火電廠空預(yù)器密封回收系統(tǒng)節(jié)能改造論文
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(kāi)仍不能保證機(jī)組帶滿(mǎn)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(guò)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(mǎn)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(guò)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(kāi)關(guān)門(mén)等組成。回收風(fēng)機(jī)在原暖風(fēng)器入口位置安裝入口風(fēng)門(mén)，在空預(yù)器二次熱風(fēng)箱安裝出口風(fēng)門(mén)，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(mǎn)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(guò)冷、熱端及軸向回收區(qū)，通過(guò)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(guò)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(guò)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(xiàn)見(jiàn)圖1、空預(yù)器實(shí)時(shí)漏風(fēng)率見(jiàn)圖2。
在機(jī)組運(yùn)行時(shí)通過(guò)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(guò)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(jiàn)圖3。經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)參數(shù)修正恢復(fù)至正常水平，滿(mǎn)足性能要求。
3 調(diào)試過(guò)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(mǎn)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(kāi)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(méi)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(kāi)全關(guān)位的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，各擋板的開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(wèn)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(kāi)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(kāi)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。
參考文獻(xiàn)：
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