董全文

(大唐信陽(yáng)發(fā)電有限責(zé)任公司，河南信陽(yáng)464100)

空氣預(yù)熱器是鍋爐利用鍋爐尾部煙氣余熱來(lái)加熱燃燒所需空氣的一種熱交換裝置，不但能吸收排煙中的熱量，降低排煙溫度，提高鍋爐效率，而且改善了燃料的著火和燃燒過(guò)程［1］。所以空氣預(yù)熱器一旦出現(xiàn)故障和停運(yùn)都會(huì)影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)此，本文結(jié)合某電廠1號(hào)機(jī)組A容克式空氣預(yù)熱器實(shí)際運(yùn)行狀況，分析了1號(hào)爐A空氣預(yù)熱器單側(cè)停運(yùn)的原因，同時(shí)提出了防止空氣預(yù)熱器單側(cè)停運(yùn)采取的措施和制定了1號(hào)爐A空氣預(yù)熱器單側(cè)停運(yùn)及投運(yùn)操作方法，保證了A空氣預(yù)熱器檢修工作順利進(jìn)行及其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 風(fēng)煙系統(tǒng)及空氣預(yù)熱器設(shè)備運(yùn)行參數(shù)

該電廠2臺(tái)300 MW亞臨界燃煤機(jī)組鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的1025 t/h亞臨界壓力一次中間再熱、自然循環(huán)鍋爐，采用單爐膛、∏型布置、四角切向燃燒、平衡通風(fēng)、尾部雙煙道、擋板調(diào)溫、倉(cāng)儲(chǔ)制鋼球磨制粉系統(tǒng)、露天布置、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、固態(tài)機(jī)械除渣。每臺(tái)鍋爐配有2臺(tái)上海鍋爐廠配套設(shè)計(jì)制造的三分倉(cāng)容克式空氣預(yù)熱器。傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、液力耦合器、減速器、傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)裝置支承等組成。中心傳動(dòng)裝置設(shè)有主電機(jī)和輔電機(jī)各1臺(tái)，主電機(jī)通過(guò)液力耦合器同減速機(jī)相連，輔電機(jī)通過(guò)超越離合器同減速機(jī)相連。當(dāng)主電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，輔電機(jī)使空氣預(yù)熱器維持運(yùn)行。在輔電機(jī)軸的末端用管鉗可進(jìn)行手動(dòng)盤車。

鍋爐爐膛風(fēng)煙系統(tǒng)為平衡通風(fēng)方式。煙氣和一、二次風(fēng)分別由空氣預(yù)熱器上下端逆向進(jìn)入，設(shè)有入口煙氣擋板、出口一、二次風(fēng)擋板。空氣預(yù)熱器入口一、二次風(fēng)均設(shè)有聯(lián)絡(luò)門。煙氣從空氣預(yù)熱器出來(lái)后，流經(jīng)電袋復(fù)合式除塵器，在兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板之前設(shè)有交叉煙道。風(fēng)煙系統(tǒng)布置圖如圖1所示。

圖1 鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)圖Fig.1 Boiler air and gas system diagram

空氣預(yù)熱器設(shè)備參數(shù)如表1所示，空氣預(yù)熱器主驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)備參數(shù)如表2所示，輔電機(jī)設(shè)備參數(shù)如表3所示。

表1 空氣預(yù)熱器設(shè)備參數(shù)Tab.1 Air preheater equipment parameters

表2 空氣預(yù)熱器主驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)備參數(shù)Tab.2 Main drive motor equipment parameters of air preheater

表3 空氣預(yù)熱器輔電機(jī)設(shè)備參數(shù)Tab.3 Auxiliary motor equipment parameters of air preheater

2 空氣預(yù)熱器單側(cè)停運(yùn)存在的問(wèn)題

2.1 空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子熱變形及卡澀

在空氣預(yù)熱器正常運(yùn)行時(shí)，煙氣和空氣分別由上下端逆向進(jìn)入，轉(zhuǎn)子軸帶動(dòng)換熱元件從高溫?zé)煔鈧?cè)吸熱，轉(zhuǎn)至風(fēng)側(cè)散熱，完成熱交換。轉(zhuǎn)子以支承軸承為支點(diǎn)，向上和向圓周方向自由膨脹，由于熱端和冷端的溫差，形成蘑菇狀變形［2］。這種變形基本上是均勻?qū)ΨQ的，在設(shè)計(jì)上已考慮。

當(dāng)空氣預(yù)熱器停轉(zhuǎn)后，傳熱不能正常進(jìn)行。若空氣預(yù)熱器入口煙氣擋板不嚴(yán)或操作不當(dāng)，空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子一半在高溫的煙氣區(qū)，另一半在低溫的空氣區(qū)，轉(zhuǎn)子將發(fā)生不規(guī)則的扭曲變形。煙氣和空氣側(cè)溫差越大，扭曲變形越明顯。隨著搶修時(shí)間的延長(zhǎng)，變形會(huì)加劇，再次啟動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)卡澀、刮擦、轉(zhuǎn)子盤不動(dòng)的情況［3］。

2.2 發(fā)生尾部煙道再燃燒事故

單側(cè)空氣預(yù)熱器停運(yùn)后，兩側(cè)排煙溫度均會(huì)不同程度上升?？諝忸A(yù)熱器停運(yùn)側(cè)煙氣流量小，煙速低，煙氣中的未完全燃燒顆粒也容易離析，沉積在尾部受熱面上，散熱條件差，熱量易聚集，以至形成再燃燒［4］。

空氣預(yù)熱器廠家要求排煙溫度不能高于250℃，否則應(yīng)手動(dòng)MFT。一般為了降低排煙溫度，機(jī)組需要進(jìn)一步降低機(jī)組負(fù)荷(至最低穩(wěn)燃負(fù)荷以下)，此時(shí)需投油穩(wěn)燃，煤油混燒時(shí)間長(zhǎng)，易誘發(fā)尾部煙道再燃燒。

2.3 對(duì)爐膛燃燒的影響

單側(cè)空氣預(yù)熱器停運(yùn)后，若一、二次風(fēng)擋板及聯(lián)絡(luò)擋板不嚴(yán)，冷一、二風(fēng)進(jìn)入爐膛，則降低爐膛溫度，使鍋爐燃燒不穩(wěn)定。同時(shí)，單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，停運(yùn)側(cè)的二次風(fēng)箱與爐膛的壓差因管路阻力損失將低于運(yùn)行側(cè)的壓差，會(huì)造成爐膛火焰偏斜和切圓旋流的破壞，進(jìn)一步消弱著火的穩(wěn)定性，甚至滅火。

2.4 對(duì)布袋除塵器和脫硝系統(tǒng)的影響

在空氣預(yù)熱器出口布置有電袋復(fù)合式除塵器，布袋除塵區(qū)的濾布材質(zhì)是PPS+PTFE，要求控制煙氣溫度在190℃以下，以防止布袋高溫氧化和熱脹老化變形。如果溫度超限，就會(huì)縮短布袋的使用壽命。

當(dāng)煙氣溫度高于450℃，脫硝催化劑的壽命就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)大幅降低，燒結(jié)使催化劑失活［5］。要求反應(yīng)器入口煙溫(省煤器出口)不高于420℃，最高不超過(guò)450℃。吸收塔入口煙溫過(guò)高會(huì)造成吸收塔內(nèi)部防腐材料脫落，堵塞循環(huán)泵及石膏排出泵入口。要求吸收塔入口煙溫應(yīng)小于150℃，出口煙溫不高于75℃。

3 防止空氣預(yù)熱器單側(cè)停運(yùn)采取的措施

3.1 用加熱法消除轉(zhuǎn)子熱變形

防止空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子扭曲狀變形就是減少煙氣和空氣側(cè)溫度差，降低熱端煙氣側(cè)溫度，提高熱端空氣側(cè)溫度。在停運(yùn)空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子前，先停運(yùn)該側(cè)一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)，并對(duì)該側(cè)一、二次風(fēng)進(jìn)行隔離，逐步提高停運(yùn)側(cè)排煙溫度(180℃左右)后，關(guān)閉煙氣入口擋板，再停運(yùn)空氣預(yù)熱器主、輔電機(jī)。這樣，可使空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)后空氣側(cè)保持一個(gè)較高的溫度，減少轉(zhuǎn)子扭曲變形。

在控制兩側(cè)汽溫偏差前提下，調(diào)整尾部煙溫調(diào)節(jié)擋板，控制故障側(cè)空氣預(yù)熱器煙氣量?？諝忸A(yù)熱器轉(zhuǎn)子停運(yùn)后，立即打開1號(hào)爐A空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)人孔門，利用負(fù)壓抽冷空氣降低煙氣側(cè)溫度，減少轉(zhuǎn)子扭曲變形。

檢修時(shí)主、輔電機(jī)均需拆除，無(wú)法手動(dòng)盤車，可在打開的煙氣側(cè)人孔門處用導(dǎo)鏈剪斷盤動(dòng)空氣預(yù)熱器。若發(fā)現(xiàn)盤動(dòng)較沉，則要提高二次風(fēng)箱壓力，用熱空風(fēng)倒灌加熱空氣側(cè)空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子，減少熱偏差，消缺轉(zhuǎn)子扭曲變形［6］。

3.2 降低機(jī)組負(fù)荷來(lái)降低排煙溫度

因停運(yùn)側(cè)空氣預(yù)熱器煙氣的漏流，排煙溫度會(huì)不斷上升，應(yīng)進(jìn)一步減低機(jī)組負(fù)荷，控制空氣預(yù)熱器入口煙氣溫度(在250℃以下)，一般可控制排煙溫度滿足廠家要求。

加強(qiáng)空氣預(yù)熱器的吹灰和燃燒調(diào)整，監(jiān)測(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)各參數(shù)，若排煙溫度超過(guò)250℃或空氣預(yù)熱器著火的傾向，則果斷停爐，采取密閉措施。

3.3 減少對(duì)布袋除塵器和脫硝系統(tǒng)的影響

當(dāng)排煙溫度超過(guò)160℃時(shí)，及時(shí)將該側(cè)布袋除塵器關(guān)閉，關(guān)閉各布袋提升閥，避免布袋燒損。在空氣預(yù)熱器停運(yùn)前，應(yīng)停止該側(cè)脫硝系統(tǒng)運(yùn)行，加強(qiáng)催化劑蒸汽吹灰和聲波吹灰，監(jiān)測(cè)脫硫吸收塔入口及出口排煙溫度，若入口溫度較高，則應(yīng)及時(shí)開啟事故噴淋閥，一般控制運(yùn)行側(cè)空氣預(yù)熱器排煙溫度在180℃以下，就可控制吸收塔入口排煙溫度在正常范圍內(nèi)。

4 1號(hào)爐A空氣預(yù)熱器單側(cè)停運(yùn)及投運(yùn)操作方案

4.1 停運(yùn)操作方案

綜合空氣預(yù)熱器單側(cè)停運(yùn)中存在的上述問(wèn)題及采取的對(duì)策，并考慮負(fù)荷會(huì)降至50%MCR以下，需要對(duì)小汽輪機(jī)汽源進(jìn)行切換，調(diào)整給水泵，制訂處理方案。

1)停運(yùn)前做好準(zhǔn)備工作?？紤]鍋爐的穩(wěn)燃，提前通知燃料運(yùn)行人員上設(shè)計(jì)煤種，盡可能的提高入爐煤揮發(fā)分和熱值。試投油槍，保證油槍能隨時(shí)投入?？紤]50%MCR負(fù)荷以下汽輪機(jī)四抽壓力低無(wú)法滿足小機(jī)供汽，稍開輔汽至小汽輪機(jī)用汽門暖管，根據(jù)小汽輪機(jī)用汽情況隨時(shí)安排專人調(diào)整輔汽用汽量。

2)用熱風(fēng)加熱空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子，避免空氣預(yù)熱器停運(yùn)過(guò)程中對(duì)鍋爐產(chǎn)生較大的擾動(dòng)。通知熱工人員解除RB及空氣預(yù)熱器跳閘聯(lián)關(guān)其一、二次風(fēng)出口擋板和煙氣入口擋板，聯(lián)關(guān)送風(fēng)、一次風(fēng)聯(lián)絡(luò)門，聯(lián)跳同側(cè)引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)，使A空氣預(yù)熱器主電機(jī)禁啟、禁停等聯(lián)鎖。

3)在空氣預(yù)熱器輔電機(jī)風(fēng)扇處用管鉗手動(dòng)盤車，通知檢修人員除去該處防護(hù)罩，以便緊急情況下及時(shí)手動(dòng)盤車。

4)逐漸降負(fù)荷至150 MW，根據(jù)燃燒情況投入油槍，投入空氣預(yù)熱器連續(xù)吹灰。

5)停運(yùn)A側(cè)一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)運(yùn)行，關(guān)閉一、二次風(fēng)聯(lián)絡(luò)門。手動(dòng)調(diào)整A引風(fēng)機(jī)出力至最小。就地逐漸關(guān)閉A空氣預(yù)熱器出口熱一、二次風(fēng)擋板、入口煙氣擋板。操作過(guò)程應(yīng)緩慢，防止?fàn)t膛負(fù)壓大幅波動(dòng)，逐漸將A側(cè)排煙溫度提高至180℃。一、二次熱風(fēng)擋板、空氣預(yù)熱器入口煙氣擋板到位后，就地手動(dòng)加關(guān)。

6)停運(yùn)A空氣預(yù)熱器主、輔電機(jī)運(yùn)行，立即通知檢修人員打開A空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)兩個(gè)人孔門及煙氣擋板下方煙氣側(cè)人孔門，利用負(fù)壓抽冷空氣降低煙氣側(cè)溫度。

7)負(fù)荷降至150 MW以下，退出脫硝系統(tǒng)運(yùn)行。防止可燃物聚集在催化劑上，加強(qiáng)脫硝系統(tǒng)聲波吹灰和蒸汽吹灰。開啟A側(cè)布袋除塵器旁通閥，關(guān)閉提升閥，退出A側(cè)布袋除塵器運(yùn)行。

8)根據(jù)排煙溫度逐漸降低機(jī)組負(fù)荷［7］。當(dāng)降負(fù)荷至130 MW時(shí)，退出1臺(tái)汽泵保持備用，關(guān)閉備用泵出口電動(dòng)門。開啟冷再至高輔調(diào)門，保持高輔壓力0.40 MPa以上，控制小機(jī)調(diào)門開度70%以下，防止小機(jī)汽源壓力過(guò)低造成遙調(diào)退出、汽泵失控。根據(jù)排煙溫度上升趨勢(shì)決定是否進(jìn)一步降負(fù)荷。

9)對(duì)主、輔電機(jī)停電，通知檢修人員開始檢修空氣預(yù)熱器。在缺陷處理過(guò)程中，若輔電機(jī)已拆除不能手動(dòng)盤車，則在煙氣側(cè)人孔門處用翹杠或?qū)ф湵P動(dòng)空氣預(yù)熱器。

10)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程規(guī)定，如空氣預(yù)熱器著火或排煙溫度超過(guò)250℃，應(yīng)立即停爐，避免設(shè)備損壞。

4.2 檢修后的投運(yùn)措施

經(jīng)檢查，1號(hào)爐A空氣預(yù)熱器減速機(jī)與主電機(jī)液力耦合器的連接軸磨損嚴(yán)重，修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，整個(gè)處理過(guò)程長(zhǎng)達(dá)15 h。A側(cè)空氣預(yù)熱器主、輔電機(jī)均停運(yùn)后，因A側(cè)入口煙氣擋板不嚴(yán)，A側(cè)排煙溫度上升較快，故迅速降低機(jī)組負(fù)荷，最低降負(fù)荷至60 MW，空氣預(yù)熱器入口煙溫降至250℃左右，排煙溫度最高升至227℃穩(wěn)定。按上述方法進(jìn)行操作，各參數(shù)均控制在規(guī)程范圍內(nèi)，未對(duì)布袋除塵器、脫硝及脫硫系統(tǒng)造成較大影響。

A空氣預(yù)熱器檢修結(jié)束后，手動(dòng)盤車5 min左右，盤車感覺(jué)轉(zhuǎn)子較輕。試啟動(dòng)空氣預(yù)熱器輔電機(jī)，電流比正常偏大7～9 A，且有波動(dòng)，運(yùn)行0.5 h后電流下降至正常值，排煙溫度下降至140℃。全面檢查無(wú)異常后，切換至主電機(jī)，運(yùn)行正常。恢復(fù)一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)運(yùn)行，風(fēng)煙系統(tǒng)各參數(shù)均正常，逐漸升負(fù)荷至正常值。

5 結(jié)論

1)容克式空氣預(yù)熱器單側(cè)停運(yùn)是一種事故狀態(tài)下危險(xiǎn)系數(shù)較高的運(yùn)行狀態(tài)，措施不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子扭曲變形、尾部煙道再燃燒、燃燒不穩(wěn)甚至鍋爐滅火事故等問(wèn)題。

2)通過(guò)加熱法提高熱端空氣側(cè)溫度，開啟空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)人孔門，利用負(fù)壓抽冷空氣降低煙氣側(cè)溫度，減少煙氣和空氣側(cè)溫度差，解決空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子扭曲狀變形問(wèn)題，確保了單側(cè)空氣預(yù)熱器檢修工作的順利進(jìn)行，檢修期間沒(méi)有出現(xiàn)設(shè)備損壞，機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)均能控制在正常范圍內(nèi)。

3)通過(guò)進(jìn)一步減低機(jī)組負(fù)荷，控制空氣預(yù)熱器入口煙氣溫度在250℃以下，一般可控制排煙溫度滿足廠家要求。

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