1000 MW機組火檢冷卻風系統改造

顧小楠，陳智會

（銅山華潤電力有限公司，江蘇徐州 221000）

1 系統簡介

銅山華潤電力有限公司2×1000 MW機組的鍋爐，為引進德國ALSTOM公司1000 MW超超臨界塔式鍋爐技術的基礎上，結合上海鍋爐廠有限公司燃用煙煤的經驗進行設計的超超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛塔式布置、四角切向燃燒、擺動噴嘴調溫、平衡通風、全鋼架懸吊結構、露天布置、采用機械刮板撈渣機固態排渣的鍋爐。

鍋爐配置6臺ZGM133N中速磨煤機。每臺磨煤機對應提供2層燃燒器所需的煤粉。鍋爐還配置了6層共24支輕油槍，采用簡單機械霧化方式，燃油容量按15%MCR（Maximum Con-tinuous Rating，最大連續工況）負荷設計。鍋爐燃燒器BI，BII（對應B磨）安裝有點火和低負荷穩燃作用的微油點火燃燒器，共計 8 套[1]。

2 火檢冷卻風系統

火檢冷卻風系統為鍋爐的煤燃燒器、油燃燒器的火檢探頭提供冷卻風，保證火檢探頭不被高溫煙氣損壞，正常監視火焰情況，提供正確的鍋爐內部燃燒信息。

2.1 火檢探頭

火檢設備選用FORNEY公司的UNIFLAME型探頭，采用固態紅外、紫外和雙通道傳感器，可以檢測單燃燒器和多燃燒器目標火焰的有無。該火檢探頭對冷卻風源的要求為清潔干燥的冷風。同時要保證冷卻風流量>4 SCFM（Standard Cubic Foot per Minute，標準立方英尺每分鐘）（113 L/min），當溫度接近探頭操作溫度的上限，或使用不潔、含塵燃料時所需冷卻風流量為15 SCFM（425 L/min），冷卻風壓力應適當超過鍋爐或風箱的壓力，冷卻風溫度為（-40～65）℃。

2.2 火檢冷卻風機

火檢冷卻風由2臺功率相同的火檢冷卻風機提供，正常運行時為1臺運行、1臺備用，為鍋爐56支火檢探頭提供火檢冷卻風。

2.3 火檢相關的保護邏輯

正常運行中維持火檢風機出口母管壓力逸6 kPa，出口母管風壓<5.6 kPa時報警并聯啟備用火檢風機。當出口母管風壓<3.23 kPa延時120 s，或2臺火檢冷卻風機全停延時100 s發“火檢冷卻風喪失”信號。“火檢冷卻風喪失”或者失去全部火焰時，觸發鍋爐MFT（Master Fuel Trip，主燃料跳閘）。

3 火檢冷卻風系統存在的問題

3.1 火檢冷卻風機的設備可靠性

火檢冷卻風機長時間運行，設備可靠性較差：運行中曾出現過一臺火檢冷卻風機振動大，無法正常運行，僅能做緊急備用，長時間單臺火檢冷卻風機持續運行，沒有備用風源的情況；也曾出現過大風天氣雜物堵住火檢冷卻風機入口造成火檢冷卻風母管風壓低報警的情況；嚴重時出現過由于電纜故障造成2臺火檢冷卻風機均無法啟動而觸發MFT的事件。

3.2 運行經濟性

火檢冷卻風機長期運行，存在較高的維護費用。正常運行中，經常發生火檢冷卻風機入口濾網堵塞的情況，在空氣中存在大量楊絮柳絮的季節濾網堵塞更是頻繁發生，需要經常性隔離一臺火檢冷卻風機進行清理，給日常工作增加了不必要的風險和額外的維護費用。正常運行時如果能停用火檢冷卻風機改用冷一次風作為風源能降低廠用電，減少設備的維護費用。

4 改造方案

由冷一次風系統接一路管道至火檢冷卻風母管替代火檢冷卻風機，作為火檢冷卻風風源。正常運行時由冷一次風提供火檢冷卻風。在機組啟停及一次風系統異常時由火檢冷卻風機提供火檢冷卻風，達到機組穩定運行的目的。

4.1 可行性分析

冷一次風母管壓力隨負荷變化而變化，一般控制>9.5 kPa，大于火檢冷卻風的正常運行要求值（6 kPa）和鍋爐或風箱的壓力。

正常運行時冷一次風溫度一般在34℃左右，夏季溫度最高值55℃，滿足火檢探頭需求的冷卻風溫度范圍為（-40～65）℃。

一次風機設計為2臺PAF型動葉可調軸流式一次風機，BMCR（Boiler Maximum Continuous Rating，鍋爐最大連續蒸發量）工況下，單臺風機進口溫度20℃時，風壓16.1 kPa，風機進口流量為5 946 000 L/min。

每臺磨的最大通風量為1 891 000 L/min，密封風量為138 900 L/min[2]。

按照火檢冷卻探頭需要的最大冷卻風量計算，56只火檢探頭需要的總風量為23 800 L/min。一次風與火檢冷卻風參數對比見表1。

表1 一次風與火檢冷卻風參數對比表

正常運行中按5臺磨運行計算，磨煤機所需的總風量和密封風量分別占一次風總量的79.5%和5.8%。火檢冷卻風僅占一次風總量的0.2%。可以看出，富余的一次風量足以滿足火檢冷卻風的需求，且不會對一次風產生影響。

4.2 改造方案

在鍋爐右側冷一次風母管上接引DN200管道作為掃描風源，與原火檢冷卻風母管通過切換擋板相連。引自冷一次風母管的風源增加濾網1個，便于過濾雜質，保證火檢冷卻風的清潔度。濾網前后設有前后插板閥各1個，另設有濾網旁路插板閥1個（圖 1）。

4.3 改造后的運行方式

（1）機組啟動前，啟動任一臺火檢冷卻風機，關閉冷一次風母管至火檢冷卻風母管濾網前后手動門、旁路門。2臺一次風機啟動正常，一次風壓高于8 kPa時，開啟冷一次風母管至火檢冷卻風母管濾網前后手動門，保持旁路門關閉，火檢冷卻風風壓正常后停運火檢冷卻風機。

（2）機組正常運行時火檢冷卻風源為冷一次風母管接帶。火檢冷卻風機聯鎖投入，2臺火檢冷卻風機主輔備用投入。

（3）機組停運前啟動任意一臺火檢冷卻風機，投入風機聯鎖，將火檢冷卻風切至火檢冷卻風機帶。關閉冷一次風母管至火檢冷卻風母管濾網前后手動門、旁路門，保證火檢冷卻風壓躍8 kPa。

（4）一次風壓快速下降時，立即確認火檢冷卻風機聯鎖啟動，否則手動啟動，保證火檢冷卻風壓>8 kPa。

圖1 改造后火檢冷卻風源系統

5 控制邏輯的改進

（1）火檢冷卻風機設有聯鎖和主輔備用。

（2）聯鎖已投入且出口母管風壓低（臆5600 Pa）延遲2 s，且主輔備用已投時聯啟主備用風機。

（3）聯鎖和主輔備用已投時，主備用啟動指令發出延時15 s且出口母管風壓低信號（臆5600 Pa）仍在；或者主備用啟動失敗且出口母管風壓低信號（臆5600 Pa）仍在時聯鎖啟動輔備用。

（4）聯鎖投入，主輔電機未投入，出口母管壓力低時聯鎖啟動兩臺風機。

（5）MFT條件中“火檢冷卻風喪失”內容修改為火檢冷卻風壓力低低（臆3230 Pa），延時 100 s（三取二）。

6 改造效果

（1）火檢冷卻風系統改造后由冷一次風作為火檢冷卻風的風源，原有的兩臺火檢冷卻風機作為火檢冷卻風的備用風源，大大提高了火檢冷卻風系統運行的可靠性和安全性。

（2）冷一次風壓相對較高，用冷一次風作為火檢冷卻風的風源增強了火檢探頭的冷卻效果，降低了火檢探頭的故障率。

（3）正常運行中火檢冷卻風機處于備用狀態，降低了廠用電，同時降低了火檢冷卻風機的檢修維護成本。

火檢冷卻風機電機功率為11 kW，常年保持1臺火檢冷卻風機運行，系統改造后2臺機組每年可以節約廠用電192 720 kW·h。按上網電價0.4元人民幣/（kW·h）計算，2臺機組每年可節省77 088元人民幣的電費以及額外的設備維護費用。

7 結束語

此次對火檢冷卻風系統的改造結構簡單，投資少、見效快，消除了運行過程中因火檢冷卻風機故障帶來的安全隱患，火檢探頭的使用壽命延長，機組運行的穩定性和安全性提高，經濟效℃明顯，完全符合安全節能的理念，達到了改造的預期效果。