火電廠空預(yù)器密封回收系統(tǒng)節(jié)能改造

陸學(xué)敏

摘 要：640MW機(jī)組空預(yù)器漏風(fēng)偏大，通過分析原因，對(duì)空預(yù)器密封回收系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，技改后通過的不斷調(diào)整設(shè)備和優(yōu)化參數(shù)，使空預(yù)器密封回收系統(tǒng)運(yùn)行在最佳的節(jié)能狀態(tài)，降低能耗，提高了鍋爐熱效率，有較大的經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：640MW機(jī)組；空預(yù)器；節(jié)能改造；分析調(diào)試

中圖分類號(hào)：TK223.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）02-0044-02

Abstract： The air leakage of air preheater of 640MW unit is large. Through analyzing the reasons， the technical improvement of air preheater seal recovery system is carried out， and the equipment and optimized parameters are adjusted continuously after technical renovation. The air preheater seal recovery system is operated in the best state of energy saving， the energy consumption is reduced， the boiler thermal efficiency is improved， and the benefit is considerable.

Keywords： 640MW unit； air preheater； energy-saving retrofit； analysis and commissioning

引言

阜陽(yáng)華潤(rùn)電力有限公司#1機(jī)組于2006年3月投運(yùn)，設(shè)計(jì)為640MW超臨界參數(shù)，由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司引進(jìn)三井巴布科克能源公司技術(shù)生產(chǎn)。鍋爐型號(hào)：HG1955/25.4-YM1型，配置兩臺(tái)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器型號(hào)：31-VI（T）-1750-SMR，設(shè)計(jì)漏風(fēng)率第1年小于6%，并在1年后小于8%。因受空預(yù)器動(dòng)靜部分必須預(yù)留間隙的影響，扇形板密封跟蹤系統(tǒng)可靠性差，在機(jī)組啟動(dòng)后需人工調(diào)整扇形板（扇形板與轉(zhuǎn)子的間隙不能太小，否則，當(dāng)負(fù)荷低于調(diào)整時(shí)的負(fù)荷時(shí)，動(dòng)靜部分會(huì)產(chǎn)生碰磨，空預(yù)器電流增大），空預(yù)器漏風(fēng)率一直保持在9%左右。由于空預(yù)器漏風(fēng)偏大，夏季引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉全開仍不能保證機(jī)組帶滿負(fù)荷，省煤器出口氧量低于2%，飛灰可燃物含量高，一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)電耗同步增加，導(dǎo)致鍋爐熱效率降低，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[1]。因此，通過對(duì)空預(yù)器密封裝置技術(shù)改進(jìn)來(lái)提高鍋爐熱效率有重要的經(jīng)濟(jì)意義。

1 空預(yù)器密封裝置技術(shù)改進(jìn)

為提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，對(duì)兩臺(tái)空氣預(yù)熱器密封及其輔助、控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，經(jīng)調(diào)查研究采用加裝東方能源空預(yù)器密封回收系統(tǒng)，該回收系統(tǒng)具體由以下幾部分組成：

1.1 設(shè)備內(nèi)密封機(jī)

內(nèi)密封機(jī)由固定密封、軸向密封裝置、冷、熱端扇形板、轉(zhuǎn)子密封片等組成。冷、熱端扇形板與軸向密封裝置，在滿足冷、熱端徑向密封和軸向密封間隙前提下，采用剛性密封結(jié)構(gòu)固定在設(shè)備內(nèi)。采用自補(bǔ)償功能的熱端徑向密封來(lái)解決熱端動(dòng)靜密封間隙；冷端徑向密封片與剛性密封結(jié)構(gòu)組成具有密封區(qū)和回收區(qū)的密封轉(zhuǎn)動(dòng)副，在回收區(qū)域內(nèi)布置回收渠道與回收室相通。冷、熱端徑向回收室和軸向回收室在密封機(jī)構(gòu)內(nèi)相互隔離，各自通過通道與設(shè)備外漏風(fēng)回收裝置中的匯集聯(lián)箱聯(lián)接[2]。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，金屬轉(zhuǎn)子受熱變形后熱端膨脹量大于冷端，導(dǎo)致密封間隙增大，熱端漏風(fēng)量大于冷端漏風(fēng)量，增大熱損失，而空預(yù)器熱端漏風(fēng)比冷端漏風(fēng)對(duì)鍋爐熱效率的影響更大[3]。

1.2 設(shè)備外漏風(fēng)回收系統(tǒng)

設(shè)備外漏風(fēng)回收系統(tǒng)由冷、熱端回收管道、匯集聯(lián)箱、回收風(fēng)機(jī)、進(jìn)、出口風(fēng)道及開關(guān)門等組成?；厥诊L(fēng)機(jī)在原暖風(fēng)器入口位置安裝入口風(fēng)門，在空預(yù)器二次熱風(fēng)箱安裝出口風(fēng)門，并在出、入口整條管路上布置壓力、溫度等熱控測(cè)點(diǎn)形成密封回收系統(tǒng)。

1.3 空預(yù)器密封回收系統(tǒng)工作原理

密封回收系統(tǒng)是將鍋爐正常工況下空預(yù)器密封機(jī)無(wú)法滿足設(shè)備內(nèi)的機(jī)械密封巧妙轉(zhuǎn)化為利用介質(zhì)流體的特性完成密封要求，即使工況不良，設(shè)備漏風(fēng)率也始終控制在允許范圍內(nèi)?？疹A(yù)器密封回收系統(tǒng)是在空預(yù)器內(nèi)部建立立體的封閉空間，形成回收區(qū)及密封區(qū)，回收風(fēng)機(jī)工作時(shí)，空預(yù)器設(shè)備內(nèi)軸向、徑向密封裝置、冷、熱端扇形板聯(lián)接在鍋爐煙、風(fēng)系統(tǒng)中，在空氣側(cè)與煙氣側(cè)壓差的作用下，空氣向煙氣側(cè)泄漏。當(dāng)空氣向煙氣側(cè)泄漏時(shí)必經(jīng)過冷、熱端及軸向回收區(qū)，通過回收風(fēng)機(jī)負(fù)壓的作用把漏風(fēng)經(jīng)回收管路送入二次熱風(fēng)箱中。當(dāng)泄漏風(fēng)進(jìn)入回收區(qū)被設(shè)備外回收裝置幾乎全部回收，進(jìn)入煙道的泄漏空氣幾乎為零，使設(shè)備漏風(fēng)率始終控制在0.5-3%范圍內(nèi)。

1.4 密封回收控制系統(tǒng)

密封回收自動(dòng)控制系統(tǒng)通過煙道出口壓力的變化，與回收風(fēng)機(jī)入口集箱負(fù)壓比較，自動(dòng)地調(diào)節(jié)回收風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整回收漏風(fēng)量，既最大限度地回收空氣量，又最小限度地避免煙氣量的進(jìn)入，同時(shí)根據(jù)工況的需要，自動(dòng)地控制總回收量，以最小的能耗獲得最佳的密封效果。機(jī)組運(yùn)行時(shí)鍋爐負(fù)荷隨電網(wǎng)調(diào)度隨時(shí)變化導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)動(dòng)、靜密封間隙也發(fā)生變化造成各區(qū)域泄漏量也隨之增減。為確保漏風(fēng)率始終控制在3%范圍內(nèi)，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)整回收區(qū)域的泄漏量，使無(wú)論鍋爐負(fù)荷如何變化，設(shè)備漏風(fēng)率始終保持在控制范圍內(nèi)。

2 風(fēng)機(jī)調(diào)試

#1機(jī)組空預(yù)器密封技改完成機(jī)組啟動(dòng)后，對(duì)各擋板進(jìn)行了冷態(tài)、熱態(tài)調(diào)試，并進(jìn)行了確保了空預(yù)器密封回收系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行。經(jīng)過以上步驟的試驗(yàn)調(diào)試，送風(fēng)機(jī)單耗、空預(yù)器漏風(fēng)率、風(fēng)機(jī)單耗有明顯的改善達(dá)到了機(jī)組設(shè)計(jì)值，送風(fēng)機(jī)單耗記錄曲線見圖1、空預(yù)器實(shí)時(shí)漏風(fēng)率見圖2。endprint

在機(jī)組運(yùn)行時(shí)通過收集數(shù)據(jù)比對(duì)分析，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變化頻繁，升降負(fù)荷過程中，差壓不能同步設(shè)定變化，設(shè)定值為600Pa，而實(shí)際差壓跟不上設(shè)定值偏差，見圖3。經(jīng)過對(duì)熱控、電氣數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)是PID參數(shù)整定值不合理，比例系數(shù)為0.0005，積分常數(shù)為200，調(diào)節(jié)速率較慢所致。經(jīng)過調(diào)試與修改，把PID參數(shù)整定值修改為：比例系數(shù)為0.001，積分常數(shù)為15，圖4為18個(gè)工作日送風(fēng)機(jī)單耗數(shù)據(jù)走勢(shì)，從圖中數(shù)據(jù)可以看到通過參數(shù)修正恢復(fù)至正常水平，滿足性能要求。

3 調(diào)試過程風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)波動(dòng)原因分析

空預(yù)器的漏風(fēng)量熱端漏風(fēng)占40.3%，冷端漏風(fēng)占15.6%，軸向漏風(fēng)占18.7%，攜帶漏風(fēng)占25.4%，合計(jì)為100%，由于一次風(fēng)壓遠(yuǎn)大于二次風(fēng)壓，所以一次風(fēng)側(cè)的漏風(fēng)也大于二次風(fēng)側(cè)。

3.1 第一階段

由于對(duì)密封回收風(fēng)機(jī)工作原理掌握不徹底，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器的漏風(fēng)率無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，就不斷提高差壓，直至把回收風(fēng)機(jī)提到工頻電流，開始時(shí)二次風(fēng)側(cè)的各擋板未進(jìn)行調(diào)整，造成二次風(fēng)被大量抽到回收風(fēng)機(jī)，進(jìn)入爐膛，這樣不僅增加送風(fēng)機(jī)單耗，同時(shí)也增加了回收風(fēng)機(jī)的電耗。一次風(fēng)側(cè)的熱端、冷端、軸向，二次風(fēng)側(cè)的熱端、冷端、軸向各有一個(gè)回收區(qū)與密封區(qū)，共六個(gè)密封區(qū)和六個(gè)回收區(qū)，而密封區(qū)、回收區(qū)的測(cè)點(diǎn)各有一個(gè)，安裝在漏風(fēng)最高一次風(fēng)側(cè)的熱端，其他密封區(qū)與回收區(qū)都沒有安裝測(cè)點(diǎn)。一次風(fēng)側(cè)的熱端、冷端、軸向擋板三個(gè)擋板安裝一個(gè)全開全關(guān)位的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，各擋板的開度就地分別進(jìn)行調(diào)整（二次風(fēng)側(cè)與一次風(fēng)側(cè)相同），在初步投入回收風(fēng)機(jī)運(yùn)行后，二次風(fēng)側(cè)熱端、冷端、軸向各擋板開度都比較大，由于二次風(fēng)的密封區(qū)與回收區(qū)都無(wú)測(cè)點(diǎn)，只能靠不斷摸索和根據(jù)風(fēng)機(jī)單耗、漏風(fēng)率進(jìn)行調(diào)整。如各擋板開度不當(dāng)，會(huì)造成風(fēng)機(jī)單耗增加或者空預(yù)器漏風(fēng)率的增加。

3.2 第二階段

因夏季氣溫偏高，造成機(jī)組負(fù)荷根據(jù)電網(wǎng)的需要不停的升降負(fù)荷，由于熱控PID參數(shù)的設(shè)定值不合理，造成系統(tǒng)調(diào)節(jié)速率緩慢，無(wú)法按照設(shè)定的差壓值進(jìn)行快速調(diào)整，造成差壓時(shí)大時(shí)小，無(wú)形中增加了送風(fēng)機(jī)的單耗。

4 存在問題與改進(jìn)措施

（1）由于一次風(fēng)側(cè)、二次風(fēng)側(cè)的熱端、冷端、軸向各有一個(gè)回收區(qū)與密封區(qū)，共六個(gè)密封區(qū)和六個(gè)回收區(qū)，而密封區(qū)、回收區(qū)的測(cè)點(diǎn)各只有一個(gè)，安裝在漏風(fēng)最高一次風(fēng)側(cè)的熱端，其他密封區(qū)與回收區(qū)都無(wú)測(cè)點(diǎn)，應(yīng)增加測(cè)點(diǎn)，便于運(yùn)行人員根據(jù)各參數(shù)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。（2）一次、二次風(fēng)側(cè)熱端、冷段、軸向有三個(gè)擋板，且只有一個(gè)全開全關(guān)的擋板，不能隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，目前只能憑借經(jīng)驗(yàn)去調(diào)整，建議每個(gè)擋板增加一個(gè)可調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以便隨時(shí)調(diào)整，使系統(tǒng)達(dá)到最佳的節(jié)能狀態(tài)。（3）目前A側(cè)回收風(fēng)只回收A側(cè)的一、二次風(fēng)側(cè)的漏風(fēng)，由于一次風(fēng)壓遠(yuǎn)大于二次風(fēng)壓，一次、二次風(fēng)兩側(cè)的漏風(fēng)是不一致的，且風(fēng)壓也不一致，可以考慮將A、B空預(yù)器一次風(fēng)回收到一臺(tái)回收風(fēng)機(jī)，二次風(fēng)回收到另一臺(tái)回收風(fēng)機(jī)。（4）運(yùn)行時(shí)根據(jù)風(fēng)煙系統(tǒng)的變化，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)單耗、漏風(fēng)率有異常及時(shí)進(jìn)行調(diào)整與分析。（5）不斷進(jìn)行各擋板的調(diào)試，優(yōu)化參數(shù)，使系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

阜陽(yáng)華潤(rùn)電力有限公司#1機(jī)組空預(yù)器密封回收系統(tǒng)的改造，是東方能源改造的第一臺(tái)機(jī)組，設(shè)計(jì)理念比較先進(jìn)，但自動(dòng)控制部分比較欠缺，包括各擋板的開度、差壓值都無(wú)明確的調(diào)整方向，需進(jìn)一步持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化。

該機(jī)組技改后雖還存在一定不足，但在降低空預(yù)器漏風(fēng)和提高鍋爐效率方面節(jié)能意義明顯，利用密封回收自動(dòng)控制系統(tǒng)，不僅平衡了鍋爐效率，降低了廠用電，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)綜合節(jié)能效果，并提高了鍋爐安全運(yùn)行的可靠性。

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