空预器风量分切防堵灰系统运行策略研究

国家电投集团江西电力有限公司景德镇发电厂 吴 涛 贺宇清 刘元德 傅文才

北京华能达电力技术应用有限责任公司 梁未斌

随着“碳达峰”和“碳中和”目标的提出，国家对水电、风电、光伏等新型清洁能源大力发展，但新型能源受环境的影响较大，当水量充足、风速合适，光照强烈时，新能源满足需求，反之，遇到枯水期、无风、无光照的情况，则不能保证持续发电，此时需要火电进行补充。因此，造就火电频繁地进行调峰以满足用电的需求。频繁及深度调峰，对锅炉及附属设备提出了更高的要求，尤其对空预器的影响较大，造成空预器堵灰严重。为确保锅炉不同负荷下安全问题，对空预器进行风量分切技术改造，同时对风量分切技术改造系统本身安全可靠地运行提出更高的要求。

1 锅炉概况

江西某发电厂机组为660MW 超超临界参数变压运行直流锅炉，采用П 型布置、单炉膛、四墙切圆燃烧方式，设计煤种为淮南煤与乐平煤5∶5进行混煤。每台锅炉布置两台美国API 技术设计制造的半模式、双密封、三分仓、回转式空气预热器，型号为32－VI（T）－1800－QMR，转子直径为φ13494mm，传热元件总高度1800mm，蓄热元件为两层，高温段900mm，低温段900mm。

空预器在平时运行过程中存在空预器压差高的问题，特别是在机组调峰过程中，由于降负荷会出现空预器压差突然升高的情况，严重影响机组的安全稳定运行，同时导致厂用电率升高，并且对机组的经济性也造成了恶劣的影响。为了保证机组的安全稳定运行，并进一步提高机组运行的经济性，须对空预器进行防堵灰改造。

2 风量分切防堵灰技术原理

空预器风量分切防堵灰技术是面向空预器的堵塞机理进行针对性解决的方案，如图1所示，空预器在冷端温度为最低，直接转至烟气侧时，冷端温度在酸结露区内容易发生低温结露，风量分切防堵灰技术采用为针对性加热方式，在蓄热元件转至烟气侧之前，提高该点的温度，使冷端温度最低点高于酸结露点，避开酸结露区，避免低温结露[1]。

图1 空预器风量分切防堵灰技术机理

3 风量分切系统设备运行

3.1 设备运行参数

以江西某电厂为例，风机运行额定转速为980r/min，风机设计风量为170000m3/h，正常运行时，风机运行参数通过磁力耦合器调节，输出4-20mA信号，风机额定电流23.3A。

3.2 准备工作

一是所有设备均已安装完毕，经过精调并达到技术文件和相关验收规范技术要求；二是施工现场必须清理干净，不得有杂物和粉尘以及噪声较大作业；三是设备周围的垃圾杂物清除干净，脚手架拆除，有关通道应平整和畅通；四是设备试转现场照明充足，并有必要的通信设施；五是试转现场附近严禁易燃、易爆物品摆放，并有完整的消防设施；六是空预器已调试完毕，具备试运条件；七是风机进风口的轴向插入深度和径向间隙均符合要求，风机的联轴器同心度均在规定的误差以内；八是空预器防堵循环风机电机冷却风机接线完好，外壳无松动；九是风机、磁力耦合器、电机、轴承已经清洗完毕，并加入了规定的油脂。

十是所有冷却水管进出口应畅通无堵塞现象，水源已接通，具备冷却条件，阀门已关闭；十一是所有阀门处于开启/关闭状态（不影响机组正常运行）；十二是测温、测振速仪表装置应灵敏可靠，并已经过校验，且已安装完毕，处于待机状态；十三是电气控制装置灵活可靠，电气保护装置安装调整完毕且可靠，电气联锁、互锁装置可靠；十四是所有风机、磁力耦合器地脚螺栓及其所有紧固件均已紧固，并已经过仔细检查无松动现象；十五是空预器防堵循环风机6kV 开关柜内电缆接地刀闸确在“分闸”位置；十六是空预器防堵循环风机控制电源开关在“隔离”位置；十八是空预器防堵循环风机电机绝缘合格；十九是空预器防堵循环风机电机冷却风扇电机绝缘合格；二十是检查磁力耦合器，将开度调整至30%；二十一是控制室与试运设备之间通讯设施齐全，达到正常通讯的需求。

3.3 热态运行

投运节点：在机组并网时，开始投运防堵灰系统。一是防堵灰系统运行之前，检查轴承箱进、回水管阀门已全部在开启状态；二是打开循环风机入口阀门；三是点击风机启动按钮；四是打开循环风机入口阀门，将磁力耦合器开度逐渐提升到30%开度；五是观察各个设备是否依次进行相关指令动作，若发现动作不一致，则做相关记录，必要时紧急停止，检查信号线及逻辑组态，排查问题后重新启动程序调试；六是观察转速，是否与设定值相同。

七是观察风机运行状态；八是用听棒检查前后轴承座和风机运转声音是否正常，有无剧烈振动和撞击等不正常现象；九是观测电机的运转电流变化，并记录观测值；十是记录满负荷运行状态参数，包括电流、压差等数据；十一是满负荷运行2h，观察风机运行状态，记录轴承温度等数据，风机轴承温度最大值应低于80℃，电机轴承温度最大值应低于90℃，线圈温度最大值应低于110℃；十二是观察管道全程有无漏点，观察热膨胀变形，测量保温外表面温度；十三是待机组运行正式并网运行后，根据负载调节磁力耦合器；十四是空预器防堵灰系统应保证长时间稳定运行，非必要状态不建议停止防堵灰系统。

3.4 停车

缓慢关闭空预器循环风机进口阀门，风机运行10min 后，停运风机，关闭空预器出口阀门。需要注意的是：防堵灰系统正常投运后停机时，室内温度小于5℃时，需关闭轴承箱进、回水总阀门并将进、回水管及轴承箱内部水排净。

3.5 远程控制

一是现场检查，本系统各设备处于正常状态，无检修、故障等异常情况；二是确认风机处于远程操作状态；三是至现场A 侧循环风机进口、出口阀门处，确认阀门现场/远程旋钮，位于远程位置；四是在组态画面上操作，打开循环风机入口阀门；五是启动风机，打开出口阀门；六是将磁力耦合器输出30%开度；七是观察电气运行状态是否正确；八是经过数秒后观察风机进口、出口电动阀状态，是否打开；九是观察电机反馈转速和反馈电流是否正常；十是若关闭风机，在画面上点击关闭风机，并数秒后观察进口、出口阀门状态，是否关闭。

3.6 就地操作

若特殊原因需要操作人员就地操作。需依据厂内相关规程，通知相关部门确认后，可进行就地操作。就地操作时，远程操作人员配合观察组态数据。

一是操作人员至6kV 配电室内，空预器防堵灰循环风机开关柜前；二是将空预器防堵灰循环风机开关柜门上就地/远程旋钮，扭至就地位置；三是至现场循环风机进口、出口阀门处，将阀门现场/远程旋钮，扭至现场位置；四是在空预器防堵灰循环风机开关柜前，按下合闸按钮；五是观察空预器防堵灰循环风机开关柜上电流状态；六是至现场循环风机进口、出口阀门处，拨动打开按钮，将进口、出口阀门打开；七是在现场磁力耦合器执行器上按▲键提升转速，提升至900r/min；八是至现场空预器防堵灰循环风机处，确认风机运行状态；九是若关闭空预器防堵灰循环风机，在空预器防堵灰风机开关柜上，按分闸键[2]。

3.7 就地操作切换至远程操作

一是确认空预器防堵灰循环风机、阀门已关闭；二是操作人员至空预器防堵灰循环风机开关柜前；三是在开关柜上，切换至远程操作状态；四是至现场循环风机进口、出口阀门处，将阀门现场/远程旋钮，扭至远程位置。

3.8 报警及紧急停机

在设备运行过程中，需对关键设备进行实时监控，设定了异常状态下报警、停机（见表1）。

表1 控制策略

4 设备运行

4.1 设备启动

4.1.1 启动前检查

一是检查并确认空预器及防堵灰风道中无人，人孔门已经关闭，人孔门紧固螺栓无松动；二是检查风机转动机械保护罩，并能起到保护作用；三是检查风机各部位的间隙尺寸，转动部分与固定部分有无剐蹭及碰撞现象；四是检查空预器防堵系统各管道连接完好，保温层无脱落，各温度、压差测点完好，无松脱落；五是所有风机地脚螺栓及其所有紧固件均已紧固，并已经过仔细检查无松动现象；六是检查风机转动机械周围无杂物；七是空预器防堵风机电机冷却风机接线完好，外壳无松动[3]。

八是检查风机轴承润滑油位是否正常，油质合格；九是检查磁力耦合器电缆接线紧固无松动；十是检查空预器防堵风机6kV 开关柜内电缆接地刀闸确在“分闸”位置；十一是检查空预器防堵风机控制电源开关在“隔离”位置；十二是检查空预器防堵风机电机冷却风扇电源380V 开关在“隔离”位置；十三是检测空预器防堵风机电机绝缘合格；十四是检测空预器防堵风机电机冷却风扇电机绝缘合格；十五是空预器防堵风机进出口门处于关闭状态；十六是检查空预器防堵风机系统测温装置灵敏可靠，DCS 上指示正常。

4.1.2 系统启动

磁力耦合器启动。一是合上6kV 电源开关，确认合闸成功；二是带电2min 后，启动空预器防堵风机磁力耦合器，检查空预器防堵风机启动正常；三是检查空预器防堵风机入口直角关断门、空预器防堵风机出口直角关断门联动开出；四是逐渐提升空预器防堵风机磁力耦合器开度。开度调节启动。当系统运行正常后，可手动调节开度，使风机在给定参数下工作。

4.2 防堵灰系统运行策略

针对机组的调峰工况和空预器的堵塞速率的关系，防堵灰系统在运行时，需要根据不同时间调整转速。

夏季工况时（每年4月15日至10月15日）。一是机组负荷450MW 以上时，风机转速最低为650r/min；二是机组负荷450MW 以下时，风机转速最低为750r/min。冬季工况（每年10月16日至次年4月14日），风机运行最低转速为750r/min。如发现压差上升，将风机转速提高至850r/min 以上运行，并观察空预器压差变化情况，如压差保持恒定，则保持该转速运行一段时间后适当降低转速。

4.3 注意事项

一是由于系统配有磁力耦合器，为了运行安全，应尽量使风机在开度调整状态下工作运行；二是风机设计时的介质为350℃热风，当介质温度小于350℃时，介质密度提高，造成风机在相同转速下做功增加，风机电流值较高温状态下上升，此时，应特别注意风机电流值，防止风机过流[4]。

风量分切系统安全稳定运行，是保证空预器乃至整个锅炉系统长期稳定运行的前提，所以其本身安全可靠地运行是重中之重，不仅仅依靠系统本身的检测，同时还需要管理人员日常现场的检查及维护，确保整套系统的正常稳定的运行。