1 000 MW鍋爐火檢冷卻風源系統改造

徐育偉

(國家電投集團協鑫濱海發電有限公司，江蘇鹽城 224500)

火檢冷卻風系統是燃煤鍋爐用來冷卻火焰監測探頭的重要系統。若不能正常提供火檢冷卻風，將會給機組的安全經濟運行帶來極大的威脅。為了保證機組的安全穩定運行，筆者通過對某電廠火檢冷卻風源系統進行改造，增加1路冷一次風至火檢冷卻風源母管，原火檢冷卻風機停機備用，以為火電機組提供參考。

1 存在問題

該電廠1 000 MW機組鍋爐的型號為HG3077/28.25/605/613-YM4，該鍋爐為超超臨界參數、變壓直流、單爐膛、一次再熱、平衡通風、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、采用八角反向雙切圓燃燒的П形鍋爐。

1.1 設備運行風險高

該電廠機組火檢冷卻風系統采用2臺火檢冷卻風機，1臺運行、1臺備用，就地吸風。火檢冷卻風機為離心式風機，電動機功率為22 kW，轉速為2 920 r/min，體積流量為6 500 m3/h。鍋爐火檢冷卻風的風量小，風機缺陷發生次數較多，風機在高溫環境下運行容易出現火檢探頭結焦或燒損的問題，使機組的安全經濟運行存在隱患。該電廠的鍋爐運行規程規定：當火檢冷卻風機全停或火檢冷卻風源母管壓力過低(小于3 kPa)時，鍋爐觸發主燃料跳閘(MFT)。由于檢修期間火檢冷卻風機電源接線可能存在錯誤，極易造成失電或設備主保護失靈等情況，引發不能正常提供火檢冷卻風進而導致鍋爐MFT。

1.2 設備可靠性差

火檢冷卻風機長周期運行，風機葉輪會發生葉片磨損、機械連接部位松動、地腳支撐剛性不足等問題，進而導致風機振動加劇。該電廠所處位置的每年4月至5月，空氣中會出現大量的楊絮。楊絮被吸附在火檢冷卻風機入口濾網，使火檢冷卻風機入口出現異物堵塞現象，導致風壓低，需要聯鎖啟動另外1臺火檢冷卻風機?；饳z冷卻風機長期運行，出口切換擋板密封部件破損，密封不嚴導致竄風，進而使備用風機發生倒轉。備用風機倒轉速度過快會發生無法正常啟動等故障?；饳z冷卻風機在長周期運行中可靠性較差。

1.3 設備經濟性低

該電廠1號、2號機組在正常運行時，火檢冷卻風機多次發生故障，需要對備用風機解除聯鎖備用，切斷備用風機電源，清理冷卻風機入口濾網等。這會給機組的正常安全穩定運行帶來一定風險，增加了檢修維護成本，并且火檢冷卻風機運行使廠用電率居高不下。

2 改造前調研

2.1 改造案例

通過對國內多家電廠進行調研，得出火檢冷卻風機的改造主要有以下幾種方式。

(1)A電廠改造示意圖見圖1。A電廠自冷一次風源母管水平引出1根Φ159×5(外徑為159 mm、厚度為5 mm)鋼管，再垂直向上越過A 磨煤機出口2根粉管后，將其水平引入火檢冷卻風機出口母管。在Φ159×5鋼管的垂直管段標高13 m處加裝1個閘閥，閘閥后加裝逆止閥；在2臺火檢冷卻風機出口各加裝1個逆止閥[1-2]。

圖1 A電廠改造示意圖

(2)B電廠改造示意圖見圖2。B電廠在鍋爐右側冷一次風源母管上接引DN200管道作為引入風源，并將其與原火檢冷卻風源母管通過切換擋板相連。從冷一次風源母管引出的風源管道上增加1個濾網，便于過濾雜質，保證火檢冷卻風的清潔度。濾網前后各設置1個插板閥；另外，在濾網旁路管路上設置1個插板閥[3]。

圖2 B電廠改造示意圖

(3)C電廠改造示意圖見圖3。C電廠火檢冷卻風的風源取風點為鍋爐標高12 m平臺冷一次風至微油助燃風管道，改造新增的風管采用與火檢冷卻風源母管相同的管道，同時在管道上增加閘閥和逆止閥。在原火檢冷卻風機出口母管上加裝閘閥和逆止閥。由于逆止閥經常損壞，為便于在線更換或維修，2路管道上的逆止閥前后均裝有隔離閥?？紤]到冷一次風為室外取風，風源較為干凈，如果增加濾網需要增設旁路，使系統復雜化，因此新裝管路未增加濾網[4]。

圖3 C電廠改造示意圖

2.2 優劣分析

A電廠的改造方案較為簡單，能夠實現風源的基本功能，未考慮火檢冷卻風對風源潔凈度的要求，未在管路上加裝濾網，長時間運行后火檢探頭可能會有堵塞的風險。

B電廠的改造方案是將冷一次風引入原火檢冷卻風機出口母管，能滿足使用功能。冷一次風和火檢冷卻風共用1根母管，冷一次風源與火檢冷卻風源無法自由切換，同時無法在線檢修火檢冷卻風機。

C電廠的設計方案中新增的風源管道尺寸與原火檢冷卻風源母管尺寸相同，閥門可以通用，便于檢修，但是自動化程度較低，需要人工操作。

3個電廠改造方案的優劣分析見表1。

表1 3個電廠改方案的優劣分析

3 改造方案

3.1 具體改造方案

該電廠的改造要求是既要保證新增風源的潔凈度能夠滿足火檢冷卻風的要求，又要使新增的冷一次風源與原火檢冷卻風源獨立設置，同時要使2種風源能夠互為備用，并且還要實現2種風源的遠程操作。圖4為火檢冷卻風源系統改造圖。

圖4 火檢冷卻風源系統改造圖

為實現以上功能，參考其他電廠的改造經驗并結合現場實際位置和設備運行狀況，最后采用的改造方案為：

(1)將火檢冷卻風源從擴建端側冷一次風源母管引出，與原火檢冷卻風源母管連接，只有在啟停機的情況下，使用火檢冷卻風機。機組正常運行過程中使用冷一次風作為冷卻風，原火檢冷卻風機停備。

(2)用Φ219×8(外徑為219 mm、厚度為8 mm)鋼管制作新增的冷一次風管道，將其與原火檢冷卻風機出口母管相連接。

(3)在原火檢冷卻風出口母管加裝手動閥(常開狀態)，并且在手動閥前加裝手動蝶閥，防止機組啟停時發生搶風現象；在原火檢冷卻風出口母管手動閥后加裝隔離閥，防止火檢冷卻風機停運后倒轉。

(4)為保證冷一次風的清潔度，在冷一次風引出口處加裝濾網(見圖5)。濾網前加裝手動排污管道，反吹掃濾網后以進行排污。

圖5 過濾結構

(5)機組點火前啟動火檢冷卻風機，將2臺一次風機運行且一次風機出口壓力大于7 kPa作為火檢冷卻風源向冷一次風源切換的條件。

3.2 控制邏輯說明

(1)機組啟動前，運行人員手動啟動火檢冷卻風機。

(2)將火檢冷卻風源切換為冷一次風源的條件是至少1臺火檢冷卻風機運行。

(3)機組正常運行后，運行人員投入火檢冷卻風機和冷一次風源聯鎖切換按鈕。

(4)任意1臺火檢冷卻風機運行時，聯鎖打開火檢冷卻風機出口氣動閥。2臺火檢冷卻風機全停時，聯鎖關閉火檢冷卻風出口母管氣動閥。

(5)火檢冷卻風源從火檢冷卻風機風源切換至冷一次風源的條件為：爐膛煙氣溫度低于50 ℃；火檢冷卻風源母管壓力大于8 kPa且冷一次風至火檢冷卻風母管出口氣動閥保持開啟狀態。以上2個條件滿足其中1個即可。

(6)火檢冷卻風源喪失時主機保護控制策略為：火檢冷卻母管壓力低于3 kPa延時10 min觸發MFT；一次風機和火檢冷卻風機全停，所有冷卻風源喪失，延時10 s觸發MFT。

4 改造效果

在1號、2號機組臨時停機期間，分別對1號、2號機組鍋爐火檢冷卻風源進行改造。改造后分別在500 MW、600 MW、700 MW、800 MW、900 MW、1 000 MW負荷進行風源切換試驗。表2為1號、2號機組火檢冷卻風源系統改造后的運行參數。

由表2可得：改造后1號、2號機組火檢冷卻風源壓力最低為8.38 kPa，濾網前后壓差最高為0.48 kPa，可以保證機組安全運行。

表2 1、2號機組火檢冷卻風源系統改造后的運行參數

在保證冷卻風源壓力的情況下，解決了火檢探頭高溫運行下結焦、燒損的問題，并且減輕了火檢冷卻風機濾網定期清理的工作，節約檢修費用，在節能降耗的同時可以提高機組安全性[5]。

5 改造評價

5.1 技術創新

(1)該電廠的改造方案施工成本低、施工方便，可保障設備安全運行、提高生產效率，同時減少維護火檢冷卻風機的工作量。

(2)該電廠的改造方案實用性較強，適用于各種鍋爐火檢冷卻風源系統改造。

(3)設計了一種濾網可拆卸清洗的濾網，并將其安裝在冷一次風源母管上，可解決火檢冷卻風管道異物堵塞的問題。

5.2 經濟性和安全性

(1)通過將原火檢冷卻風源系統與新加裝的冷一次風源系統并聯，使2套系統互為備用，消除了火檢冷卻風機存在隱患時無法備用的風險，節約檢修費用，在節能降耗的同時可以提高機組安全性。

(2)目前，國內大部分電廠鍋爐火檢冷卻風源由獨立的2臺火檢冷卻風機提供。該電廠的改造方案適用于所有配置火檢冷卻風機的電廠，并且改造費用低。改造火檢冷卻風源系統后，原火檢冷卻風機在機組正常運行期間停運。以該電廠為例，火檢冷卻風機電動機功率為22 kW，度電成本按照0.5元/(kW·h)計算，每年可節省電費96 360元，經濟效益顯著[6]。

6 結語

對某電廠火檢冷卻風源系統進行改造，達到了預期的改造效果，并且改造方案結構簡單、投資費用低，可消除運行過程中因火檢冷卻風機故障帶來的安全隱患。改造后原火檢冷卻風機可停運，節約風機運行能耗，同時降低周圍環境噪聲?；饳z冷卻風源系統的改造對火電廠的綠色、節能、環保、安全運行等有重要的意義。