空氣預熱器排煙溫度偏差分析

靳軍，種西虎，李廣偉

(中電華創(chuàng)電力技術研究有限公司，江蘇 蘇州 215123)

0 引言

某發(fā)電廠#2機組鍋爐型號為B&W B-2090/25.4-M，為超臨界參數(shù)變壓直流爐、一次再熱、平衡通風、緊身封閉布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、前后墻對沖燃燒方式、全懸吊結構Π型鍋爐。配有帶循環(huán)泵的內置式啟動系統(tǒng)。設計煤種為中國中煤能源集團有限公司的平朔東露天礦洗中煤。采用中速磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)，前后墻對沖燃燒方式，配置英國B&W公司雙調風旋流燃燒器及NOx燃盡風(OFA)噴口。尾部設置分煙道，采用煙氣調溫擋板調節(jié)再熱器出口汽溫。豎井下設置2臺三分倉回轉式空氣預熱器(以下簡稱空預器)。

1 空預器排煙溫度存在問題

#2鍋爐運行過程中，#1空預器排煙溫度(以下簡稱煙溫)較#2的偏高，最高偏差達20 ℃左右。

通過調取該機組不同時間段的分散控制系統(tǒng)(DCS)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在空預器入口煙溫相差不大的情況下，2臺空預器出口煙溫存在較大偏差，空預器煙溫偏差見表1。

2 空預器煙溫偏差問題診斷

為分析#2機組2臺空預器煙溫偏差較大的原因，在450 MW工況下對#2機組2臺空預器進出口溫度場進行標定，分析兩側煙溫偏差較大的原因。

通過網(wǎng)格多點取樣法測得2臺空預器進出口煙溫的平均值，并與DCS在線數(shù)據(jù)顯示值(以下簡稱DCS顯示值)進行對比，結果見表2。

由表2可知，2臺空預器入口煙溫實測值與DCS顯示值基本相同。在線測點能夠準確反應入口溫度值。兩側出口DCS顯示值與實測值存在一定偏差，但能定性地表明兩側出口煙溫存在較大偏差。

GB/T 10184—2015《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》空預器漏風率簡化計算方法[1]，依據(jù)空取器進出口的漏風系數(shù)對#2機組空預器漏風率進行估算，計算結果見表3。

由表3可以看出，#1，#2空預器漏風率均偏大。#1，#2空預器煙氣側壓降分別為2 040 Pa和2 100 Pa，遠遠大于設計值。

3 原因分析

3.1 煙氣側及空氣側影響

#1，#2 2臺空預器前的各處煙溫及鍋爐主、再熱汽溫無偏差，且空預器入口煙溫基本相同，兩側引風機出力基本無偏差，可消除煙氣側對空預器出口煙溫偏差的影響。

表1 #1和 #2空預器煙溫DCS在線數(shù)據(jù)顯示值對比Tab.1 Comparison of online flue gas temperature of No.1 and No.2 air preheaters indicated on DCS ℃

表2 #1和 #2空預器進出口煙溫實測值與DCS顯示值對比Tab.2 Comparison of flue gas temperature at outlets of No.1 and No.2 air preheater indicated on DCS ℃

表3 空預器漏風率Tab.3 Air leakage rate of air preheater

空氣側產生的空預器換熱煙溫偏差，主要是由一次風側和二次風側引起。鍋爐在450 MW負荷時一次風側和二次風側參數(shù)表見表4。

由表4可以看出，#1，#2空預器兩側一次風機出口風壓、風機電流基本一致，證明兩側一次風不存在流量偏差，不存在一次風量不均導致空氣側換熱煙溫偏差。空預器兩側一次風阻力基本相等，也不存在空預器通透能力偏差問題，同時空預器出口一次風壓基本相等，更證明了這點。但一次風溫有13 ℃以上的偏差，顯然是空預器換熱效果有問題所致，應是受到空預器本身蓄熱能力及二次風側換熱影響。

由表4可以看出，#1，#2空預器兩側一次風機出口風壓、風機電流基本一致，證明兩側一次風不存在流量偏差，不存在一次風量不均導致空氣側換熱煙溫偏差?？疹A器一次風阻力兩側基本相等，也不存在空預器通透能力偏差問題，同時空預器出口一次風壓基本相等，更證明了這點。但一次風溫有13 ℃以上的偏差，顯然是空預器換熱效果有問題所致，應是受到了空預器本身蓄熱能力及二次風側換熱影響。

表4 450 MW工況空預器一、二次風側參數(shù)Tab.4 Parameters on the primary and secondary air side of air preheater under 450 MW working condition

送風機側空預器入口風溫偏差較大，這是因為#2空預器送風機暖風器存在設備缺陷，無法投運。#2空預器送風側差壓為1.4 kPa，#1空預器送風側差壓為0.9 kPa。2臺空預器一次風差壓及煙氣側差壓基本相同，空預器兩側阻力相同，對送風側同樣可認為空預器清潔度及通透能力兩側一致，但#2空預器送風側差壓較#1側偏大0.5 kPa。根據(jù)流體力學原理，可得#2空預器送風機流量大于#1空預器送風機流量。而且#2空預器送風機電流較#1空預器大3.4 A，也證明了該結論。

由表4可以看出，2臺空預器入口一次風溫偏差不大，空預器入口送風溫度偏差達到31 ℃，空預器旋轉方向為煙氣→二次風→一次風，2臺空預器出口送風溫度基本相同，而空預器出口一次風溫度相差13 ℃。#2空預器入口送風溫度偏低，帶走了煙氣中偏多的熱量，一次風吸收的熱量相對偏少，空預器出口一次風溫相對偏低。

通過以上分析可知，暖風器無法正常投運導致空預器入口風溫偏低和送風風量偏差均對空預器出口煙溫偏差存在影響。下面對暖風器運行狀態(tài)對空預器出口煙溫偏差的影響進行分析。600 MW負荷工況下空預器，送風機暖風器不同運行狀態(tài)下空預器出口煙溫對比見表5。

表5 暖風器不同運行狀態(tài)下空預器出口煙溫對比Tab.5 Gas temperature at the outlet of air preheater under different operating conditions

由表5可知，2臺空預器入口送風風溫基本相同，一次風溫基本相同的情況下，#2空預器送風機電流較#1空預器送風機電流偏大11 A，#2空預器出口送風側風溫較#1空預器出口風溫偏高6.1 ℃，而#2空預器出口一次風溫較#1空預器出口一次風溫偏低8.5 ℃?？疹A器出口煙溫偏差14.5 ℃。#2空預器送風機風量偏大，吸收煙氣中較多的熱量，一次風側換熱量偏小，空預器出口一次風溫偏低。因此，兩側送風風量的偏差引起空預器煙溫偏差。

而在#2空預器送風機暖風器出現(xiàn)故障時，空預器入口送風風溫只有28.3 ℃，較#1空預器入口送風風溫偏低16.1 ℃，#2空預器送風機電流較#1空預器送風機電流高11.2 A，2臺空預器出口煙溫偏差達到24.4 ℃。暖風器故障進一步加大了兩側空預器的出口煙溫偏差。

3.2 空預器漏風率影響

表3中，在450 MW負荷下，2臺空預器漏風率分別為10.31%和9.07%，漏風率均偏大。

由于漏風會改變空預器換熱的條件，所以可能會影響到煙溫或熱風溫度，但不同位置的漏風其影響方式存在區(qū)別[2]。

第1種情況為空預器冷端漏風。空預器冷端漏風，此時未加熱的冷風直接混入空預器出口的煙氣，空預器煙溫降低。隨著漏風量的增加，風機必須增大出力才能滿足鍋爐正常燃燒的需求。當空預器冷端泄露風量較小時，冷端漏風對空預器內部的換熱過程不會發(fā)生影響。當漏風量過大造成熱風量不足時，會導致空氣帶走的熱量偏少，空預器換熱量減小，煙溫增加，但與冷風摻入引起的煙溫降低值相比，煙溫的增加值較小，整體來看，空預器出口的煙溫還是降低的。

第2種情況為空預器熱端漏風?？疹A器熱端發(fā)生漏風，此時熱空氣混入熱煙氣，煙氣量隨之增加，流速增大，為了維持鍋爐正常燃燒，進入空預器的風量亦增加，風速增大，此時換熱量增加。但一部分換熱量來自漏入煙氣中的熱空氣加熱冷空氣。空預器最大換熱能力是固定的，隨著熱空氣加熱冷空氣換熱量的增加，煙氣加熱空氣的換熱量隨之減少，空預器煙溫隨之增加。此外，在空預器的熱端，熱風溫度低于熱煙氣溫度，熱風混入后，熱煙氣溫度降低，影響傳熱系數(shù)及傳熱溫差，減小傳熱量，也會引起煙溫的增加。

還有一種情況為空預器中間漏風，此時對空預器排煙溫度的影響與空預器冷端漏風類似。

#1，#2 2臺空預器漏風率均偏大，但空預器出口煙溫存在較大偏差，可能與空預器漏風位置有關，待停機檢修時對空預器內部進行檢查確認。

4 結論

綜上所述，引起空預器兩側出口煙溫偏差的主要原因有以下幾點。

(1)#2空預器送風機出力較#1送風機出力大。

(2)#2空預器送風機側暖風器故障，引起空預器兩側煙溫偏差進一步加大。

(3)空預器漏風率偏大，漏風位置的不同也會引起出口煙溫存在偏差。

針對目前空預器的運行狀況，建議電廠制定相關的運行及檢修措施，具體如下。

(1)盡快對故障暖風器進行檢修，及時投運，當前環(huán)境溫度最低可達-20 ℃，空預器出口溫度已遠遠偏離最低空預器冷端綜合溫度，極易加劇空預器冷端腐蝕，對空預器造成更大的影響。

(2)后期停機檢修時，可將暖風器更改為旋轉式暖風器，提高設備可靠性。

(3)暖風器無法正常投運時，在保障機組安全運行的前提下，應盡量降低該側送風機出力，減少低溫風量，增大另一側送風機出力，進而提高該側空預器出口煙溫。

(4)增加在線煙溫測點，均勻布置，每側不少于3個測點，提高DCS顯示值的真實性。

(5)停機檢修時，應針對當前空預器漏風率偏大的問題進行檢修，提高設備可靠性。