淺談鍋爐密封風(fēng)機(jī)單元制改母管制在電廠的應(yīng)用

摘要：文章通過(guò)介紹鍋爐磨煤機(jī)組集中加壓式密封風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)基本思路，分析了大唐洛陽(yáng)首陽(yáng)山發(fā)電有限責(zé)任公司#4鍋爐集中式密封風(fēng)機(jī)的控制策略及控制系統(tǒng)的存在問(wèn)題，并提出了對(duì)應(yīng)的解決方法。

關(guān)鍵詞：鍋爐；密封風(fēng)機(jī)；控制系統(tǒng)；聯(lián)鎖；風(fēng)壓；DCS 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK223 文章編號(hào)：1009-2374（2016）36-0055-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.027

1 概述

大唐洛陽(yáng)首陽(yáng)山發(fā)電有限責(zé)任公司#4機(jī)組所使用的鍋爐系東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)制造的DGl025/18.2-Ⅱ6，亞臨界參數(shù)一次中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)的燃煤鍋爐。設(shè)計(jì)煤種為85%義馬混煤+15%新安煤，采用熱一次風(fēng)正壓直吹式MPS中速磨系統(tǒng)，四角布置直流煤粉燃燒器，四角氣流的軸線在爐內(nèi)切于兩個(gè)直徑為Ф700nm和Ф1000mm的假想園，#1、3角切于小園，#2、4角切于大園。制粉系統(tǒng)由5臺(tái)8224型電子稱重力式皮帶給煤機(jī)組成。

2 磨組系統(tǒng)的組成及控制方式

磨組采用的是MPS-200型中速磨煤機(jī)，每臺(tái)機(jī)組配有5臺(tái)磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煤機(jī)配一臺(tái)密封風(fēng)機(jī)，磨煤機(jī)和密封風(fēng)機(jī)為一一對(duì)應(yīng)的單元制。密封風(fēng)機(jī)為離心式，單臺(tái)額定風(fēng)量為1.103m3/s，額定風(fēng)壓為16670Pa，額定轉(zhuǎn)速為2950rpm，額定功率：37kW（4A磨45kW）。

密封風(fēng)的作用：（1）將密封風(fēng)引入磨煤機(jī)下架體動(dòng)、靜密封處，防止一次風(fēng)粉外漏，污染環(huán)境；（2）將密封風(fēng)引入磨輥支架，用以密封輥軸中間的動(dòng)、靜骨架油封部位，防止風(fēng)粉進(jìn)入磨輥軸承中，損壞磨輥軸承；（3）將密封風(fēng)用于拉桿密封。密封風(fēng)的風(fēng)壓要求至少大于一次風(fēng)風(fēng)壓2kPa。

3 系統(tǒng)存在的問(wèn)題

由于密封風(fēng)是單元制，故單臺(tái)密封風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，就會(huì)造成該磨煤機(jī)不能運(yùn)行，使磨煤機(jī)的可靠性降低；單臺(tái)密封風(fēng)機(jī)功率為37kW，5臺(tái)密封風(fēng)機(jī)功率和為185kW，按照密封風(fēng)機(jī)每年運(yùn)行10個(gè)月計(jì)算，其耗電量約為133.2×104kWh。

4 改造的原因

如果把密封風(fēng)機(jī)單元制改為母管制，安裝兩臺(tái)大容量密封風(fēng)機(jī)，采用一運(yùn)一備的形式，可大大提高了磨煤機(jī)所需密封風(fēng)的可靠性，減少備品備件費(fèi)用，降低檢修勞動(dòng)強(qiáng)度。

大容量密封風(fēng)機(jī)功率按照110kW，年運(yùn)行10個(gè)月計(jì)算，其耗電量約為79.2×104kWh，改造后年節(jié)約廠用電量約為54×104kWh，按照上網(wǎng)電價(jià)0.42元計(jì)算，單臺(tái)爐年節(jié)約費(fèi)用約22.7萬(wàn)元。

5 密封風(fēng)機(jī)單元制改母管制

公司從磨組所需密封風(fēng)燥量、風(fēng)壓以及密封風(fēng)機(jī)功率等方面做了大量計(jì)算、調(diào)研工作，發(fā)現(xiàn)原密封風(fēng)機(jī)在小流量區(qū)運(yùn)行，處于低效區(qū)和喘振區(qū)邊緣工作，不宜于風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行。而且由于原密封風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑方面的設(shè)計(jì)不能保證設(shè)計(jì)運(yùn)行的10萬(wàn)h壽命，使設(shè)備早期損壞并產(chǎn)生尖銳高頻噪音。經(jīng)過(guò)調(diào)研，公司選用新的密封風(fēng)供給方式即母管制替代單元制的密封風(fēng)機(jī)具有空氣動(dòng)力性能好、高效區(qū)寬廣濾器阻損小、構(gòu)造合理、噪音低等特點(diǎn)。

5.1 新密封風(fēng)機(jī)參數(shù)選型依據(jù)

原密封風(fēng)機(jī)與集中加壓式密封風(fēng)機(jī)主要參數(shù)對(duì)比如表1所示：

#4爐300MW負(fù)荷各臺(tái)磨實(shí)際運(yùn)行參數(shù)：（1）磨入口一次風(fēng)壓：B磨8.15kPa，C磨8.04kPa，D磨8.19kPa，E磨8.35kPa，磨平均值：8.18kPa；（2）磨密封/一次風(fēng)差壓：B磨4.74kPa，C磨5.13kPa，D磨5.23kPa，E磨5.37kPa，磨平均值：5.12kPa；（3）磨入口密封風(fēng)壓：B磨12.89kPa，C磨13.17kPa，D磨13.42kPa，E磨13.72kPa，磨平均值：13.30kPa；（4）磨入口風(fēng)量：B磨30.98t/h，C磨59.67t/h，D磨67.01t/h，E磨76.33t/h，磨平均值：58.49t/h。

#4爐300MW負(fù)荷一次風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)：（1）一次風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉開度：A側(cè)99%，B側(cè)100%，平均：100%；（2）一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓：A側(cè)9.96kPa，B側(cè)10.01kPa，平均：9.99kPa；（3）一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速：A側(cè)1108r/min，B側(cè)1081r/min，平均：1095r/min；（4）一次風(fēng)機(jī)電流：A側(cè)70.3A，B側(cè)71.2A，平均：70.8A。

經(jīng)與華中電力試驗(yàn)所溝通并根據(jù)原風(fēng)機(jī)和其他廠設(shè)計(jì)參數(shù)，壓力裕量取20%，流量裕量取30%，估算新密封風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)為：（1）磨入口一次風(fēng)/密封風(fēng)差壓：3000Pa；（2）密封風(fēng)機(jī)出口至磨管道阻力：1500Pa；（3）密封風(fēng)機(jī)入口管道阻力：1000Pa；（4）密封風(fēng)母管直徑：630mm；（5）密封風(fēng)支管直徑：273mm；（6）母管流速：18.64m/s；（7）支管流速：20.3m/s。

根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，新密封風(fēng)機(jī)選型：（1）密封風(fēng)機(jī)（型號(hào)）：9-26 No11.2D-1；（2）冷卻方式：風(fēng)冷；（3）額定風(fēng)量：24126m3/h；（4）風(fēng)機(jī)全壓升：7747Pa；（5）額定功率：110kW；（6）額定轉(zhuǎn)速：1450r/min。

5.2 新密封風(fēng)機(jī)系統(tǒng)布置

新密封風(fēng)機(jī)從冷一次風(fēng)母管取一路風(fēng)（冷一次風(fēng)母管直徑Φ820），取風(fēng)風(fēng)管道直徑Φ630mm，風(fēng)機(jī)出口密封風(fēng)母管直徑為Φ630mm，各磨密封風(fēng)支管直徑Φ273mm，風(fēng)機(jī)在布置上宜靠近磨煤機(jī)及冷一次風(fēng)母管，減少管道長(zhǎng)度，減少?gòu)濐^。風(fēng)機(jī)入口設(shè)置一臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)門和兩臺(tái)手動(dòng)門，出口設(shè)置三通翻板逆止門，防止倒風(fēng)，每臺(tái)磨入口密封風(fēng)管道設(shè)置電動(dòng)隔斷門和手動(dòng)調(diào)節(jié)門，便于隔離系統(tǒng)和調(diào)節(jié)密封風(fēng)壓力。

系統(tǒng)改造后需增設(shè)Φ630mm電動(dòng)調(diào)門1臺(tái)、Φ630mm手動(dòng)門2臺(tái)、Φ273mm電動(dòng)門5臺(tái)、Φ273mm手動(dòng)調(diào)節(jié)門5臺(tái)。

風(fēng)機(jī)安裝地點(diǎn)有兩個(gè)備選地址：（1）安裝在撈渣機(jī)和磨煤機(jī)主渣溝之間；（2）在原B磨、C磨位置各安裝一臺(tái)。

6 密封風(fēng)機(jī)母管制控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)

6.1 單元制改母管制對(duì)熱工控制邏輯要求

密封風(fēng)機(jī)母管制改造后一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行為五臺(tái)磨煤機(jī)提供密封風(fēng)，就需要在DCS中設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的連鎖、風(fēng)壓的控制，以達(dá)到保證為五臺(tái)磨煤機(jī)提供足夠密封風(fēng)量的目的。

密封風(fēng)機(jī)啟動(dòng)條件：改造后密封風(fēng)機(jī)是在一次風(fēng)壓基礎(chǔ)上的增壓風(fēng)機(jī)，因此在任一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，才運(yùn)行啟動(dòng)密封風(fēng)機(jī)。

密封風(fēng)機(jī)停止條件：密封風(fēng)機(jī)一旦全停，將會(huì)導(dǎo)致5臺(tái)磨煤機(jī)“密封風(fēng)/一次風(fēng)差壓低”保護(hù)動(dòng)作而跳閘，所以只有在2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)全停時(shí)，才允許密封風(fēng)機(jī)停運(yùn)。密封風(fēng)機(jī)進(jìn)行定期切換時(shí)，必須先啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)，然后再停運(yùn)前一臺(tái)風(fēng)機(jī)，因此密封風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行的條件為以下任意一種情況：（1）2臺(tái)密封風(fēng)機(jī)運(yùn)行；（2）2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)全停。

6.2 密封風(fēng)機(jī)DCS控制系統(tǒng)邏輯組態(tài)和OIS畫面實(shí)施方案

取消原邏輯組態(tài)中A＼B＼C＼D＼E磨煤機(jī)及其熱風(fēng)門啟動(dòng)允許條件中密封風(fēng)機(jī)運(yùn)行條件限制，保留邏輯中磨煤機(jī)密封風(fēng)壓力正常允許條件。取消#4爐5臺(tái)磨煤機(jī)密封風(fēng)差壓低跳磨保護(hù)。當(dāng)密封風(fēng)機(jī)故障，#4爐磨煤機(jī)密封風(fēng)差壓低于1.0kPa，不再聯(lián)動(dòng)磨煤機(jī)減載，改為只發(fā)“磨煤機(jī)密封風(fēng)差壓低”報(bào)警信號(hào)。

增加#4爐密封風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)門控制回路；增加#4爐#1密封風(fēng)機(jī)和#2密封風(fēng)機(jī)控制回路；增加#4爐A磨煤機(jī)密封風(fēng)入口電動(dòng)門和B磨煤機(jī)密封風(fēng)入口電動(dòng)門和C磨煤機(jī)密封風(fēng)入口電動(dòng)門和D磨煤機(jī)密封風(fēng)入口電動(dòng)門和E磨煤機(jī)密封風(fēng)入口電動(dòng)門控制回路。

增加#4爐#1密封風(fēng)機(jī)和#2密封風(fēng)機(jī)啟動(dòng)允許條件：任一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)已運(yùn)行。

增加#4爐#1密封風(fēng)機(jī)和#2密封風(fēng)機(jī)停止允許條件：（1）兩臺(tái)密封風(fēng)機(jī)全在運(yùn)行；（2）兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)全停；（3）至少三臺(tái)磨煤機(jī)密封風(fēng)機(jī)在運(yùn)行。

增加#4爐#1密封風(fēng)機(jī)和#2密封風(fēng)機(jī)連鎖啟動(dòng)條件：（1）任一臺(tái)密封風(fēng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)停運(yùn)連鎖啟動(dòng)另一臺(tái)密封風(fēng)機(jī)；（2）任一臺(tái)密封風(fēng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)密封風(fēng)機(jī)出口壓力<12kPa，延時(shí)30s啟動(dòng)另一臺(tái)密封風(fēng)機(jī)。

在OIS畫面2區(qū)01畫面上增加#4爐#1密封風(fēng)機(jī)和#2密封風(fēng)機(jī)和#4爐密封風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)門畫面顯示和操作標(biāo)簽，在2區(qū)27、33、39、53、59（1區(qū)04、05、06、07、08）畫面上分別增加#4爐A磨煤機(jī)密封風(fēng)入口電動(dòng)門和B磨煤機(jī)密封風(fēng)入口電動(dòng)門和C磨煤機(jī)密封風(fēng)入口電動(dòng)門和D磨煤機(jī)密封風(fēng)入口電動(dòng)門和E磨煤機(jī)密封風(fēng)入口電動(dòng)門畫面顯示和操作標(biāo)簽。

6.3 改造后實(shí)現(xiàn)的功能

（1）提高密封風(fēng)機(jī)運(yùn)行可靠性，保障了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行；（2）提高密封風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，減少密封風(fēng)量，從而降低機(jī)組廠用電率，使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性得到提升；（3）減少密封風(fēng)量，使磨煤機(jī)磨損減輕，爐膛燃燒更加充分。

7 結(jié)語(yǔ)

磨密封風(fēng)機(jī)改為母管后，控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)調(diào)試并投運(yùn)，能夠很好地控制磨組所需要的風(fēng)機(jī)，并在運(yùn)行中出現(xiàn)一臺(tái)密封風(fēng)機(jī)故障時(shí)正確聯(lián)啟備用風(fēng)機(jī)，而且實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。改造后，不僅使磨煤機(jī)的運(yùn)行工況大為改善，公司廠用電率明顯下降，更重要的是保障了機(jī)組的正常發(fā)供電，增加了企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，并且將該技術(shù)推廣到#3機(jī)組上使用，收到良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] MPS-200磨煤機(jī)運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)[S].

作者簡(jiǎn)介：賈延濤（1969-），男，大唐洛陽(yáng)首陽(yáng)山發(fā)電有限責(zé)任公司設(shè)備部熱控主控二班班長(zhǎng)，工程師。

（責(zé)任編輯：蔣建華）