空預(yù)器風(fēng)量分切防堵灰系統(tǒng)運(yùn)行策略研究

國(guó)家電投集團(tuán)江西電力有限公司景德鎮(zhèn)發(fā)電廠 吳 濤 賀宇清 劉元德 傅文才

北京華能達(dá)電力技術(shù)應(yīng)用有限責(zé)任公司 梁未斌

隨著“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的提出，國(guó)家對(duì)水電、風(fēng)電、光伏等新型清潔能源大力發(fā)展，但新型能源受環(huán)境的影響較大，當(dāng)水量充足、風(fēng)速合適，光照強(qiáng)烈時(shí)，新能源滿足需求，反之，遇到枯水期、無風(fēng)、無光照的情況，則不能保證持續(xù)發(fā)電，此時(shí)需要火電進(jìn)行補(bǔ)充。因此，造就火電頻繁地進(jìn)行調(diào)峰以滿足用電的需求。頻繁及深度調(diào)峰，對(duì)鍋爐及附屬設(shè)備提出了更高的要求，尤其對(duì)空預(yù)器的影響較大，造成空預(yù)器堵灰嚴(yán)重。為確保鍋爐不同負(fù)荷下安全問題，對(duì)空預(yù)器進(jìn)行風(fēng)量分切技術(shù)改造，同時(shí)對(duì)風(fēng)量分切技術(shù)改造系統(tǒng)本身安全可靠地運(yùn)行提出更高的要求。

1 鍋爐概況

江西某發(fā)電廠機(jī)組為660MW 超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，采用П 型布置、單爐膛、四墻切圓燃燒方式，設(shè)計(jì)煤種為淮南煤與樂平煤5∶5進(jìn)行混煤。每臺(tái)鍋爐布置兩臺(tái)美國(guó)API 技術(shù)設(shè)計(jì)制造的半模式、雙密封、三分倉(cāng)、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，型號(hào)為32－VI（T）－1800－QMR，轉(zhuǎn)子直徑為φ13494mm，傳熱元件總高度1800mm，蓄熱元件為兩層，高溫段900mm，低溫段900mm。

空預(yù)器在平時(shí)運(yùn)行過程中存在空預(yù)器壓差高的問題，特別是在機(jī)組調(diào)峰過程中，由于降負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)空預(yù)器壓差突然升高的情況，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)導(dǎo)致廠用電率升高，并且對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性也造成了惡劣的影響。為了保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并進(jìn)一步提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，須對(duì)空預(yù)器進(jìn)行防堵灰改造。

2 風(fēng)量分切防堵灰技術(shù)原理

空預(yù)器風(fēng)量分切防堵灰技術(shù)是面向空預(yù)器的堵塞機(jī)理進(jìn)行針對(duì)性解決的方案，如圖1所示，空預(yù)器在冷端溫度為最低，直接轉(zhuǎn)至煙氣側(cè)時(shí)，冷端溫度在酸結(jié)露區(qū)內(nèi)容易發(fā)生低溫結(jié)露，風(fēng)量分切防堵灰技術(shù)采用為針對(duì)性加熱方式，在蓄熱元件轉(zhuǎn)至煙氣側(cè)之前，提高該點(diǎn)的溫度，使冷端溫度最低點(diǎn)高于酸結(jié)露點(diǎn)，避開酸結(jié)露區(qū)，避免低溫結(jié)露[1]。

圖1 空預(yù)器風(fēng)量分切防堵灰技術(shù)機(jī)理

3 風(fēng)量分切系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行

3.1 設(shè)備運(yùn)行參數(shù)

以江西某電廠為例，風(fēng)機(jī)運(yùn)行額定轉(zhuǎn)速為980r/min，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量為170000m3/h，正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)通過磁力耦合器調(diào)節(jié)，輸出4-20mA信號(hào)，風(fēng)機(jī)額定電流23.3A。

3.2 準(zhǔn)備工作

一是所有設(shè)備均已安裝完畢，經(jīng)過精調(diào)并達(dá)到技術(shù)文件和相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范技術(shù)要求；二是施工現(xiàn)場(chǎng)必須清理干凈，不得有雜物和粉塵以及噪聲較大作業(yè)；三是設(shè)備周圍的垃圾雜物清除干凈，腳手架拆除，有關(guān)通道應(yīng)平整和暢通；四是設(shè)備試轉(zhuǎn)現(xiàn)場(chǎng)照明充足，并有必要的通信設(shè)施；五是試轉(zhuǎn)現(xiàn)場(chǎng)附近嚴(yán)禁易燃、易爆物品擺放，并有完整的消防設(shè)施；六是空預(yù)器已調(diào)試完畢，具備試運(yùn)條件；七是風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口的軸向插入深度和徑向間隙均符合要求，風(fēng)機(jī)的聯(lián)軸器同心度均在規(guī)定的誤差以內(nèi)；八是空預(yù)器防堵循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)接線完好，外殼無松動(dòng)；九是風(fēng)機(jī)、磁力耦合器、電機(jī)、軸承已經(jīng)清洗完畢，并加入了規(guī)定的油脂。

十是所有冷卻水管進(jìn)出口應(yīng)暢通無堵塞現(xiàn)象，水源已接通，具備冷卻條件，閥門已關(guān)閉；十一是所有閥門處于開啟/關(guān)閉狀態(tài)（不影響機(jī)組正常運(yùn)行）；十二是測(cè)溫、測(cè)振速儀表裝置應(yīng)靈敏可靠，并已經(jīng)過校驗(yàn)，且已安裝完畢，處于待機(jī)狀態(tài)；十三是電氣控制裝置靈活可靠，電氣保護(hù)裝置安裝調(diào)整完畢且可靠，電氣聯(lián)鎖、互鎖裝置可靠；十四是所有風(fēng)機(jī)、磁力耦合器地腳螺栓及其所有緊固件均已緊固，并已經(jīng)過仔細(xì)檢查無松動(dòng)現(xiàn)象；十五是空預(yù)器防堵循環(huán)風(fēng)機(jī)6kV 開關(guān)柜內(nèi)電纜接地刀閘確在“分閘”位置；十六是空預(yù)器防堵循環(huán)風(fēng)機(jī)控制電源開關(guān)在“隔離”位置；十八是空預(yù)器防堵循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)絕緣合格；十九是空預(yù)器防堵循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)冷卻風(fēng)扇電機(jī)絕緣合格；二十是檢查磁力耦合器，將開度調(diào)整至30%；二十一是控制室與試運(yùn)設(shè)備之間通訊設(shè)施齊全，達(dá)到正常通訊的需求。

3.3 熱態(tài)運(yùn)行

投運(yùn)節(jié)點(diǎn)：在機(jī)組并網(wǎng)時(shí)，開始投運(yùn)防堵灰系統(tǒng)。一是防堵灰系統(tǒng)運(yùn)行之前，檢查軸承箱進(jìn)、回水管閥門已全部在開啟狀態(tài)；二是打開循環(huán)風(fēng)機(jī)入口閥門；三是點(diǎn)擊風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕；四是打開循環(huán)風(fēng)機(jī)入口閥門，將磁力耦合器開度逐漸提升到30%開度；五是觀察各個(gè)設(shè)備是否依次進(jìn)行相關(guān)指令動(dòng)作，若發(fā)現(xiàn)動(dòng)作不一致，則做相關(guān)記錄，必要時(shí)緊急停止，檢查信號(hào)線及邏輯組態(tài)，排查問題后重新啟動(dòng)程序調(diào)試；六是觀察轉(zhuǎn)速，是否與設(shè)定值相同。

七是觀察風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；八是用聽棒檢查前后軸承座和風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音是否正常，有無劇烈振動(dòng)和撞擊等不正常現(xiàn)象；九是觀測(cè)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)電流變化，并記錄觀測(cè)值；十是記錄滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，包括電流、壓差等數(shù)據(jù)；十一是滿負(fù)荷運(yùn)行2h，觀察風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，記錄軸承溫度等數(shù)據(jù)，風(fēng)機(jī)軸承溫度最大值應(yīng)低于80℃，電機(jī)軸承溫度最大值應(yīng)低于90℃，線圈溫度最大值應(yīng)低于110℃；十二是觀察管道全程有無漏點(diǎn)，觀察熱膨脹變形，測(cè)量保溫外表面溫度；十三是待機(jī)組運(yùn)行正式并網(wǎng)運(yùn)行后，根據(jù)負(fù)載調(diào)節(jié)磁力耦合器；十四是空預(yù)器防堵灰系統(tǒng)應(yīng)保證長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，非必要狀態(tài)不建議停止防堵灰系統(tǒng)。

3.4 停車

緩慢關(guān)閉空預(yù)器循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥門，風(fēng)機(jī)運(yùn)行10min 后，停運(yùn)風(fēng)機(jī)，關(guān)閉空預(yù)器出口閥門。需要注意的是：防堵灰系統(tǒng)正常投運(yùn)后停機(jī)時(shí)，室內(nèi)溫度小于5℃時(shí)，需關(guān)閉軸承箱進(jìn)、回水總閥門并將進(jìn)、回水管及軸承箱內(nèi)部水排凈。

3.5 遠(yuǎn)程控制

一是現(xiàn)場(chǎng)檢查，本系統(tǒng)各設(shè)備處于正常狀態(tài)，無檢修、故障等異常情況；二是確認(rèn)風(fēng)機(jī)處于遠(yuǎn)程操作狀態(tài)；三是至現(xiàn)場(chǎng)A 側(cè)循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)口、出口閥門處，確認(rèn)閥門現(xiàn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程旋鈕，位于遠(yuǎn)程位置；四是在組態(tài)畫面上操作，打開循環(huán)風(fēng)機(jī)入口閥門；五是啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，打開出口閥門；六是將磁力耦合器輸出30%開度；七是觀察電氣運(yùn)行狀態(tài)是否正確；八是經(jīng)過數(shù)秒后觀察風(fēng)機(jī)進(jìn)口、出口電動(dòng)閥狀態(tài)，是否打開；九是觀察電機(jī)反饋轉(zhuǎn)速和反饋電流是否正常；十是若關(guān)閉風(fēng)機(jī)，在畫面上點(diǎn)擊關(guān)閉風(fēng)機(jī)，并數(shù)秒后觀察進(jìn)口、出口閥門狀態(tài)，是否關(guān)閉。

3.6 就地操作

若特殊原因需要操作人員就地操作。需依據(jù)廠內(nèi)相關(guān)規(guī)程，通知相關(guān)部門確認(rèn)后，可進(jìn)行就地操作。就地操作時(shí)，遠(yuǎn)程操作人員配合觀察組態(tài)數(shù)據(jù)。

一是操作人員至6kV 配電室內(nèi)，空預(yù)器防堵灰循環(huán)風(fēng)機(jī)開關(guān)柜前；二是將空預(yù)器防堵灰循環(huán)風(fēng)機(jī)開關(guān)柜門上就地/遠(yuǎn)程旋鈕，扭至就地位置；三是至現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)口、出口閥門處，將閥門現(xiàn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程旋鈕，扭至現(xiàn)場(chǎng)位置；四是在空預(yù)器防堵灰循環(huán)風(fēng)機(jī)開關(guān)柜前，按下合閘按鈕；五是觀察空預(yù)器防堵灰循環(huán)風(fēng)機(jī)開關(guān)柜上電流狀態(tài)；六是至現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)口、出口閥門處，撥動(dòng)打開按鈕，將進(jìn)口、出口閥門打開；七是在現(xiàn)場(chǎng)磁力耦合器執(zhí)行器上按▲鍵提升轉(zhuǎn)速，提升至900r/min；八是至現(xiàn)場(chǎng)空預(yù)器防堵灰循環(huán)風(fēng)機(jī)處，確認(rèn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；九是若關(guān)閉空預(yù)器防堵灰循環(huán)風(fēng)機(jī)，在空預(yù)器防堵灰風(fēng)機(jī)開關(guān)柜上，按分閘鍵[2]。

3.7 就地操作切換至遠(yuǎn)程操作

一是確認(rèn)空預(yù)器防堵灰循環(huán)風(fēng)機(jī)、閥門已關(guān)閉；二是操作人員至空預(yù)器防堵灰循環(huán)風(fēng)機(jī)開關(guān)柜前；三是在開關(guān)柜上，切換至遠(yuǎn)程操作狀態(tài)；四是至現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)口、出口閥門處，將閥門現(xiàn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程旋鈕，扭至遠(yuǎn)程位置。

3.8 報(bào)警及緊急停機(jī)

在設(shè)備運(yùn)行過程中，需對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)定了異常狀態(tài)下報(bào)警、停機(jī)（見表1）。

表1 控制策略

4 設(shè)備運(yùn)行

4.1 設(shè)備啟動(dòng)

4.1.1 啟動(dòng)前檢查

一是檢查并確認(rèn)空預(yù)器及防堵灰風(fēng)道中無人，人孔門已經(jīng)關(guān)閉，人孔門緊固螺栓無松動(dòng)；二是檢查風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械保護(hù)罩，并能起到保護(hù)作用；三是檢查風(fēng)機(jī)各部位的間隙尺寸，轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分有無剮蹭及碰撞現(xiàn)象；四是檢查空預(yù)器防堵系統(tǒng)各管道連接完好，保溫層無脫落，各溫度、壓差測(cè)點(diǎn)完好，無松脫落；五是所有風(fēng)機(jī)地腳螺栓及其所有緊固件均已緊固，并已經(jīng)過仔細(xì)檢查無松動(dòng)現(xiàn)象；六是檢查風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械周圍無雜物；七是空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)接線完好，外殼無松動(dòng)[3]。

八是檢查風(fēng)機(jī)軸承潤(rùn)滑油位是否正常，油質(zhì)合格；九是檢查磁力耦合器電纜接線緊固無松動(dòng)；十是檢查空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)6kV 開關(guān)柜內(nèi)電纜接地刀閘確在“分閘”位置；十一是檢查空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)控制電源開關(guān)在“隔離”位置；十二是檢查空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)電機(jī)冷卻風(fēng)扇電源380V 開關(guān)在“隔離”位置；十三是檢測(cè)空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)電機(jī)絕緣合格；十四是檢測(cè)空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)電機(jī)冷卻風(fēng)扇電機(jī)絕緣合格；十五是空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)進(jìn)出口門處于關(guān)閉狀態(tài)；十六是檢查空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)測(cè)溫裝置靈敏可靠，DCS 上指示正常。

4.1.2 系統(tǒng)啟動(dòng)

磁力耦合器啟動(dòng)。一是合上6kV 電源開關(guān)，確認(rèn)合閘成功；二是帶電2min 后，啟動(dòng)空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)磁力耦合器，檢查空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)啟動(dòng)正常；三是檢查空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)入口直角關(guān)斷門、空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)出口直角關(guān)斷門聯(lián)動(dòng)開出；四是逐漸提升空預(yù)器防堵風(fēng)機(jī)磁力耦合器開度。開度調(diào)節(jié)啟動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行正常后，可手動(dòng)調(diào)節(jié)開度，使風(fēng)機(jī)在給定參數(shù)下工作。

4.2 防堵灰系統(tǒng)運(yùn)行策略

針對(duì)機(jī)組的調(diào)峰工況和空預(yù)器的堵塞速率的關(guān)系，防堵灰系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，需要根據(jù)不同時(shí)間調(diào)整轉(zhuǎn)速。

夏季工況時(shí)（每年4月15日至10月15日）。一是機(jī)組負(fù)荷450MW 以上時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速最低為650r/min；二是機(jī)組負(fù)荷450MW 以下時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速最低為750r/min。冬季工況（每年10月16日至次年4月14日），風(fēng)機(jī)運(yùn)行最低轉(zhuǎn)速為750r/min。如發(fā)現(xiàn)壓差上升，將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高至850r/min 以上運(yùn)行，并觀察空預(yù)器壓差變化情況，如壓差保持恒定，則保持該轉(zhuǎn)速運(yùn)行一段時(shí)間后適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速。

4.3 注意事項(xiàng)

一是由于系統(tǒng)配有磁力耦合器，為了運(yùn)行安全，應(yīng)盡量使風(fēng)機(jī)在開度調(diào)整狀態(tài)下工作運(yùn)行；二是風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的介質(zhì)為350℃熱風(fēng)，當(dāng)介質(zhì)溫度小于350℃時(shí)，介質(zhì)密度提高，造成風(fēng)機(jī)在相同轉(zhuǎn)速下做功增加，風(fēng)機(jī)電流值較高溫狀態(tài)下上升，此時(shí)，應(yīng)特別注意風(fēng)機(jī)電流值，防止風(fēng)機(jī)過流[4]。

風(fēng)量分切系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，是保證空預(yù)器乃至整個(gè)鍋爐系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的前提，所以其本身安全可靠地運(yùn)行是重中之重，不僅僅依靠系統(tǒng)本身的檢測(cè)，同時(shí)還需要管理人員日?，F(xiàn)場(chǎng)的檢查及維護(hù)，確保整套系統(tǒng)的正常穩(wěn)定的運(yùn)行。