超超臨界機組火檢冷卻風系統(tǒng)改造及效果分析

銅山華潤電力有限公司 張建華 王松 李京

1 設(shè)備概述

銅山華潤電力有限公司2x1000MW超超臨界機組，鍋爐由上海電氣集團股份有限公司生產(chǎn)，鍋爐型號SG-3044/27.46-M53X，鍋爐型式為超超臨界參數(shù)、直流鍋爐、一次中間再熱、四角切圓燃燒、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼懸吊構(gòu)造、露天布置、單爐膛塔式布置形式，兩臺機組于2010年7月開始投入商業(yè)運營。鍋爐的主要參數(shù)如表1-1所示：

表1-1 鍋爐設(shè)計性能參數(shù)（B-MCR）

火檢冷卻風機主要是冷卻煤粉燃燒器和油槍火檢探頭，由于火檢探頭在高溫爐膛里，為保證探頭的正常使用，需要加裝火檢冷卻風機。為保證機組的安全運行，鍋爐MFT保護之一就是火檢風喪失，銅山華潤電力有限公司運行規(guī)程規(guī)定：火檢風機出口壓力低（低于3.23kPa）延時120秒，或兩臺火檢冷卻風機全停延時100秒鍋爐MFT；機組停運后為保證火檢探頭的安全，爐膛溫度下降至100℃以下時方可停運火檢冷卻風機。

銅山華潤電力有限公司1000MW機組配備兩臺離心式火檢冷卻風機，一臺運行，一臺備用。燃燒系統(tǒng)采用的是美國阿爾斯通能源公司低 NOx 擺動式四角切圓燃燒技術(shù)（LNCFS），采用中速磨煤機一次風正壓直吹式制粉系統(tǒng)設(shè)計，配置6臺ZGM133N中速磨煤機，其中5臺運行、1臺備用，每臺磨煤機引出4根煤粉管道到爐膛四角，爐外安裝煤粉分配裝置，每根管道又分成兩根管道，分別與兩個相鄰的一次風噴嘴相連，共計48個直流式燃燒器，每組燃燒器風箱設(shè)有三層進退式機械霧化油槍，六層燃油噴嘴，24個油槍。

火檢設(shè)備選用的是美國FORNEY公司的UNIFLAME95型火焰探頭，該探頭是基于微處理器的火焰探頭，采用固態(tài)紅外、紫外和雙通道傳感器，可以檢測單燃燒器和多燃燒器火焰的強度和有/無。該型火檢探頭使用溫度范圍為-45℃～65℃，同時對冷卻風質(zhì)量和流量要求較高：當風源為清潔、干燥、冷風時，探頭所需要流量不得小于4SCFM（113L/MIN）；當溫度達到探頭操作溫度的上限或使用不潔/含塵燃料時，探頭所需要的冷卻風流量為15SCFM（425L/MIN）。

2 系統(tǒng)改造原因及可行性分析

2.1 系統(tǒng)改造原因

系統(tǒng)的可靠性不強。某電廠機組在正常運行時，因油槍氣動角閥漏油，將火檢風機壓力信號等電纜燒壞，鍋爐MFT動作，國內(nèi)因為火檢風機跳閘引起鍋爐MFT動作的事故也時有發(fā)生。

運行經(jīng)濟性不高。銅山華潤電力1000MW機組兩臺火檢風機冷卻風流量遠大于火檢探頭所需流量，造成了廠用電的浪費。

日常維護及檢修成本較高。四臺火檢風機需要定期檢修，同時在運行中火檢風機多次出現(xiàn)振動大的問題，浪費了大量的人力和物力。

2.2 可行性分析

表2-1：一次風機與火檢風機參數(shù)對比

從表2-1中可以看出，根據(jù)一次風機和火檢風機設(shè)計參數(shù)，冷一次風壓力符合火檢冷卻風的要求，在機組實際運行過程中冷一次風母管壓力均在10kPa以上，冷一次風溫度全年最高為52℃（火檢探頭使用溫度范圍為-45℃～65℃），完全能夠滿足火檢冷卻風要求，而且火檢冷卻風量只占一次風總風量的不到1%，對一次風量不會有影響。

從現(xiàn)場設(shè)備和系統(tǒng)布置來看，冷一次風母管和火檢冷卻風系統(tǒng)位置較近，采用冷一次風提供火檢冷卻風，可以節(jié)省大量管道費用，投資少，改造簡單方便。

3 系統(tǒng)改造內(nèi)容

根據(jù)銅山華潤1000MW機組實際情況，本次改造方案是從冷一次風管道上引出冷風，作為火檢風系統(tǒng)的風源，當機組冷態(tài)啟動或者停運過程中，火檢冷卻風由原冷卻風機提供，其運行和備用方式與改造前相同；當機組正常運行時，鍋爐火檢冷卻風由冷一次風提供，火檢冷卻風機做備用，當出現(xiàn)一次風機跳閘或者火檢冷卻風壓力低至聯(lián)啟風機值時，火檢風機立即啟動，保證火檢冷卻風壓力正常。改造后的火檢冷卻風系統(tǒng)如圖3-1所示。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改造

從鍋爐冷一次風母管接出一路管道，該管道根據(jù)現(xiàn)場風道和電纜橋架的位置進行布置，該管道內(nèi)冷一次風作為火檢冷卻風的風源。

由于一次風機入口位于鍋爐廠房內(nèi)，一次風含塵量相對較多，考慮到FORNEY公司的UNIFLAME95型火焰探頭對冷卻風品質(zhì)要求較高，在冷一次風至火檢冷卻風管道上布置了一個火檢風過濾器，同時在過濾器前后加裝了型號為Z71H-10C的隔離門和旁路門，以隔離系統(tǒng)進行過濾器濾網(wǎng)清洗。過濾器安裝有就地差壓表，當出現(xiàn)一次風壓與火檢風壓偏差＞1kPa時，開啟冷一次風管至火檢風母管旁路手動門，關(guān)閉濾網(wǎng)前后手動門，聯(lián)系檢修進行濾網(wǎng)清理。

新增的火檢冷卻風源與原火檢風接口采用翻板式切換閥形式，正常運行時，翻板將完全封閉火檢風機的出口管道，保證無風量泄露，滿足火檢冷卻風風壓要求。

3.2 控制邏輯修改

火檢冷卻風結(jié)構(gòu)改造完畢后，針對機組啟機時，一次風機未運行，火檢冷卻風由火檢冷卻風機提供；機組正常運行時，一次風機啟動，冷一次風能夠滿足火檢冷卻風要求等情況，對火檢冷卻風系統(tǒng)控制邏輯進行了修改：

A、B火檢風機分別作為主備用與輔備用，主輔備用可切換。

聯(lián)鎖啟動主備用電機條件：A、B側(cè)出口風壓任一低信號≤5000Pa延遲2S，且火檢風機備用開關(guān)已投。

聯(lián)鎖啟動輔備用電機條件（或的關(guān)系）：火檢風機備用開關(guān)已投，主備用啟動后15S且A、B側(cè)出口風壓任一低信號(≤5000Pa)仍在；火檢風機備用開關(guān)已投，主備用啟動失敗且A、B側(cè)出口風壓任一低信號(≤5000Pa)仍在。

火檢風機允許停條件（或的關(guān)系）：MFT；另外一臺運行冷卻風機運行或任一一次風機運行且A、B側(cè)出口風壓均不低(＞5000Pa)。

圖3-1 改造后的火檢冷卻風系統(tǒng)圖

“火檢風源喪失”MFT條件：冷卻風壓力低低(≤3000Pa)，延時40S (三取二 )。

4 系統(tǒng)改造后的操作

系統(tǒng)改造后，當機組冷態(tài)啟動或停運中，火檢冷卻風由火檢冷卻風機提供，運行或備用與改造前相同，以確保機組正常啟動與停運。當機組正常運行時，火檢冷卻風由冷一次風提供，火檢冷卻風機作為備用，一旦出現(xiàn)一次風機跳閘或火檢冷卻風壓低至聯(lián)動火檢冷卻風機時，火檢冷卻風機聯(lián)啟，保證火檢冷卻風壓正常。運行人員需要就地進行冷一次風和火檢風機風源的切換操作，為保證火檢冷卻風壓力正常，具體切換操作如下。

4.1 火檢冷卻風由火檢冷卻風機帶倒至冷一次風帶操作

就地檢查火檢風機控制柜上各電源指示燈顯示正常，控制方式在“遠方”位置；確認兩臺一次風機運行穩(wěn)定，冷一次母管風壓不低于8kPa；確認火檢冷卻風機運行正常，出口母管火檢冷卻風壓力不低于8kPa；就地確認冷一次風至火檢冷卻風管路閥門均關(guān)閉狀態(tài)，濾網(wǎng)前一次風壓力大于8kPa。

全開冷一次風至火檢風過濾器前手動門；緩慢全開冷一次風至火檢風過濾器后手動門，直至濾網(wǎng)前壓力≥火檢風母管壓力；繼續(xù)開大過濾器后手動門，確認火檢風翻板換向閥切至冷一次風側(cè)；檢查風機聯(lián)鎖投入，投運任一臺火檢冷卻風機主備用聯(lián)鎖；停火檢冷卻風機；檢查火檢冷卻風系統(tǒng)運行正常，風壓穩(wěn)定，各投運燃燒器火檢狀態(tài)良好，冷一次風至火檢風過濾器前后差壓正常。

4.2 火檢冷卻風由冷一次風帶倒至火檢冷卻風機帶操作

確認兩臺一次風機運行穩(wěn)定，冷一次風母管風壓不低于8kPa；確認火檢冷卻風母管壓力不低于8kPa；確認冷一次風至火檢冷卻風過濾器前后手動門全開，旁路門全關(guān)；緩慢關(guān)小冷一次風至火檢風過濾器后手動門，直至火檢冷卻風翻板換向閥后壓力降至8kPa。

啟動火檢冷卻風機；檢查風機啟動正常，聲音、振動等均正常，出口風壓為不低于8kPa；檢查確認火檢冷卻風翻板換向閥切至火檢冷卻風機側(cè)；確認火檢冷卻風系統(tǒng)運行正常，翻板換向閥后壓力穩(wěn)定，各投運燃燒器火檢狀態(tài)良好；關(guān)閉冷一次風至火檢風過濾器后手動門；關(guān)閉冷一次風至火檢風過濾器前手動門；投入火檢冷卻風機聯(lián)鎖和主輔備用聯(lián)鎖。

5 改造后的效果

5.1 機組可靠性

火檢冷卻風系統(tǒng)改造后，冷一次風作為火檢冷卻風的工作風源，兩臺火檢風機作為備用風源，如表5-1改造前后火檢風壓的對比數(shù)據(jù)所示，在機組負荷及磨組運行變化情況下，火檢冷卻風壓在改造后均在8.5kPa以上，完全符合火檢冷卻風的要求，同時在系統(tǒng)中加裝了翻板式切換閥，可以實現(xiàn)冷一次風風源和火檢風機風源的自動切換，從根本上消除了因火檢冷卻風機故障導致鍋爐MFT事故的發(fā)生的隱患，提高了機組運行的可靠性。

表5-1 改造前后火檢風壓的對比

5.2 機組經(jīng)濟性

火檢冷卻風系統(tǒng)改造后，火檢風機只在機組啟停過程中使用，正常運行時處于備用狀態(tài)，按照銅山華潤單臺機組2016年平均運行300天，火檢冷卻風機功率為11KW，單臺機組每年可節(jié)省廠用電79200kW·h，增加效益3.2萬元，而單臺機組火檢冷卻風系統(tǒng)改造費用僅為2萬元，同時大幅度減少了火檢冷卻風機的維護和檢修費用，經(jīng)濟效益顯著。

6 結(jié)束語

此次對火檢冷卻風系統(tǒng)的改造，將機組正常運行時的火檢冷卻風由冷一次風提供，完全能夠滿足火檢冷卻風的要求，顯著提高了機組運行的可靠性，降低了維護和檢修成本，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了“小改造、大收益”，為機組的安全穩(wěn)定運行提供了強有力的保障。