董 彬

（大唐魯北發(fā)電有限責(zé)任公司，山東 濱州 251909）

隨著國家對環(huán)境保護(hù)的重視和環(huán)保政策的日益嚴(yán)格，新建煤粉鍋爐都設(shè)計(jì)安裝脫硫裝置并且要求脫硫系統(tǒng)隨機(jī)組同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步投用。另外，鍋爐煙氣系統(tǒng)加入脫硝裝置也已提上議程。

引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)、脫硝風(fēng)機(jī)合并運(yùn)行是新建大型火電廠風(fēng)煙系統(tǒng)一種新的運(yùn)行方式，該運(yùn)行方式可有效降低廠用電率。但HU25038-22 雙級動葉可調(diào)聯(lián)合風(fēng)機(jī)改造的投運(yùn)時(shí)間較短，風(fēng)機(jī)改造后存在的問題未充分暴露，造成風(fēng)機(jī)出現(xiàn)問題后可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)較少。本文以大唐魯北發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程2×330MW 機(jī)組為研究對象，介紹了該工程三合一雙級動葉可調(diào)軸流式聯(lián)合引風(fēng)機(jī)的故障實(shí)例分析與控制措施?？蔀榻窈蟠笮突痣姍C(jī)組煙氣系統(tǒng)的初設(shè)選型、技術(shù)改造和運(yùn)行控制策略提供借鑒。

1 魯北公司風(fēng)煙系統(tǒng)設(shè)備簡介

風(fēng)煙系統(tǒng)設(shè)備組成：大唐魯北發(fā)電有限責(zé)任公司2×330MW 機(jī)組分別于2009年9月、2009年12月投產(chǎn)運(yùn)行，鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司根據(jù)美國ABB-CE 燃燒工程公司技術(shù)設(shè)計(jì)制造的HG-1020/18.58-YM23 型自然循環(huán)鍋爐。燃燒器采用低NOx雙尺度燃燒器（用于控制爐內(nèi)煙氣中NOx排放量≤200mg/Nm3），每臺鍋爐配有兩臺半模式、雙密封、三分倉容克式空氣預(yù)熱器，其型號為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的28.0-VI(T)-1983-SMR，逆轉(zhuǎn)布置（已經(jīng)完成冷端蓄熱元件鍍搪瓷改造，防止煙氣低溫腐蝕）；2013年8月、10月兩臺爐脫硝設(shè)施先后投入正常運(yùn)行；1、2 號機(jī)組引風(fēng)機(jī)于2012年2月、5月改造為HU25038-22 型雙級動葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)；同時(shí)取消了脫硫增壓風(fēng)機(jī)。

鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為1020t/h，鍋爐主要負(fù)荷帶基本負(fù)荷，有調(diào)峰能力，安裝地點(diǎn)為室外露天布置。煤灰成分見表1。

表1 煤灰成分

三合一風(fēng)機(jī)設(shè)備型式為動葉可調(diào)軸流式，風(fēng)機(jī)型號為HU25038-22，風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)提供克服脫硫裝置（脫硫采用氧化鎂-亞硫酸鎂濕法脫硫工藝），脫硝裝置（脫硝采用SCR 脫硝工藝）及鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)其他設(shè)備阻力的要求。風(fēng)機(jī)采用三合一風(fēng)機(jī)。每臺機(jī)組安裝2 臺引風(fēng)機(jī)，布置位置在脫硫系統(tǒng)前，電袋除塵器之后安裝。風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式為兩臺風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，單臺風(fēng)機(jī)出力滿足60%BMCR 負(fù)荷工況要求，布置方式為水平對稱布置，垂直進(jìn)風(fēng)，水平出風(fēng)。

風(fēng)機(jī)參數(shù)兩個(gè)工況，見表2。

表2 風(fēng)機(jī)參數(shù)兩個(gè)工況

（續(xù)）

說明：TB（test block）點(diǎn)風(fēng)量、風(fēng)壓參數(shù)為B-MCR 工況考慮了裕量的數(shù)據(jù)。此工況為風(fēng)機(jī)能力考核工況。B-MCR 工況系鍋爐最大連續(xù)出力工況，與汽輪機(jī)VWO 工況相匹配。BRL 工況的鍋爐出力與汽輪機(jī)TRL 工況的進(jìn)汽量相匹配。風(fēng)機(jī)在此工況下應(yīng)運(yùn)行在最高效率區(qū)內(nèi)。此點(diǎn)為風(fēng)機(jī)效率考核點(diǎn)。

三合一風(fēng)機(jī)所配套的電動機(jī)的參數(shù)，見表3。

表3 所配套電動機(jī)參數(shù)表

2 引風(fēng)機(jī)失速運(yùn)行工況及處理過程

失速前機(jī)組運(yùn)行工況：2013年11月27日17∶00，機(jī)組負(fù)荷310MW，鍋爐蒸發(fā)量1035t/h，1 號爐1A，1B，1C，1D，1E 五臺磨煤機(jī)運(yùn)行，1A、1B 一次風(fēng)機(jī)、1A、1B 送風(fēng)機(jī)及1A、1B 引風(fēng)機(jī)投自動運(yùn)行。1A、1B 引風(fēng)機(jī)動葉開度 86.9%/81.5%，電流為255A/307A，1A 引風(fēng)機(jī)電流與1 號機(jī)組負(fù)負(fù)對比如圖1所示。

失速發(fā)生時(shí)工況：17時(shí)21分，1 號爐1A 引風(fēng)機(jī)電流由254A 驟降至181A（動葉開度85%未變化），1 號爐爐膛負(fù)壓快速增至+900Pa，1B 引風(fēng)機(jī)出力自動加至最大，快速停運(yùn)1 號爐1E 制粉系統(tǒng)，打掉1 號爐1D 制粉系統(tǒng)，負(fù)荷由310MW 快速降至210MW，就地檢查18∶31分，保持1A 吸風(fēng)機(jī)動葉開度不變的情況下停運(yùn)1A 吸風(fēng)機(jī)，在關(guān)閉1 號爐1A 吸風(fēng)機(jī)入口擋板過程中1A 吸風(fēng)機(jī)電流由147A突升至208A，（入口擋板無法關(guān)到位），爐膛負(fù)壓驟升至-1300Pa，立即停止1A 引風(fēng)機(jī)并將爐膛負(fù)壓調(diào)至正常，負(fù)荷穩(wěn)定至200MW。

圖1 電流、負(fù)荷對比圖

事件處理過程：11月27日異常發(fā)生后，就地檢查風(fēng)機(jī)溫度、振動均正常，因本次異?，F(xiàn)象與7月份1A 引風(fēng)機(jī)設(shè)備損壞事故現(xiàn)象非常相似，為保證機(jī)組安全運(yùn)行決定停運(yùn)1A 引風(fēng)機(jī)，解體檢查內(nèi)部有無損傷。18∶34，1A 引風(fēng)機(jī)停運(yùn)，23∶00，引風(fēng)機(jī)上蓋打開，觀察動葉無損壞，葉片執(zhí)行機(jī)構(gòu)及拐臂無異常，就地、遠(yuǎn)方操作動葉開關(guān)靈活。為徹底排查異常原因，決定打開中心筒檢查內(nèi)部設(shè)備，由于風(fēng)機(jī)內(nèi)硫味極重，人員不能在機(jī)殼內(nèi)長時(shí)間逗留，直到28日凌晨04∶15，才將中心筒內(nèi)部人孔門全部打開，檢查發(fā)現(xiàn)動葉伺服閥、連桿均無異常，將連桿和拐臂脫開后，就地活動連桿靈活、無卡澀，因此判斷設(shè)備本身無損壞。凌晨06∶35，開始設(shè)備回裝。15∶46，1A 引風(fēng)機(jī)試運(yùn)，就地測量溫度、振動均正常，風(fēng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

3 引風(fēng)機(jī)失速原因分析

11月29日，1A 引風(fēng)機(jī)再次發(fā)生失速故障，失速時(shí)空預(yù)器及引風(fēng)機(jī)參數(shù)曲線圖如圖2所示。

圖2 引風(fēng)機(jī)失速時(shí)空預(yù)器及引風(fēng)機(jī)參數(shù)曲線圖

結(jié)合兩次失速工況各參數(shù)歷史趨勢進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)異常發(fā)生后發(fā)出過“1A 引風(fēng)機(jī)失速”報(bào)警信號，經(jīng)過風(fēng)機(jī)解體檢查排除了設(shè)備原因后，判斷異常發(fā)生的直接原因?yàn)轱L(fēng)機(jī)失速，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示風(fēng)機(jī)失速前1A 引風(fēng)機(jī)入口壓力為-6.6kPa，出口為+1.3kPa，已超出了風(fēng)機(jī)的最大出力，因此判斷風(fēng)機(jī)失速的原因在于入口負(fù)壓過高。經(jīng)分析，風(fēng)機(jī)失速的根本原因?yàn)榭疹A(yù)器煙氣側(cè)壓差大，空預(yù)器進(jìn)出口壓差設(shè)計(jì)值為1600Pa，而空預(yù)器內(nèi)部堵灰后，空預(yù)器煙氣側(cè)進(jìn)出口壓差超出設(shè)計(jì)值2000Pa，達(dá)到3600Pa，使引風(fēng)機(jī)入口壓力達(dá)到-6700Pa，出口壓力1300Pa，風(fēng)機(jī)全壓接近了風(fēng)機(jī)的最大出力8100Pa，由于系統(tǒng)壓力波動，及兩臺引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)，造成了風(fēng)機(jī)進(jìn)入失速區(qū)。

空預(yù)器堵灰的根本原因?yàn)镹H4HSO4大量粘結(jié)在空預(yù)器轉(zhuǎn)子冷端蓄熱元件內(nèi)部。其次脫硝投入增加了煙道阻力，同時(shí)也大大提高了SO3的生成率，11月初氣溫降低導(dǎo)致空預(yù)器冷端酸腐蝕加劇，二次風(fēng)暖風(fēng)器未及時(shí)投入運(yùn)行，造成空預(yù)器冷端綜合溫度低于150℃（排煙溫度與空預(yù)器入口二次風(fēng)溫度之和），脫硝的氨逃逸后與煙氣中的SO3及低溫?zé)煔庵械乃纬闪顺叵聻楣虘B(tài)的 NH4HSO4，而NH4HSO4的結(jié)晶溫度在140℃，故隨著排煙溫度降低，空預(yù)器堵灰現(xiàn)象也隨之加劇，空預(yù)器差壓快速升高。

軸流風(fēng)機(jī)的失速特性是由風(fēng)機(jī)的葉型等特性決定的，同時(shí)也受到風(fēng)道阻力等系統(tǒng)特性的影響，動葉調(diào)節(jié)軸流式引風(fēng)機(jī)的特性曲線如圖3所示，其中，鞍形曲線M 為引風(fēng)機(jī)不同安裝角的失速點(diǎn)連線，工況點(diǎn)落在馬鞍形曲線的左上方，均為不穩(wěn)定工況區(qū)，這條線也稱為失速線。由圖中我們不難看出：①在同一葉片角度下，管路阻力越大，風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓越高，風(fēng)機(jī)運(yùn)行越接近于不穩(wěn)定工況區(qū)；②在管路阻力特性不變的情況下，風(fēng)機(jī)動葉開度越大，風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)越接近不穩(wěn)定工況區(qū)。

圖3 動葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)特性曲線

1 號爐空預(yù)器堵灰后，煙氣阻力增加，鍋爐大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)動葉開度大，長期接近于不穩(wěn)定工況區(qū)工作。鍋爐負(fù)荷增加至最大出力時(shí)，1A 引風(fēng)機(jī)達(dá)到臨界點(diǎn)而發(fā)生失速。

綜上所述，機(jī)組負(fù)荷升高至BMCR 工況，引風(fēng)機(jī)出力接近BMCR 出力，至使兩臺引風(fēng)機(jī)電流偏差造成兩臺風(fēng)機(jī)搶風(fēng)，產(chǎn)生失速現(xiàn)象。系統(tǒng)阻力增加是造成本次失速的直接原因。

脫硝投運(yùn)后空預(yù)器堵灰是引起本次失速的間接原因。

4 針對此類失速事故的控制措施

1）正常運(yùn)行中鍋爐引、送風(fēng)調(diào)節(jié)投自動模式，負(fù)壓設(shè)定為50～100Pa 之間，爐膛負(fù)壓波動幅度大于200Pa時(shí)，切至手動調(diào)整，嚴(yán)禁爐膛冒正壓。

2）引風(fēng)機(jī)入口煙氣聯(lián)絡(luò)門及送風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)門正常運(yùn)行中保持關(guān)閉，防止因兩側(cè)風(fēng)機(jī)出力不平衡發(fā)生失速。

3）運(yùn)行人員應(yīng)盡量保持兩側(cè)送、引風(fēng)機(jī)出力和電流平衡，嚴(yán)格控制兩側(cè)風(fēng)機(jī)電流偏差不大于30A，單側(cè)引風(fēng)機(jī)電流不超額定電流416A。

4）1 號爐引風(fēng)機(jī)動葉開度規(guī)定運(yùn)行調(diào)整上限不大于80%，2 號爐引風(fēng)機(jī)動葉開度規(guī)定運(yùn)行調(diào)整上限不大于85%，防止風(fēng)機(jī)動葉開度過大進(jìn)入失速不穩(wěn)定區(qū)。

5）1、2號爐空預(yù)器蒸汽吹灰連續(xù)進(jìn)行。

6）機(jī)組運(yùn)行中加強(qiáng)引、送風(fēng)機(jī)電流監(jiān)視和就地檢查，發(fā)現(xiàn)異常立即匯報(bào)值長，通知維護(hù)人員檢查設(shè)備。

7）運(yùn)行中嚴(yán)密監(jiān)視空預(yù)器進(jìn)出口煙氣差壓和一、二次風(fēng)差壓變化，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器堵灰情況有上升趨勢時(shí)及時(shí)聯(lián)系維護(hù)人員檢查處理。

8）脫硝SCR 運(yùn)行時(shí)，嚴(yán)格控制系統(tǒng)氨逃逸不大于 3PPM，保證 SCR 出口 NOx濃度小于100mg/Nm3的前提下盡量降低噴氨濃度。

9）嚴(yán)格執(zhí)行暖風(fēng)器投運(yùn)管理規(guī)定，保證空預(yù)器冷端綜合溫度不低于150℃（排煙溫度與空預(yù)器入口二次風(fēng)溫度之和），防止空預(yù)器冷端酸結(jié)露腐蝕加重堵灰程度。

10）加強(qiáng)鍋爐入爐煤混配摻燒管理，嚴(yán)格控制入爐煤硫份不大于1.0%。

11）1 號機(jī)組供熱量不大于100t/h，發(fā)電量不超300MW，鍋爐總蒸發(fā)量不高于920t/h。

12）對引風(fēng)機(jī)失速和風(fēng)機(jī)全壓的報(bào)警值做適當(dāng)調(diào)整。設(shè)置了風(fēng)機(jī)全壓超過7400Pa 的報(bào)警點(diǎn)。

13）機(jī)組有停備機(jī)會時(shí)對空預(yù)器蓄熱元件進(jìn)行高壓水沖洗，解決空預(yù)器堵灰問題。

14）加強(qiáng)對1 號爐蒸汽吹灰系統(tǒng)的檢修維護(hù)，確保設(shè)備正常投入。

15）調(diào)整布袋除塵器脈沖閥吹灰頻率，減少布袋除塵器進(jìn)出口壓差?？山档鸵L(fēng)機(jī)入口阻力約200Pa。

16）修改運(yùn)行規(guī)程，根據(jù)氣溫度化，及時(shí)投運(yùn)暖風(fēng)器，調(diào)研暖風(fēng)器投入的最佳工況點(diǎn)為一次風(fēng)、二次風(fēng)、排煙溫度三者之平均溫度低于145℃時(shí)投入最為合適，并加入運(yùn)行規(guī)程。

5 結(jié)論

解決此類設(shè)備異常問題主要從三方面著手，首先，引風(fēng)機(jī)本身設(shè)計(jì)選型過程中考慮的異常工況要全面，即空預(yù)器煙氣側(cè)堵灰在后進(jìn)/出口壓差會升高至3000～4000Pa時(shí)，引風(fēng)機(jī)設(shè)備選型時(shí)確定風(fēng)機(jī)全壓要以鍋爐B-MCR 工況時(shí)，風(fēng)煙系統(tǒng)阻力極端工況為選型參考。其次，系統(tǒng)阻力增加的影響，脫硝設(shè)施投運(yùn)過程后，要將氨逃逸量控制在最小值，這就要求運(yùn)行人員控制好低氮燃燒器的配風(fēng)，減少脫 硝入口NOx的含量，合理控制氨的投入量，減少NH4HSO4在空預(yù)器冷端蓄熱元件的沉積。再次，控制二次風(fēng)與排煙溫度二者的平均溫度值不低于145℃，減少NH4HSO4在低煙氣溫度中的結(jié)晶，同時(shí)加強(qiáng)空預(yù)器吹灰也是控制此問題的有效措施。

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