1 000 MW机组锅炉空预器电流波动分析及解决对策

林典鹏，李大吉，王楚鸿

0　概述

某电厂锅炉配备了2台LAP17286/2600的三分仓回转式空气预热器。空气预热器的主轴为垂直布置，烟气和空气以逆流方式换热。空预器的主、辅驱动电机利用变频调节，采用了中心驱动的方式。每台空气预热器，除配备可相互切换的主电机和辅助电机外，还配有辅助气动马达。气动马达配置了带电磁空气阀的自动离合器，可进行远控或自动操作。空气预热器采用径向、轴向和环向密封系统，密封装置具有双密封结构以降低漏风率。空预器配有监视二次燃烧的热点检测系统。在烟气冷热端各配有1台吹灰器。冷端吹灰器还接有高压冲洗水，为冲洗空预器，配备了高压冲洗水系统。空预器主电机额定电流59.1 A，正常电流一般为24～32 A，波动幅度约8 A。

1　空预器结构

1.1　外壳

回转式空气预热器壳体呈圆柱形，由2块主壳体板、1块侧座架体护板、2块转子外壳组件和1块一次风座架组成。空气预热器的整体结构，如图1所示。

主壳体板分别与下梁及上梁连接，通过主壳体板的4个立柱，将预热器的绝大部分重量传给锅炉构架。主壳体板内侧设有弧形的轴向密封装置，外侧有调节装置对轴向密封装置进行调整。侧座架体护板与上梁连接，并有2个立柱承受空预热器部分重量。

图1　空气预热器的整体结构

1.2　转子

转子是装载传热元件(波纹板)并可旋转的圆筒形部件。为减轻重量便于运输，及有利于提高制造、安装的工艺质量，采用转子组合式结构，主要有转轴、扇形模块框架及传热元件等组成［1］。

空气预热器轴承有导向轴承和支撑轴承两种。导向轴承采用双列向心滚子球面轴承，导向轴承固定在热端中心桁架上，导向轴承装置可随转子热胀和冷缩而上下滑动，并能带动扇形板内侧上下移动，从而保证扇形板内侧的密封间隙保持恒定。空气预热器的支承轴承采用向心球面滚子推力轴承，支承轴承装在冷端中心桁架上，配有润滑油冷却系统。支承轴承和导向轴承均采用油液润滑。

1.3　空气预热器密封

空气预热器的密封主要分为:中心筒密封、径向密封、周向密封、轴向密封。空气预热器密封片的布置，如图2所示。

图2　空预器密封片

1.3.1中心筒密封

在每一个转子径向隔板的内侧的热端和冷端都装有中心筒密封片，环绕在热端和冷端转子中心筒的周围。

1.3.2径向密封

空气预热器的径向密封调整装置，如图3所示。

图3　空预器径向密封调整装置

1.3.3旁路密封

沿着转子外壳的内侧，在空气预热器转子的出、入口处，装有旁路密封片。这些密封片，在空气预热器转子外壳的热端及冷端的空气侧和烟气侧呈圆周分布，所以又称周向密封。周向密封通常采用挠性弹簧密封板。挡板随转子旋转，端部与槽内两壁接触，起到迷宫轴封的作用。

1.3.4轴向密封

沿着每个转子径向隔板外侧的轴向边缘，安装有轴向密封片。运行时，轴向密封片和静止的轴向密封板之间的间隙最小。在轴向密封片上，有开腰形螺栓孔，可用螺栓固定在径向隔板上，密封片可沿着径向方向上(靠近或远离轴向密封板)进行调节。

2　空预器电流波动原因分析及处理

该空预器在启动或正常运行中，多次发生电流的大幅波动，严重威胁机组的安全稳定运行。因此，对造成空预器电流波动的几种原因进行分析，并提出控制措施。

2.1　空预器内部被异物卡涩

卡涩现象一般发生在空预器安装或检修后，空预器内杂物没有被清理干净。在空预器启动时，很快就能发现，由于此时被锅炉尚未点火，停运空预器并找出杂物即可。另一种情况就是空预器内部部件脱落，如空预器吹灰管道或者管道支撑损坏，导致吹灰管道断裂卡住转子，发生这种情况，应立即采取措施，隔离单侧风烟系统，对内部进行详细检查。海门电厂3号、4号机均发生过空预器间隙监测装置的脱落，导致空预器启动后电流波动大，停运空预器后，将间隙监测装置重新调整后才恢复正常［2］。

2.2　空预器动静摩擦导致电流波动

2.2.1空预器热负荷变化、空预器膨胀或者收缩不畅，导致动静部分产生摩擦。这种情况一般发生在机组启停、机组快速加减负荷、或单侧空预器停运检修过程中。海门电厂多次发生单侧空预器检修后，在启动时，空预器被卡涩，致使电流大幅波动。2016年05月31日，海门电厂4号机组空预器A主电机运行时有异音，在线进行了更换，电机更换后启动，电机电流发生了35～50 A的大幅波动，如图4所示。就地检查空预器A主电机运行正常，判断为内部膨胀不均引起。将空预器盘动3 h后，空预器主电机电流恢复正常。

图4　海门电厂4号机空预器A电流波动情况

2.2.2空预器密封片间隙过小或故障。

机组启动完成后，需调整空预器密封间隙，控制空预器漏风率，达到提高锅炉效率的目的。空预器密封片下压过度或者空预器密封间隙调整装置故障，均会造成空预器转动部分与空预器密封片产生摩擦，导致空预器电流波动。当电流大幅波动时，应立即就地将空预器密封间隙调大，待空预器电流稳定后，重新调整间隙，避免空预器电流长时间波动。2015年07月19日，海门电厂3号机组正常运行时，空预器A的电流波动大(最高为38 A)，如图2所示。立即就地将空预器A1、A2的间隙从－10 mm提升至+5 mm，空预器电流恢复正常。

图5　海门电厂3号机空预器A电流波动情况

2.2.3空预器不平衡。

造成空预器空预器不平衡有安装工艺方面的问题。在空预器启动过程中，因一、二次风以及引风调整不平衡，还存在三分仓回转式空预器在设计时考虑的受力平衡问题，若受力不平衡，亦会导致空预器电流波动。在2013年，曾发生空预器A在线停运检修后，启动空预器A的电流波动大，经分析后，确定原因为A侧一次风机未及时并入运行，将A侧一次风机并入运行后电流恢复正常。

2.2.4暴雨使空预器外部积水，会造成空预器局部受冷收缩，导致空预器的电流波动。

3　空预器本体零部件故障

3.1　空预器电机故障

空预器电机本体故障，导致了电流波动。经就地确认，确为电机故障，应立即切至辅电机运行，停运主电机。必要时，需隔离该侧风烟系统。

3.2　空预器轴承损坏

空预器支撑轴承以及导向轴承的工况较差，周围空气流动空间有限，油较容易受到污染。另外，雷雨天气时，在导向轴承位置容易形成积水，并进入油系统，导致油质不合格，引起轴承磨损，空预器电流波动。再者，空预器轴承安装工艺、油箱油位过高过低或者设备质量等问题也是空预器轴承容易损坏的原因［3］。

2013年08月17日，海门电厂1号机空预器A电流波动，检查发现空预器A导向轴承端盖的2个螺栓断裂，检修后，空预器电流恢复正常。

图6　海门电厂1号机空预器A电流波动情况

3.3　空预器齿轮传动装置故障

海门电厂空预器采用卧式齿轮传动，齿轮箱故障，也是引起空预器电流波动的因素，严重时可造成空预器停转。空预器齿轮箱的齿轮、轴承，容易因润滑原因引起故障。空预器齿轮传动装置故障较难发现，若空预器电流波动，需排除其他原因后或者配合后期空预器停转报警进行确认，确认后应立即停运单侧风烟系统进行处理［4］。

2013年03月15日，海门电厂2号机组正常运行，空预器B主电机电流30 A突降至25 A，B侧排烟温度快速上涨，立即打闸B侧风烟系统进行降负荷处理。就地检查空预器B主电机运行，发现空预器B主轴已停转。解体空预器后，发现齿轮箱三级齿轮上部定位轴承的滚珠已脱落，齿轮轴偏离正常工作位置，相邻之间齿面碰磨损坏，最终导致空预器减速机失效，空预器停转。

3.4　空预器气动马达齿轮卡涩

该情况一般发生在空预器检修后，启动空预器主辅电机之前，必须先启动空预器气动马达，对空预器进行盘动。就地检查空预器有无卡涩情况，方可启动主辅电机。气动马达启动后，因气源原因或者气动马达卡死未能正常脱开，会导致空预器主辅电机启动电流的波动增大，此时，因空预器在调试期间，停运空预器，手动脱开空预器气动马达即可［5］。

3.5　空预器积灰

发现空预器积灰，应立即进行吹灰操作，并提高空预器密封间隙。积灰严重时，应停运空预器进行清理。造成空预器积灰，主要有几个方面的原因。

(1)启动初期吹灰不够，吹灰蒸汽压力低或温度低。

(2)空预器长时未进行吹灰，或吹灰时疏水未排尽。

(3)长期燃用高硫煤，有硫化物附着在空预器上。

(4)投油时间长且燃烧不完全，引起油烟黏结于换热片上，投粉后引起积灰。

(5)锅炉长期低负荷运行，排烟温度过低。

(6)脱硝SCR装置中氨的逃逸率高，烟气产生的硫酸氢氨黏附在换热片上，引起堵灰。

(7)受热面发生泄漏、清洗水门关闭不严，有水进入空预器。

(8)空预器水清洗或二次燃烧用消防水灭火后，对空预器的烘干不彻底。

4　防止空预器电流波动的措施

针对空预器电流波动等异常工况，应及时采取预控措施。

(1)加强安装工艺、安装质量的监督及验收。

(2)在机组启动或停运过程中，严格控制空预器本体温度的变化速率，防止空预器膨胀或者收缩不畅。

(3)在机组启动或停运过程中，应投入空预器连续吹灰，并确认吹灰后的状态。

(4)正常运行时，应加强锅炉燃烧状态的调整，确保燃尽，定期投入空预器吹灰。长期燃用高硫煤时，应增加空预器的吹灰频次。

(5)正常运行时，应加强空预器本体设备的维护，定期加油并化验油质，发现问题及时处理。

(6)做好空预器相关联锁试验，确保辅电机、气动马达联锁正常。

(7)巡回检查空预器的密封间隙，发现异常立即调整处理。

(8)空预器停运间隙或机组停运时，必须将空预器密封间隙提至最大，并确认到位。

(9)机组停运检修时，检查空预器减速箱内部，并检查密封片有无松动或脱落现象，并择机安排热水冲洗。

(10)在空预器电流稳定的情况下，适当调整空预器的间隙，减小漏风，提高机组的经济性。

5　结语

空预器的电流波动，是电厂运行中比较普遍的现象，且存在多方面原因，如果处理不当，就可能导致空预器卡死跳闸，甚至会引发锅炉MFT和空预器损坏的重大事故。通过对这一异常现象的分析总结，并制订相应的预控措施，才能提高机组运行的可靠性。

参考文献:

［1］谭占臣.630 MW机组单侧空预器跳闸应急处理及分析［J］.安徽电力，2016(1):13-15.

［2］陈志峰.600 MW机组空预器综合改造实例［J］.电力科技与环保，2016(3):44-45.

［3］贾光瑞，宋志强.600 MW燃煤机组空预器改造设计与可行性研究［J］.资源信息与工程，2016(5):172-175.

［4］刘海鹏，范允峰.1 000 MW机组空预器堵塞的原因及运行措施［J］.山东工业技术，2015(24):34.

［5］蒋洪日.300 MW机组锅炉空预器漏风分析和柔性接触式密封改造［J］.贵州电力技术，2015(3):14-16.