空預器風量分切防堵灰系統運行策略研究

國家電投集團江西電力有限公司景德鎮發電廠 吳 濤 賀宇清 劉元德 傅文才

北京華能達電力技術應用有限責任公司 梁未斌

隨著“碳達峰”和“碳中和”目標的提出，國家對水電、風電、光伏等新型清潔能源大力發展，但新型能源受環境的影響較大，當水量充足、風速合適，光照強烈時，新能源滿足需求，反之，遇到枯水期、無風、無光照的情況，則不能保證持續發電，此時需要火電進行補充。因此，造就火電頻繁地進行調峰以滿足用電的需求。頻繁及深度調峰，對鍋爐及附屬設備提出了更高的要求，尤其對空預器的影響較大，造成空預器堵灰嚴重。為確保鍋爐不同負荷下安全問題，對空預器進行風量分切技術改造，同時對風量分切技術改造系統本身安全可靠地運行提出更高的要求。

1 鍋爐概況

江西某發電廠機組為660MW 超超臨界參數變壓運行直流鍋爐，采用П 型布置、單爐膛、四墻切圓燃燒方式，設計煤種為淮南煤與樂平煤5∶5進行混煤。每臺鍋爐布置兩臺美國API 技術設計制造的半模式、雙密封、三分倉、回轉式空氣預熱器，型號為32－VI（T）－1800－QMR，轉子直徑為φ13494mm，傳熱元件總高度1800mm，蓄熱元件為兩層，高溫段900mm，低溫段900mm。

空預器在平時運行過程中存在空預器壓差高的問題，特別是在機組調峰過程中，由于降負荷會出現空預器壓差突然升高的情況，嚴重影響機組的安全穩定運行，同時導致廠用電率升高，并且對機組的經濟性也造成了惡劣的影響。為了保證機組的安全穩定運行，并進一步提高機組運行的經濟性，須對空預器進行防堵灰改造。

2 風量分切防堵灰技術原理

空預器風量分切防堵灰技術是面向空預器的堵塞機理進行針對性解決的方案，如圖1所示，空預器在冷端溫度為最低，直接轉至煙氣側時，冷端溫度在酸結露區內容易發生低溫結露，風量分切防堵灰技術采用為針對性加熱方式，在蓄熱元件轉至煙氣側之前，提高該點的溫度，使冷端溫度最低點高于酸結露點，避開酸結露區，避免低溫結露[1]。

圖1 空預器風量分切防堵灰技術機理

3 風量分切系統設備運行

3.1 設備運行參數

以江西某電廠為例，風機運行額定轉速為980r/min，風機設計風量為170000m3/h，正常運行時，風機運行參數通過磁力耦合器調節，輸出4-20mA信號，風機額定電流23.3A。

3.2 準備工作

一是所有設備均已安裝完畢，經過精調并達到技術文件和相關驗收規范技術要求；二是施工現場必須清理干凈，不得有雜物和粉塵以及噪聲較大作業；三是設備周圍的垃圾雜物清除干凈，腳手架拆除，有關通道應平整和暢通；四是設備試轉現場照明充足，并有必要的通信設施；五是試轉現場附近嚴禁易燃、易爆物品擺放，并有完整的消防設施；六是空預器已調試完畢，具備試運條件；七是風機進風口的軸向插入深度和徑向間隙均符合要求，風機的聯軸器同心度均在規定的誤差以內；八是空預器防堵循環風機電機冷卻風機接線完好，外殼無松動；九是風機、磁力耦合器、電機、軸承已經清洗完畢，并加入了規定的油脂。

十是所有冷卻水管進出口應暢通無堵塞現象，水源已接通，具備冷卻條件，閥門已關閉；十一是所有閥門處于開啟/關閉狀態（不影響機組正常運行）；十二是測溫、測振速儀表裝置應靈敏可靠，并已經過校驗，且已安裝完畢，處于待機狀態；十三是電氣控制裝置靈活可靠，電氣保護裝置安裝調整完畢且可靠，電氣聯鎖、互鎖裝置可靠；十四是所有風機、磁力耦合器地腳螺栓及其所有緊固件均已緊固，并已經過仔細檢查無松動現象；十五是空預器防堵循環風機6kV 開關柜內電纜接地刀閘確在“分閘”位置；十六是空預器防堵循環風機控制電源開關在“隔離”位置；十八是空預器防堵循環風機電機絕緣合格；十九是空預器防堵循環風機電機冷卻風扇電機絕緣合格；二十是檢查磁力耦合器，將開度調整至30%；二十一是控制室與試運設備之間通訊設施齊全，達到正常通訊的需求。

3.3 熱態運行

投運節點：在機組并網時，開始投運防堵灰系統。一是防堵灰系統運行之前，檢查軸承箱進、回水管閥門已全部在開啟狀態；二是打開循環風機入口閥門；三是點擊風機啟動按鈕；四是打開循環風機入口閥門，將磁力耦合器開度逐漸提升到30%開度；五是觀察各個設備是否依次進行相關指令動作，若發現動作不一致，則做相關記錄，必要時緊急停止，檢查信號線及邏輯組態，排查問題后重新啟動程序調試；六是觀察轉速，是否與設定值相同。

七是觀察風機運行狀態；八是用聽棒檢查前后軸承座和風機運轉聲音是否正常，有無劇烈振動和撞擊等不正常現象；九是觀測電機的運轉電流變化，并記錄觀測值；十是記錄滿負荷運行狀態參數，包括電流、壓差等數據；十一是滿負荷運行2h，觀察風機運行狀態，記錄軸承溫度等數據，風機軸承溫度最大值應低于80℃，電機軸承溫度最大值應低于90℃，線圈溫度最大值應低于110℃；十二是觀察管道全程有無漏點，觀察熱膨脹變形，測量保溫外表面溫度；十三是待機組運行正式并網運行后，根據負載調節磁力耦合器；十四是空預器防堵灰系統應保證長時間穩定運行，非必要狀態不建議停止防堵灰系統。

3.4 停車

緩慢關閉空預器循環風機進口閥門，風機運行10min 后，停運風機，關閉空預器出口閥門。需要注意的是：防堵灰系統正常投運后停機時，室內溫度小于5℃時，需關閉軸承箱進、回水總閥門并將進、回水管及軸承箱內部水排凈。

3.5 遠程控制

一是現場檢查，本系統各設備處于正常狀態，無檢修、故障等異常情況；二是確認風機處于遠程操作狀態；三是至現場A 側循環風機進口、出口閥門處，確認閥門現場/遠程旋鈕，位于遠程位置；四是在組態畫面上操作，打開循環風機入口閥門；五是啟動風機，打開出口閥門；六是將磁力耦合器輸出30%開度；七是觀察電氣運行狀態是否正確；八是經過數秒后觀察風機進口、出口電動閥狀態，是否打開；九是觀察電機反饋轉速和反饋電流是否正常；十是若關閉風機，在畫面上點擊關閉風機，并數秒后觀察進口、出口閥門狀態，是否關閉。

3.6 就地操作

若特殊原因需要操作人員就地操作。需依據廠內相關規程，通知相關部門確認后，可進行就地操作。就地操作時，遠程操作人員配合觀察組態數據。

一是操作人員至6kV 配電室內，空預器防堵灰循環風機開關柜前；二是將空預器防堵灰循環風機開關柜門上就地/遠程旋鈕，扭至就地位置；三是至現場循環風機進口、出口閥門處，將閥門現場/遠程旋鈕，扭至現場位置；四是在空預器防堵灰循環風機開關柜前，按下合閘按鈕；五是觀察空預器防堵灰循環風機開關柜上電流狀態；六是至現場循環風機進口、出口閥門處，撥動打開按鈕，將進口、出口閥門打開；七是在現場磁力耦合器執行器上按▲鍵提升轉速，提升至900r/min；八是至現場空預器防堵灰循環風機處，確認風機運行狀態；九是若關閉空預器防堵灰循環風機，在空預器防堵灰風機開關柜上，按分閘鍵[2]。

3.7 就地操作切換至遠程操作

一是確認空預器防堵灰循環風機、閥門已關閉；二是操作人員至空預器防堵灰循環風機開關柜前；三是在開關柜上，切換至遠程操作狀態；四是至現場循環風機進口、出口閥門處，將閥門現場/遠程旋鈕，扭至遠程位置。

3.8 報警及緊急停機

在設備運行過程中，需對關鍵設備進行實時監控，設定了異常狀態下報警、停機（見表1）。

表1 控制策略

4 設備運行

4.1 設備啟動

4.1.1 啟動前檢查

一是檢查并確認空預器及防堵灰風道中無人，人孔門已經關閉，人孔門緊固螺栓無松動；二是檢查風機轉動機械保護罩，并能起到保護作用；三是檢查風機各部位的間隙尺寸，轉動部分與固定部分有無剮蹭及碰撞現象；四是檢查空預器防堵系統各管道連接完好，保溫層無脫落，各溫度、壓差測點完好，無松脫落；五是所有風機地腳螺栓及其所有緊固件均已緊固，并已經過仔細檢查無松動現象；六是檢查風機轉動機械周圍無雜物；七是空預器防堵風機電機冷卻風機接線完好，外殼無松動[3]。

八是檢查風機軸承潤滑油位是否正常，油質合格；九是檢查磁力耦合器電纜接線緊固無松動；十是檢查空預器防堵風機6kV 開關柜內電纜接地刀閘確在“分閘”位置；十一是檢查空預器防堵風機控制電源開關在“隔離”位置；十二是檢查空預器防堵風機電機冷卻風扇電源380V 開關在“隔離”位置；十三是檢測空預器防堵風機電機絕緣合格；十四是檢測空預器防堵風機電機冷卻風扇電機絕緣合格；十五是空預器防堵風機進出口門處于關閉狀態；十六是檢查空預器防堵風機系統測溫裝置靈敏可靠，DCS 上指示正常。

4.1.2 系統啟動

磁力耦合器啟動。一是合上6kV 電源開關，確認合閘成功；二是帶電2min 后，啟動空預器防堵風機磁力耦合器，檢查空預器防堵風機啟動正常；三是檢查空預器防堵風機入口直角關斷門、空預器防堵風機出口直角關斷門聯動開出；四是逐漸提升空預器防堵風機磁力耦合器開度。開度調節啟動。當系統運行正常后，可手動調節開度，使風機在給定參數下工作。

4.2 防堵灰系統運行策略

針對機組的調峰工況和空預器的堵塞速率的關系，防堵灰系統在運行時，需要根據不同時間調整轉速。

夏季工況時（每年4月15日至10月15日）。一是機組負荷450MW 以上時，風機轉速最低為650r/min；二是機組負荷450MW 以下時，風機轉速最低為750r/min。冬季工況（每年10月16日至次年4月14日），風機運行最低轉速為750r/min。如發現壓差上升，將風機轉速提高至850r/min 以上運行，并觀察空預器壓差變化情況，如壓差保持恒定，則保持該轉速運行一段時間后適當降低轉速。

4.3 注意事項

一是由于系統配有磁力耦合器，為了運行安全，應盡量使風機在開度調整狀態下工作運行；二是風機設計時的介質為350℃熱風，當介質溫度小于350℃時，介質密度提高，造成風機在相同轉速下做功增加，風機電流值較高溫狀態下上升，此時，應特別注意風機電流值，防止風機過流[4]。

風量分切系統安全穩定運行，是保證空預器乃至整個鍋爐系統長期穩定運行的前提，所以其本身安全可靠地運行是重中之重，不僅僅依靠系統本身的檢測，同時還需要管理人員日常現場的檢查及維護，確保整套系統的正常穩定的運行。