煙道旁路擋板對(duì)爐膛負(fù)壓及煙道壓力的影響

裴俊峰，吳 偉

（華能沁北發(fā)電有限責(zé)任公司，河南省 濟(jì)源市，454662）

0 引言

華能沁北電廠共有4臺(tái)600 MW的超臨界直流燃煤鍋爐發(fā)電機(jī)組，其中一期2臺(tái)機(jī)組為煙氣脫硫（flue gas desulfurization，F(xiàn)GD）改造工程，二期2臺(tái)機(jī)組主機(jī)與脫硫系統(tǒng)同步投產(chǎn)。4臺(tái)機(jī)組均采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝、1爐1塔，脫硫率不小于95%，每套煙氣脫硫裝置的出力在鍋爐BMCR工況的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，最小可調(diào)能力與單臺(tái)爐不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷（即30%BMCR工況，燃用設(shè)計(jì)煤種）相適應(yīng)；4套脫硫系統(tǒng)均于2008年順利通過168 h試運(yùn)。在脫硫系統(tǒng)調(diào)試過程中，為了掌握脫硫系統(tǒng)的投運(yùn)對(duì)主機(jī)鍋爐設(shè)備的影響，在鍋爐冷態(tài)方式下進(jìn)行了旁路擋板關(guān)閉試驗(yàn)。

1 系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖及主要設(shè)備規(guī)范

脫硫系統(tǒng)煙氣流程如圖1所示。

主機(jī)及脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備規(guī)范如下。

（1）鍋爐。型式：超臨界直流爐；最大連續(xù)蒸發(fā)量：1900 t/h；鍋爐排煙溫度（空預(yù)器出口）：115℃；每臺(tái)爐實(shí)際耗煤量：237.6 t/h，鍋爐不完全燃燒熱損失：2.7%。

（2）除塵器。每臺(tái)爐配2臺(tái)靜電除塵器，除塵效率為99.7%，引風(fēng)機(jī)出口粉塵濃度為72.0 mg/m3。

（3）引風(fēng)機(jī)。型式：靜調(diào)軸流；數(shù)量：2臺(tái)；風(fēng)量（BMCR工況）：438.7 m3/s；風(fēng)壓（BMCR工況）：4430 Pa；電動(dòng)機(jī)功率：3300 kW；過量空氣系數(shù)：1.415。

（4）增壓風(fēng)機(jī)。型式：動(dòng)調(diào)；數(shù)量：1爐1臺(tái)；設(shè)計(jì)流量：2206800 m3/h；全壓：3500 Pa；入口壓力：0 Pa；轉(zhuǎn)速：745 r/min；風(fēng)機(jī)效率（110%負(fù)荷）：85.5%；風(fēng)機(jī)效率（100%負(fù)荷）：88%；風(fēng)機(jī)效率（75%負(fù)荷）：86.8%；100%負(fù)荷聯(lián)軸器處功耗：4152 kW。

（5）回轉(zhuǎn)式煙氣再熱器（gas-gas heater，GGH）。防泄漏密封風(fēng)機(jī)軸功率（軸處）：185 kW；總泄漏量（未處理煙氣→處理后煙氣）：1%（設(shè)計(jì)點(diǎn)）；原煙氣溫度（設(shè)計(jì)/最低穩(wěn)燃負(fù)荷）：115℃/98℃；凈煙氣溫度（設(shè)計(jì)/最低穩(wěn)燃負(fù)荷）：42.4℃/37.5℃；換熱器煙氣阻力（原煙氣側(cè)/凈煙氣側(cè)）：480 Pa/420 Pa。

（6）煙囪。高度：210 m；出口內(nèi)徑：9500 mm；型式：?jiǎn)喂苁健?/p>

2 試驗(yàn)工況

機(jī)組檢修結(jié)束后，在機(jī)組準(zhǔn)備正常啟動(dòng)前進(jìn)行鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)和脫硫煙風(fēng)系統(tǒng)的冷態(tài)試驗(yàn)。在煙道旁路擋板開啟的情況下，鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)2臺(tái)引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行，控制爐膛負(fù)壓在-100 Pa左右，投入引風(fēng)機(jī)自動(dòng)。逐漸開啟2臺(tái)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉至送風(fēng)機(jī)出力最大（不超過額定出力），模擬鍋爐600 MW運(yùn)行工況（由于是冷態(tài)試驗(yàn)，實(shí)際送風(fēng)機(jī)出力最大時(shí)風(fēng)量仍小于鍋爐600 MW運(yùn)行時(shí)的煙氣量）。正常后啟動(dòng)GGH運(yùn)行，啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)，投入脫硫系統(tǒng)，增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉投入自動(dòng)控制,設(shè)定增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓跟蹤設(shè)定值為-200 Pa。由于煙氣為冷態(tài)空氣，因此只需要運(yùn)行1臺(tái)漿液循環(huán)泵或不啟動(dòng)漿液循環(huán)泵。

試驗(yàn)期間投入主機(jī)爐膛壓力高高（+3000 Pa）跳閘送風(fēng)機(jī)和爐膛壓力低低（-3000 Pa）跳閘引風(fēng)機(jī)保護(hù)，投入爐膛壓力高高（+3000 Pa）及主燃料跳閘（main fuel trip，MFT）和爐膛壓力低低（-3000 Pa）及MFT增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)；投入單側(cè)引風(fēng)機(jī)跳閘對(duì)應(yīng)側(cè)送風(fēng)機(jī)跳閘保護(hù)；投入下列脫硫系統(tǒng)旁路擋板門相關(guān)連鎖保護(hù)：

（1）增壓風(fēng)機(jī)停止，快開旁路擋板。

（2）增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓高于+500 Pa，快開旁路擋板。

（3）增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓低于-800 Pa，快開旁路擋板。

（4）原煙氣擋板門開位置消失，快開旁路擋板。

（5）凈煙氣擋板門開位置消失，快開旁路擋板。

（6）鍋爐MFT動(dòng)作，快開旁路擋板。

3 試驗(yàn)及分析

3.1 關(guān)閉旁路擋板對(duì)鍋爐負(fù)壓的影響

機(jī)組和脫硫系統(tǒng)模擬正常運(yùn)行方式后，逐步關(guān)閉2段式擋板中的調(diào)節(jié)擋板（下?lián)醢澹^察鍋爐負(fù)壓、增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的跟蹤情況。全關(guān)調(diào)節(jié)擋板后維持運(yùn)行10 min，打開調(diào)節(jié)擋板（下?lián)醢澹_認(rèn)調(diào)節(jié)擋板（下?lián)醢澹┐蜷_后，關(guān)閉上擋板（全開、全關(guān)不具備調(diào)節(jié)功能），在關(guān)閉過程中注意觀察鍋爐負(fù)壓、增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的跟蹤情況。當(dāng)上擋板關(guān)閉機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行后，逐步關(guān)閉調(diào)節(jié)擋板（下?lián)醢澹^察鍋爐負(fù)壓、增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的跟蹤情況，在關(guān)閉過程中注意檢查GGH運(yùn)行情況及增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，防止增壓風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振或失速現(xiàn)象。如全部設(shè)備參數(shù)運(yùn)行正常，全部關(guān)閉旁路擋板運(yùn)行，并記錄各項(xiàng)參數(shù)后維持此狀態(tài)運(yùn)行。此階段主要運(yùn)行參數(shù)如表1。

表1 關(guān)閉旁路擋板階段機(jī)組運(yùn)行參數(shù)Tab.1 Operation parameters under simulated operation

試驗(yàn)結(jié)論：冷態(tài)條件下關(guān)閉1段擋板對(duì)鍋爐及脫硫沒有任何影響，增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉能夠自動(dòng)跟蹤增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓設(shè)定值，在全關(guān)旁路擋板時(shí)應(yīng)該先關(guān)閉全開、全關(guān)擋板，然后緩慢關(guān)閉調(diào)節(jié)擋板，特別是關(guān)閉速度對(duì)增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓影響較大，出現(xiàn)關(guān)閉過快造成增壓風(fēng)機(jī)入口壓力出現(xiàn)波動(dòng)，從而造成增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓波動(dòng)到保護(hù)值（+500 Pa，-800 Pa）后旁路擋板動(dòng)作快開，因此，應(yīng)該根據(jù)入口壓力變化情況緩慢關(guān)閉調(diào)節(jié)擋板，保證增壓風(fēng)機(jī)入口壓力不至于波動(dòng)太快。但無(wú)論擋板關(guān)閉快慢，在試驗(yàn)過程中爐膛壓力沒有明顯波動(dòng)。全關(guān)擋板后脫硫增壓風(fēng)機(jī)能夠自動(dòng)跟蹤增壓風(fēng)機(jī)入口壓力，跟蹤過程爐膛壓力無(wú)明顯變化。

3.2 機(jī)組增減負(fù)荷對(duì)增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉跟蹤能力的影響

脫硫旁路擋板全部關(guān)閉后，按5%設(shè)置輸入階躍降低送風(fēng)機(jī)出力，觀察鍋爐負(fù)壓、增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的跟蹤情況，并記錄各項(xiàng)參數(shù)。如5%階躍擾動(dòng)跟蹤正常，將擾動(dòng)幅度增加至10%進(jìn)行試驗(yàn)，如試驗(yàn)正常逐步增加擾動(dòng)幅度至50%，記錄各項(xiàng)參數(shù)。

試驗(yàn)結(jié)論：機(jī)組正常加、減負(fù)荷和快速加、減負(fù)荷，脫硫增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)跟蹤正常，爐膛壓力無(wú)明顯變化，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力出現(xiàn)波動(dòng)，但增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉跟蹤后增壓風(fēng)機(jī)入口壓力迅速恢復(fù)正常。此階段主要運(yùn)行數(shù)據(jù)如表2所示。

3.3 機(jī)組送風(fēng)機(jī)跳閘對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響

上述試驗(yàn)正常后，爐膛負(fù)壓、增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓跟蹤正常，調(diào)整送風(fēng)機(jī)出力至最大，穩(wěn)定10 min后事故按鈕跳閘1臺(tái)送風(fēng)機(jī)。觀察爐膛負(fù)壓、增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的跟蹤情況，并記錄各項(xiàng)參數(shù)，見表3。

表2 機(jī)組增減負(fù)荷階段的運(yùn)行參數(shù)Tab.2 Operation parameters under test

表3 機(jī)組送風(fēng)機(jī)跳閘階段的運(yùn)行參數(shù)Tab.3 Operation parameters after test becomes normal

試驗(yàn)結(jié)論：機(jī)組送風(fēng)機(jī)跳閘后，增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉跟蹤不及時(shí)，造成增壓風(fēng)機(jī)入口壓力超過-800 Pa，旁路擋板保護(hù)打開，爐膛壓力波動(dòng)正常。

3.4 機(jī)組引風(fēng)機(jī)跳閘對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響

送風(fēng)機(jī)事故按鈕試驗(yàn)結(jié)束，重新啟動(dòng)機(jī)組跳閘送風(fēng)機(jī)，恢復(fù)試驗(yàn)工況，將2臺(tái)送風(fēng)機(jī)出力調(diào)整至最大，穩(wěn)定10 min后事故按鈕跳閘1臺(tái)引風(fēng)機(jī)，檢查對(duì)應(yīng)側(cè)送風(fēng)機(jī)跳閘。觀察爐膛負(fù)壓、增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的跟蹤情況及各項(xiàng)參數(shù)是否正常。

試驗(yàn)結(jié)論：機(jī)組引風(fēng)機(jī)跳閘后，增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉跟蹤正常，爐膛壓力波動(dòng)正常。

3.5 增壓風(fēng)機(jī)入口正壓對(duì)鍋爐的影響

手動(dòng)關(guān)小增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，將增壓風(fēng)機(jī)入口壓力保護(hù)調(diào)至+500 Pa，當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)入口壓力超過+500 Pa時(shí)，旁路擋板及時(shí)開啟，鍋爐壓力無(wú)明顯變化。

3.6 增壓風(fēng)機(jī)跳閘對(duì)鍋爐負(fù)壓的影響

上述試驗(yàn)結(jié)束后恢復(fù)試驗(yàn)工況。調(diào)整送風(fēng)機(jī)出力至最大，穩(wěn)定10 min后事故按鈕使增壓風(fēng)機(jī)跳閘，觀察旁路擋板開啟及鍋爐負(fù)壓變化，檢查相關(guān)連鎖保護(hù)是否正常動(dòng)作。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視旁路擋板的開啟情況，如旁路擋板開啟異常，爐膛壓力達(dá)到+1500 Pa時(shí)，應(yīng)立即手動(dòng)停止所有送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

試驗(yàn)結(jié)論：增壓風(fēng)機(jī)事故按鈕按下后，旁路擋板及時(shí)打開，爐膛壓力無(wú)明顯變化。

3.7 機(jī)組MFT對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響

重新投入脫硫系統(tǒng)運(yùn)行，利用熱工強(qiáng)制信號(hào)使鍋爐MFT，檢查旁路擋板是否及時(shí)開啟及脫硫系統(tǒng)是否正常解列。

試驗(yàn)結(jié)論：鍋爐MFT后，旁路擋板及時(shí)打開，增壓風(fēng)機(jī)正常保護(hù)停運(yùn)，爐膛壓力無(wú)明顯變化。

4 機(jī)組正常運(yùn)行后的各項(xiàng)參數(shù)變化

機(jī)組與脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行后，機(jī)組與脫硫系統(tǒng)相關(guān)保護(hù)正常投入，經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行觀察，脫硫系統(tǒng)在故障情況下不會(huì)對(duì)鍋爐產(chǎn)生任何影響，主機(jī)設(shè)備跳閘后脫硫系統(tǒng)保護(hù)能夠準(zhǔn)確動(dòng)作。

5 結(jié)論

通過機(jī)組冷態(tài)試驗(yàn)和長(zhǎng)期的正常運(yùn)行表明，在機(jī)組正常運(yùn)行方式下，增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)投入后關(guān)閉旁路擋板，機(jī)組鍋爐負(fù)壓正常、增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉跟蹤正常（正壓、負(fù)壓均正常）；在機(jī)組正常加、減負(fù)荷及快速加、減負(fù)荷情況下，增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉能夠自動(dòng)跟蹤，對(duì)脫硫系統(tǒng)及鍋爐負(fù)壓沒有影響；當(dāng)出現(xiàn)送風(fēng)機(jī)及增壓風(fēng)機(jī)跳閘等異常情況，脫硫系統(tǒng)保護(hù)能夠正常動(dòng)作，打開旁路擋板，保護(hù)鍋爐安全；送風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)，由于引風(fēng)機(jī)及增壓風(fēng)機(jī)未跳閘，此時(shí)爐膛負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓波動(dòng)較大，但旁路擋板正常動(dòng)作后，很快恢復(fù)正常。

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