能滿足要求，增大了送、引風(fēng)機(jī)的出力。

c.隨著漏風(fēng)量的增加，排煙量也增加，大量的冷空氣被加熱到排煙溫度后直接被排出鍋爐，不僅加劇了受熱面的磨損，也帶走了大量熱量，使排煙熱損失增大，鍋爐熱效率降低。因此，從機(jī)組運(yùn)行的安全、節(jié)能角度考慮，最大限度降低空預(yù)器的漏風(fēng)率非常必要。

3 空預(yù)器密封改造

3.1 回轉(zhuǎn)式空預(yù)器工作原理

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器是電廠大多采用的一種形式，由轉(zhuǎn)子、外殼、密封裝置、傳熱元件、轉(zhuǎn)動(dòng)軸傳動(dòng)裝置等組成［1－2］。在轉(zhuǎn)子中放置傳熱元件，高溫?zé)煔庠丛床粩嗟赜赊D(zhuǎn)子自上而下穿過(guò)整個(gè)空預(yù)器，在這個(gè)過(guò)程中，高溫?zé)煔鈺?huì)對(duì)轉(zhuǎn)子內(nèi)部裝置的傳熱元件進(jìn)行加熱?？諝庥赊D(zhuǎn)子下部進(jìn)入，自下而上流過(guò)整個(gè)空預(yù)器［3］。由于轉(zhuǎn)子不斷旋轉(zhuǎn)，使流經(jīng)的空氣被高溫?zé)煔饧訜徇^(guò)的傳熱元件加熱，從而達(dá)到利用煙氣余熱的節(jié)能效果［4］。

3.2 空預(yù)器改造前后密封狀況

電廠2號(hào)CFB鍋爐空預(yù)器改造前的密封技術(shù)是采用傳統(tǒng)剛性有間隙密封工藝，需要在空預(yù)器動(dòng)靜間維持一個(gè)最小間隙，以達(dá)到漏風(fēng)量最小的目的。空預(yù)器熱態(tài)運(yùn)行中，進(jìn)入空預(yù)器的煙氣由上至下流過(guò)，溫度逐漸降低，而空氣從下到上流動(dòng)，溫度逐漸上升，會(huì)使轉(zhuǎn)子的上部金屬溫度比下部高，故轉(zhuǎn)子的上部徑向膨脹量大于下部，外加轉(zhuǎn)子自身重量的影響，將使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生蘑菇狀變形，且這種變形隨負(fù)荷和環(huán)境溫度不斷發(fā)生變化，無(wú)法預(yù)估，在空預(yù)器實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，很難使空預(yù)器動(dòng)靜之間達(dá)到一個(gè)最佳的間隙值［5－6］。

電廠2號(hào)CFB鍋爐空預(yù)器密封改造是將空預(yù)器的扇形板固定在某一合理位置，在原來(lái)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器轉(zhuǎn)子的徑向隔倉(cāng)板上面安裝柔性密封系統(tǒng)，此密封系統(tǒng)的密封滑塊高出空預(yù)器扇形板5～10 mm。在柔性密封滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)到空預(yù)器扇形板下面時(shí)，扇形板與密封滑塊相互接觸，且保持二者之間沒(méi)有間隙，當(dāng)二者相互分離后，密封滑塊在合頁(yè)式彈簧的作用下自動(dòng)彈起，如此往復(fù)運(yùn)行。柔性接觸式密封徑向安裝效果如圖1所示。

圖1 柔性接觸式密封徑向安裝效果立體圖

3.3 柔性接觸式密封系統(tǒng)主要特點(diǎn)

采用合頁(yè)彈簧技術(shù)，壓縮彈簧采用X－750鎳基合金材料，使用溫度為980℃，具有檢修工藝簡(jiǎn)單，工期短、效果好等優(yōu)點(diǎn)?？疹A(yù)器使用柔性接觸式密封工藝后，空預(yù)器扇形板和密封滑塊之間沒(méi)有密封間隙，沒(méi)有氣流通過(guò)，可以有效防止磨損及沖刷，從而保證改造后的密封系統(tǒng)運(yùn)行可靠性較高。

4 回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)率測(cè)定

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)測(cè)試前，在空預(yù)器進(jìn)、出口煙道截面上按等截面多點(diǎn)網(wǎng)格法進(jìn)行氧量場(chǎng)標(biāo)定，以確定測(cè)試點(diǎn)的位置。為了使測(cè)試結(jié)果更接近實(shí)際值，應(yīng)確?？疹A(yù)器進(jìn)、出口氧量標(biāo)定同時(shí)進(jìn)行，保證機(jī)組負(fù)荷在試驗(yàn)工況開始前2 h保持穩(wěn)定，且試驗(yàn)期間不進(jìn)行可能干擾試驗(yàn)工況的任何操作?；剞D(zhuǎn)式空預(yù)器改造后，在機(jī)組負(fù)荷為225 MW時(shí)進(jìn)、出口氧量場(chǎng)標(biāo)定結(jié)果如表1、表2所示。用同樣的方法測(cè)出2號(hào)鍋爐空預(yù)器改造前后165 MW、225 MW和300 MW工況下空預(yù)器的漏風(fēng)率，測(cè)試結(jié)果如表3、表4所示。

表1 空預(yù)器進(jìn)口氧量場(chǎng)標(biāo)定結(jié)果%

表2 空預(yù)器出口氧量場(chǎng)標(biāo)定結(jié)果%

表3 2號(hào)鍋爐空預(yù)器改造前漏風(fēng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 2號(hào)鍋爐空預(yù)器改造后漏風(fēng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2號(hào)鍋爐空預(yù)器漏風(fēng)率測(cè)試研究表明，改造前300 MW負(fù)荷工況下空預(yù)器漏風(fēng)率為13.12%，225 MW負(fù)荷工況下空預(yù)器漏風(fēng)率為14.32%，165 MW負(fù)荷工況下空預(yù)器漏風(fēng)率為13.12%；改造后300 MW負(fù)荷工況下空預(yù)器漏風(fēng)率為2.74%，225 MW負(fù)荷工況下空預(yù)器漏風(fēng)率為3.39%，165 MW負(fù)荷工況下空預(yù)器漏風(fēng)率為3.53%。可見，2號(hào)鍋爐空預(yù)器由原來(lái)的硬性密封改為柔性密封后，漏風(fēng)率明顯下降，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

2號(hào)鍋爐空預(yù)器密封改造前后漏風(fēng)率與機(jī)組負(fù)荷關(guān)系曲線如圖2所示，可見改造后空預(yù)器漏風(fēng)率明顯降低，原來(lái)空預(yù)器在硬性密封下漏風(fēng)率受機(jī)組負(fù)荷影響較大，基本上隨機(jī)組負(fù)荷降低而升高，改造成柔性密封后，在不同負(fù)荷下，漏風(fēng)率變化不大。

圖2 2號(hào)鍋爐空預(yù)器密封改造前后漏風(fēng)率與機(jī)組負(fù)荷關(guān)系曲線

5 節(jié)能效果分析

對(duì)于國(guó)產(chǎn)300 MW機(jī)組，一般漏風(fēng)率下降7%，可使鍋爐效率提高0.583%。節(jié)能效果的提高主要來(lái)源于排煙熱損失的減小和引風(fēng)機(jī)、流化風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)及二次風(fēng)機(jī)電流的下降。2號(hào)機(jī)組全年負(fù)荷率接近75%，故在機(jī)組負(fù)荷為225 MW時(shí)，估算電廠的節(jié)能效果?；剞D(zhuǎn)式空預(yù)器改造成柔性密封后，機(jī)組負(fù)荷在225 MW時(shí)漏風(fēng)率由原來(lái)的14.32%降至3.39%，降低了10.93%。為了保守計(jì)算，假定漏風(fēng)率下降7%。

5.1 節(jié)煤效果計(jì)算

觀察兩種傳感器接收的聲發(fā)射信號(hào)可以看出，二者在信號(hào)能量大小上存在顯著差異，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中寬頻傳感器接收的聲發(fā)射能量均小于窄頻傳感器，信號(hào)峰值能量相差一個(gè)數(shù)量級(jí)，表明寬頻傳感器接收的聲發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度較弱；但是在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中聲發(fā)射信號(hào)能量變化趨勢(shì)并無(wú)明顯差異，加載初期聲發(fā)射信號(hào)較微弱，在加載過(guò)程中均出現(xiàn)能量突增現(xiàn)象，巖石主破裂前均出現(xiàn)一致峰值現(xiàn)象，在整個(gè)加載過(guò)程中聲發(fā)射信號(hào)能量的整體變化趨勢(shì)相同。

根據(jù)國(guó)產(chǎn)300 MW機(jī)組耗差分析可知，鍋爐效率提高0.583%，可使發(fā)電煤耗降低1.91 g／kWh，按2號(hào)機(jī)組每年發(fā)電量為14億kWh計(jì)算。

節(jié)約標(biāo)煤量＝1.91×1 400 000 000／1 000 000＝2 674（t）

標(biāo)煤價(jià)格按600元／t計(jì)算，2號(hào)鍋爐每年可節(jié)約資金：2 674×600＝160.44（萬(wàn)元）。

5.2 節(jié)電效果計(jì)算

根據(jù)空預(yù)器改造前后對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在225 MW時(shí)，改造后引風(fēng)機(jī)、流化風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)及二次風(fēng)機(jī)電流共計(jì)下降約50 A，風(fēng)機(jī)配套電動(dòng)機(jī)額定電壓為6 000 V，功率因數(shù)為0.9，如果每年計(jì)劃運(yùn)行4 000 h，負(fù)荷率為75%，電價(jià)為0.4元／kWh。

每年共計(jì)節(jié)約費(fèi)用＝160.44＋74.82＝235.26（萬(wàn)元）

由以上計(jì)算結(jié)果可見，空預(yù)器密封改造后節(jié)能效果顯著，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)電廠2號(hào)鍋爐空預(yù)器的密封改造，使空預(yù)器漏風(fēng)率明顯下降，減小了排煙熱損失，提高了鍋爐效率，降低了發(fā)電煤耗，同時(shí)也減小了引風(fēng)機(jī)、流化風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)及二次風(fēng)機(jī)出力，為同類型機(jī)組的空預(yù)器密封改造提供參考。

［1］ 容鑾恩.電站鍋爐原理［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1997.

［2］ 周英文，任勤讓.回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)大的原因分析及改進(jìn)［J］.電力建設(shè)，2002，23（6）：12－14.

［3］ 王祝成.電廠鍋爐回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的節(jié)能改造及效果分析［J］.能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2010，23（5）：50－53.

［4］ 梁福余.俄300 MW機(jī)組鍋爐回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)控制系統(tǒng)改造［J］.東北電力技術(shù)，2001，22（9）：46－48.

［5］ 張向群.綏電大型空氣預(yù)熱器的調(diào)整試驗(yàn)［J］.東北電力技術(shù)，2001，22（7）：33－35.

［6］ 張永德，段鐵城，邱愛玲.淺談回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制［J］.東北電力技術(shù)，2000，21（8）：2－4.

Air Preheater Sealing Transformation and Energy Analysis on 300 MW CFB Boiler

LUO Jin?long
（Liaoning Diaobingshan Coal Gangue Power Co.，Ltd.，Diaobingshan，Liaoning 112700，China）

The impact of air preheater leakage rate increases for 300 MW CFB boiler operation，the main features of the flexible con?tact seal system is described.Energy?saving effect analysis is made before and after boiler air preheater transformed into a flexible seal leakage rate of the 2nd boiler，thus providing a reference for the same type of energy?saving unit.

Air preheater；Leakage rate；Seal transformation；Energy saving analysis

TM621.2；TK223

A

1004－7913（2015）02－0054－03

羅金龍（1984—），男，碩士，助理工程師，主要從事電站機(jī)組運(yùn)行、節(jié)能研究工作。

2014－12－01）