回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器性能診斷模型及應(yīng)用分析

王承亮

（華電國際技術(shù)服務(wù)中心，濟南 250014）

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器性能診斷模型及應(yīng)用分析

王承亮

（華電國際技術(shù)服務(wù)中心，濟南 250014）

根據(jù)大容量火電機組回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器運行調(diào)研結(jié)果，針對80%以上機組空氣預(yù)熱器性能出現(xiàn)不同程度惡化導致機組出力被迫下降的情況，通過研究建立回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器性能診斷模型，及時發(fā)現(xiàn)導致空氣預(yù)熱器性能降低的因素并采取有效預(yù)防措施，保證空氣預(yù)熱器始終保持安全、經(jīng)濟運行。經(jīng)過實例驗證，效果良好。

空氣預(yù)熱器；診斷模型；漏風率；動態(tài)調(diào)試

0 引言

300MW及以上容量機組均設(shè)計安裝回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（以下簡稱空預(yù)器），根據(jù)調(diào)研分析結(jié)果可知，80%以上機組空預(yù)器性能出現(xiàn)不同程度的惡化，主要表現(xiàn)為空預(yù)器漏風率偏高和換熱效率降低。空預(yù)器漏風率偏高，導致引風機、送風機和一次風機耗電率升高，嚴重者因鍋爐風量不足，導致機組被迫降負荷運行；空預(yù)器換熱性能惡化，導致排煙溫度升高和引風機、送風機、一次風機耗電率升高。同時，一次、二次熱風溫度降低使鍋爐燃燒工況進一步惡化。

針對空預(yù)器對鍋爐安全、經(jīng)濟運行的重要性和當前普遍存在的空預(yù)器性能惡化問題，提出進行回轉(zhuǎn)式空預(yù)器性能診斷模型研究課題，通過研究建立回轉(zhuǎn)式空預(yù)器性能診斷模型，以便及時發(fā)現(xiàn)影響空預(yù)器性能降低的問題，從而及時采取有效預(yù)防措施，保證空預(yù)器安全、經(jīng)濟運行。

1 回轉(zhuǎn)式空預(yù)器設(shè)備概況

空預(yù)器的轉(zhuǎn)子實際上是一個上、下開口的巨大筒體，在其內(nèi)部裝有大量蓄熱單元。蓄熱單元由蓄熱元件組成，蓄熱元件是把物理比熱較高的金屬材料制作成凹凸不平的波浪型片狀，以增大其與空氣的接觸面積。在轉(zhuǎn)子的上、下表面上又使用徑向密封片分隔出若干扇形面積的小區(qū)域。以轉(zhuǎn)子的某一個扇形區(qū)域為例，當這個扇形區(qū)轉(zhuǎn)動到熱風側(cè)時，高溫的煙氣由熱風倉的頂部流入，穿過該扇形區(qū)域從轉(zhuǎn)子的下方流出；轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動到冷風側(cè)時，低溫的空氣由一次風倉或二次風倉的底部流入，穿過該扇形區(qū)域從轉(zhuǎn)子的上方流出。在這個過程中，高溫的煙氣在流過蓄熱元件時將熱量傳導給蓄熱元件，并由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到冷風側(cè)，再把熱量傳遞給一次、二次風，使冷空氣被預(yù)熱。回轉(zhuǎn)式空預(yù)器如圖1所示。

圖1 回轉(zhuǎn)式空預(yù)器

2 空預(yù)器漏風［1］的危害

（1）二次風側(cè)的風外漏至大氣，使得與煙氣換熱的風量減少，排煙溫度上升，排煙損失增大，鍋爐效率降低；如果要保持爐膛燃燒所需風量，就要增大送風機出力，使廠用電增加，鍋爐效率降低。

（2）一次風外漏入大氣與二次風漏入大氣影響相似，均減少了磨煤機出力，要保持磨煤機出力就要增大一次風機出力，增加了廠用電。

（3）外部空氣漏入煙氣側(cè)會使引風機入口煙氣量增大［2］，為保持爐膛負壓，引風機出力增大，增加了廠用電，降低了鍋爐效率；如果是煙氣側(cè)熱端漏風會使煙氣量增大，換熱效率降低，排煙溫度升高。

（4）風側(cè)漏入煙氣側(cè)，使送風機、一次風機、引風機出力增大；煙氣從熱端漏入冷端，使煙氣與空氣換熱量減少，一次、二次風溫度降低，降低了燃燒效率，同時使排煙溫度升高，降低了鍋爐效率；一次、二次風從冷端漏入熱端［3］導致一次、二次風溫度降低。

3 空預(yù)器換熱性能降低的危害

（1）導致排煙溫度升高，鍋爐效率降低。

（2）因通風阻力增加，導致引風機、送風機、一次風機耗電率升高。

（3）因空預(yù)器換熱效率降低，導致一次、二次熱風溫度降低，使鍋爐燃燒工況進一步惡化。

（4）因通風阻力增加，導致在相同風量情況下，空預(yù)器一次、二次風漏風率增加。

4 空預(yù)器性能診斷模型建立原理

根據(jù)空預(yù)器性能參數(shù)，應(yīng)用漏風率和溫變比2個綜合指標來評價空預(yù)器性能。

空預(yù)器漏風率反映空預(yù)器密封改造效果，漏風率超過設(shè)計值，會導致引、送風機耗電率升高、排煙溫度降低；空預(yù)器雙密封型接觸密封改造后要求漏風率在5%以下，大修周期內(nèi)不超過8%；空預(yù)器漏風率每增加1百分點，排煙溫度會降低1℃左右，煤耗增加約0.5g／（kW·h）。

空預(yù)器溫變比和換熱效率［4］是反映空預(yù)器換熱性能的綜合指標，空預(yù)器溫變比和換熱效率指標集中反映了空預(yù)器換熱面積、空預(yù)器冷卻風量、空預(yù)器積灰等影響空預(yù)器性能的相關(guān)因素，空預(yù)器溫變比和換熱效率低于設(shè)計值，表明空預(yù)器換熱性能未達到設(shè)計要求，會導致排煙溫度升高、熱風溫度降低。

5 空預(yù)器性能診斷模型

5.1 空預(yù)器冷卻風量未達到設(shè)計值診斷

判斷依據(jù)：同時滿足以下條件中3種以上，則可判斷空預(yù)器冷卻風量不足［5］。（1）修正后排煙溫度升高；（2）空預(yù)器溫變比低于設(shè)計值；（3）空預(yù)器換熱效率低于設(shè)計值；（4）空預(yù)器壓降比降低；（5）空預(yù)器出口風溫上升。

5.2 空預(yù)器腐蝕積灰診斷

模型判斷依據(jù)：同時滿足以下條件中3種以上，則可判斷空預(yù)器腐蝕積灰。（1）修正后排煙溫度升高；（2）空預(yù)器溫變比低于設(shè)計值；（3）空預(yù)器換熱效率低于設(shè)計值；（4）空預(yù)器出口風溫降低。

5.3 空預(yù)器蓄熱元件損傷診斷

判斷依據(jù)：同時滿足以下條件中3種以上，則可判斷空預(yù)器蓄熱元件損傷。（1）修正后排煙溫度升高；（2）空預(yù)器溫變比低于設(shè)計值；（3）空預(yù)器換熱效率低于設(shè)計值；（4）空預(yù)器出口風溫降低。

5.4 空預(yù)器冷端漏風率診斷

判斷依據(jù)：同時滿足以下條件中3種以上，則可判斷空預(yù)器冷端漏風率超標。（1）修正后排煙溫度降幅較大；（2）空預(yù)器溫變比（表觀）升高；（3）空預(yù)器換熱效率（表觀）升高；（4）一次風機、送風機電流升高。

6 診斷案例

6.1 現(xiàn)狀分析

2013年10月31日16：30，某廠＃7鍋爐運行數(shù)據(jù)見表1，負荷為302MW，環(huán)境溫度為12.35℃。根據(jù)計算結(jié)果：A，B空預(yù)器修正后排煙溫度分別為158.71℃和155.41℃，平均排煙溫度為157.06℃，即機組修正排煙溫度仍比設(shè)計值偏高約25.00℃。

6.2 空預(yù)器性能診斷模型判斷

根據(jù)表1進行模型診斷，過程如下：

（1）機組環(huán)境溫度修正后，排煙溫度為157.06℃，比設(shè)計值偏高約25℃；

（2）A，B空預(yù)器效率分別為54.27%，55.48%，分別低于設(shè)計值約15百分點；

（3）A，B空預(yù)器溫變比分別為0.57，0.59，分別低于設(shè)計值約0.15；

（4）A，B空預(yù)器一次風熱風溫度高于設(shè)計值約9℃。

根據(jù)以上4項空預(yù)器模型輸入數(shù)據(jù)，符合“空預(yù)器冷卻風量未達到設(shè)計值診斷”模型，最終模型輸出診斷結(jié)果為：空預(yù)器一次風冷卻風量不足是導致空預(yù)器效率低和排煙溫度高的主要原因。

表1 某廠空預(yù)器A，B性能計算分析

6.3 空預(yù)器一次風冷卻風量不足原因分析

在空預(yù)器性能診斷模型輸出診斷結(jié)果后，即進行了空預(yù)器一次風冷卻風量不足原因分析，初步確定導致空預(yù)器一次風量不足的主要原因為制粉系統(tǒng)摻冷風量嚴重（見表2），A，B，C，D磨煤機冷風擋板開度分別為50.8%，45.5%，54.0%，63.0%，出口溫度分別為69.48，69.50，70.00，67.00℃，磨煤機出口溫度控制標準明顯低于當前燃用煤種對應(yīng)的控制標準（80℃），導致鍋爐摻冷風量增加。同時，因鍋爐為中儲式熱風送粉系統(tǒng)，在磨煤機停運后，風粉混合物溫度控制在130℃左右（控制標準應(yīng)為155℃），明顯偏低，導致鍋爐摻冷風量增加。上述兩項因素都使通過空預(yù)器冷卻的一次風量降低，從而導致空預(yù)器換熱效率低。

表2 某廠磨煤機運行數(shù)據(jù)

6.4 整改措施及實施效果

（1）整改措施：磨煤機出口溫度按80℃、熱風送粉混合物溫度按155℃控制，降低鍋爐摻冷風量。

（2）實施效果：經(jīng)過實施優(yōu)化控制后，排煙溫度同比降低約12℃，實現(xiàn)降低煤耗約2g／（kW·h）；同時因入爐煤水分較低，在磨煤機出口溫度及粉溫提高以后，仍未能徹底消除制粉系統(tǒng)摻冷風問題，排煙溫度仍有13℃的挖掘空間，需要進行設(shè)備改造。

7 結(jié)束語

本文通過研究建立回轉(zhuǎn)式空預(yù)器在線性能診斷模型，以便及時分析發(fā)現(xiàn)影響空預(yù)器性能降低的問題，從而及時采取有效預(yù)防措施，保證空預(yù)器始終安全、經(jīng)濟運行。對空預(yù)器性能診斷模型進行了在線動態(tài)調(diào)試，成功分析了某單位空預(yù)器性能降低問題，經(jīng)過實施整改后，降低煤耗約2g／（kW·h），經(jīng)濟效益顯著。

［1］盧彥良，尹學斌.回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風率超標原因分析及對策［J］.節(jié)能環(huán)保，2006（5）：51-54.

［2］陳興冰，朱穎.降低媽灣電廠空預(yù)器漏風率的措施［J］.江西電力，2003，26（2）：32-35.

［3］高建強，唐樹芳，劉憲嶺，等.空氣預(yù)熱器不同漏風部位漏風對鍋爐效率的影響［J］.電力科學與工程，2011，27（6）：47-50.

［4］閻維平，陳寶康，梁秀俊，等.電站鍋爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器積灰監(jiān)測模型的研究［J］.動力工程，2002，22（2）：1708-1710.

［5］何兆達，賀軾，倪何軍.提高空氣預(yù)熱器效率的措施［J］.華東電力，1994（8）：36-38.

（本文責編：白銀雷）

TK234

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1674-1951（2015）09-0022-03

王承亮（1971—），男，山東淄博人，高級工程師，從事節(jié)能技術(shù)研究和火力發(fā)電廠節(jié)能剖析診斷方面的工作（E-mail：lwwcl＠sohu.com）。

2014-07-07；

2015-07-14