靳軍，種西虎，李廣偉

(中電華創(chuàng)電力技術(shù)研究有限公司，江蘇 蘇州 215123)

0 引言

某發(fā)電廠#2機(jī)組鍋爐型號為B&W B-2090/25.4-M，為超臨界參數(shù)變壓直流爐、一次再熱、平衡通風(fēng)、緊身封閉布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、前后墻對沖燃燒方式、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。配有帶循環(huán)泵的內(nèi)置式啟動系統(tǒng)。設(shè)計煤種為中國中煤能源集團(tuán)有限公司的平朔東露天礦洗中煤。采用中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，前后墻對沖燃燒方式，配置英國B&W公司雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器及NOx燃盡風(fēng)(OFA)噴口。尾部設(shè)置分煙道，采用煙氣調(diào)溫?fù)醢逭{(diào)節(jié)再熱器出口汽溫。豎井下設(shè)置2臺三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器(以下簡稱空預(yù)器)。

1 空預(yù)器排煙溫度存在問題

#2鍋爐運(yùn)行過程中，#1空預(yù)器排煙溫度(以下簡稱煙溫)較#2的偏高，最高偏差達(dá)20 ℃左右。

通過調(diào)取該機(jī)組不同時間段的分散控制系統(tǒng)(DCS)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在空預(yù)器入口煙溫相差不大的情況下，2臺空預(yù)器出口煙溫存在較大偏差，空預(yù)器煙溫偏差見表1。

2 空預(yù)器煙溫偏差問題診斷

為分析#2機(jī)組2臺空預(yù)器煙溫偏差較大的原因，在450 MW工況下對#2機(jī)組2臺空預(yù)器進(jìn)出口溫度場進(jìn)行標(biāo)定，分析兩側(cè)煙溫偏差較大的原因。

通過網(wǎng)格多點取樣法測得2臺空預(yù)器進(jìn)出口煙溫的平均值，并與DCS在線數(shù)據(jù)顯示值(以下簡稱DCS顯示值)進(jìn)行對比，結(jié)果見表2。

由表2可知，2臺空預(yù)器入口煙溫實測值與DCS顯示值基本相同。在線測點能夠準(zhǔn)確反應(yīng)入口溫度值。兩側(cè)出口DCS顯示值與實測值存在一定偏差，但能定性地表明兩側(cè)出口煙溫存在較大偏差。

GB/T 10184—2015《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》空預(yù)器漏風(fēng)率簡化計算方法[1]，依據(jù)空取器進(jìn)出口的漏風(fēng)系數(shù)對#2機(jī)組空預(yù)器漏風(fēng)率進(jìn)行估算，計算結(jié)果見表3。

由表3可以看出，#1，#2空預(yù)器漏風(fēng)率均偏大。#1，#2空預(yù)器煙氣側(cè)壓降分別為2 040 Pa和2 100 Pa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計值。

3 原因分析

3.1 煙氣側(cè)及空氣側(cè)影響

#1，#2 2臺空預(yù)器前的各處煙溫及鍋爐主、再熱汽溫?zé)o偏差，且空預(yù)器入口煙溫基本相同，兩側(cè)引風(fēng)機(jī)出力基本無偏差，可消除煙氣側(cè)對空預(yù)器出口煙溫偏差的影響。

表1 #1和 #2空預(yù)器煙溫DCS在線數(shù)據(jù)顯示值對比Tab.1 Comparison of online flue gas temperature of No.1 and No.2 air preheaters indicated on DCS ℃

表2 #1和 #2空預(yù)器進(jìn)出口煙溫實測值與DCS顯示值對比Tab.2 Comparison of flue gas temperature at outlets of No.1 and No.2 air preheater indicated on DCS ℃

表3 空預(yù)器漏風(fēng)率Tab.3 Air leakage rate of air preheater

空氣側(cè)產(chǎn)生的空預(yù)器換熱煙溫偏差，主要是由一次風(fēng)側(cè)和二次風(fēng)側(cè)引起。鍋爐在450 MW負(fù)荷時一次風(fēng)側(cè)和二次風(fēng)側(cè)參數(shù)表見表4。

由表4可以看出，#1，#2空預(yù)器兩側(cè)一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓、風(fēng)機(jī)電流基本一致，證明兩側(cè)一次風(fēng)不存在流量偏差，不存在一次風(fēng)量不均導(dǎo)致空氣側(cè)換熱煙溫偏差?？疹A(yù)器兩側(cè)一次風(fēng)阻力基本相等，也不存在空預(yù)器通透能力偏差問題，同時空預(yù)器出口一次風(fēng)壓基本相等，更證明了這點。但一次風(fēng)溫有13 ℃以上的偏差，顯然是空預(yù)器換熱效果有問題所致，應(yīng)是受到空預(yù)器本身蓄熱能力及二次風(fēng)側(cè)換熱影響。

由表4可以看出，#1，#2空預(yù)器兩側(cè)一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓、風(fēng)機(jī)電流基本一致，證明兩側(cè)一次風(fēng)不存在流量偏差，不存在一次風(fēng)量不均導(dǎo)致空氣側(cè)換熱煙溫偏差。空預(yù)器一次風(fēng)阻力兩側(cè)基本相等，也不存在空預(yù)器通透能力偏差問題，同時空預(yù)器出口一次風(fēng)壓基本相等，更證明了這點。但一次風(fēng)溫有13 ℃以上的偏差，顯然是空預(yù)器換熱效果有問題所致，應(yīng)是受到了空預(yù)器本身蓄熱能力及二次風(fēng)側(cè)換熱影響。

表4 450 MW工況空預(yù)器一、二次風(fēng)側(cè)參數(shù)Tab.4 Parameters on the primary and secondary air side of air preheater under 450 MW working condition

送風(fēng)機(jī)側(cè)空預(yù)器入口風(fēng)溫偏差較大，這是因為#2空預(yù)器送風(fēng)機(jī)暖風(fēng)器存在設(shè)備缺陷，無法投運(yùn)。#2空預(yù)器送風(fēng)側(cè)差壓為1.4 kPa，#1空預(yù)器送風(fēng)側(cè)差壓為0.9 kPa。2臺空預(yù)器一次風(fēng)差壓及煙氣側(cè)差壓基本相同，空預(yù)器兩側(cè)阻力相同，對送風(fēng)側(cè)同樣可認(rèn)為空預(yù)器清潔度及通透能力兩側(cè)一致，但#2空預(yù)器送風(fēng)側(cè)差壓較#1側(cè)偏大0.5 kPa。根據(jù)流體力學(xué)原理，可得#2空預(yù)器送風(fēng)機(jī)流量大于#1空預(yù)器送風(fēng)機(jī)流量。而且#2空預(yù)器送風(fēng)機(jī)電流較#1空預(yù)器大3.4 A，也證明了該結(jié)論。

由表4可以看出，2臺空預(yù)器入口一次風(fēng)溫偏差不大，空預(yù)器入口送風(fēng)溫度偏差達(dá)到31 ℃，空預(yù)器旋轉(zhuǎn)方向為煙氣→二次風(fēng)→一次風(fēng)，2臺空預(yù)器出口送風(fēng)溫度基本相同，而空預(yù)器出口一次風(fēng)溫度相差13 ℃。#2空預(yù)器入口送風(fēng)溫度偏低，帶走了煙氣中偏多的熱量，一次風(fēng)吸收的熱量相對偏少，空預(yù)器出口一次風(fēng)溫相對偏低。

通過以上分析可知，暖風(fēng)器無法正常投運(yùn)導(dǎo)致空預(yù)器入口風(fēng)溫偏低和送風(fēng)風(fēng)量偏差均對空預(yù)器出口煙溫偏差存在影響。下面對暖風(fēng)器運(yùn)行狀態(tài)對空預(yù)器出口煙溫偏差的影響進(jìn)行分析。600 MW負(fù)荷工況下空預(yù)器，送風(fēng)機(jī)暖風(fēng)器不同運(yùn)行狀態(tài)下空預(yù)器出口煙溫對比見表5。

表5 暖風(fēng)器不同運(yùn)行狀態(tài)下空預(yù)器出口煙溫對比Tab.5 Gas temperature at the outlet of air preheater under different operating conditions

由表5可知，2臺空預(yù)器入口送風(fēng)風(fēng)溫基本相同，一次風(fēng)溫基本相同的情況下，#2空預(yù)器送風(fēng)機(jī)電流較#1空預(yù)器送風(fēng)機(jī)電流偏大11 A，#2空預(yù)器出口送風(fēng)側(cè)風(fēng)溫較#1空預(yù)器出口風(fēng)溫偏高6.1 ℃，而#2空預(yù)器出口一次風(fēng)溫較#1空預(yù)器出口一次風(fēng)溫偏低8.5 ℃?？疹A(yù)器出口煙溫偏差14.5 ℃。#2空預(yù)器送風(fēng)機(jī)風(fēng)量偏大，吸收煙氣中較多的熱量，一次風(fēng)側(cè)換熱量偏小，空預(yù)器出口一次風(fēng)溫偏低。因此，兩側(cè)送風(fēng)風(fēng)量的偏差引起空預(yù)器煙溫偏差。

而在#2空預(yù)器送風(fēng)機(jī)暖風(fēng)器出現(xiàn)故障時，空預(yù)器入口送風(fēng)風(fēng)溫只有28.3 ℃，較#1空預(yù)器入口送風(fēng)風(fēng)溫偏低16.1 ℃，#2空預(yù)器送風(fēng)機(jī)電流較#1空預(yù)器送風(fēng)機(jī)電流高11.2 A，2臺空預(yù)器出口煙溫偏差達(dá)到24.4 ℃。暖風(fēng)器故障進(jìn)一步加大了兩側(cè)空預(yù)器的出口煙溫偏差。

3.2 空預(yù)器漏風(fēng)率影響

表3中，在450 MW負(fù)荷下，2臺空預(yù)器漏風(fēng)率分別為10.31%和9.07%，漏風(fēng)率均偏大。

由于漏風(fēng)會改變空預(yù)器換熱的條件，所以可能會影響到煙溫或熱風(fēng)溫度，但不同位置的漏風(fēng)其影響方式存在區(qū)別[2]。

第1種情況為空預(yù)器冷端漏風(fēng)?？疹A(yù)器冷端漏風(fēng)，此時未加熱的冷風(fēng)直接混入空預(yù)器出口的煙氣，空預(yù)器煙溫降低。隨著漏風(fēng)量的增加，風(fēng)機(jī)必須增大出力才能滿足鍋爐正常燃燒的需求。當(dāng)空預(yù)器冷端泄露風(fēng)量較小時，冷端漏風(fēng)對空預(yù)器內(nèi)部的換熱過程不會發(fā)生影響。當(dāng)漏風(fēng)量過大造成熱風(fēng)量不足時，會導(dǎo)致空氣帶走的熱量偏少，空預(yù)器換熱量減小，煙溫增加，但與冷風(fēng)摻入引起的煙溫降低值相比，煙溫的增加值較小，整體來看，空預(yù)器出口的煙溫還是降低的。

第2種情況為空預(yù)器熱端漏風(fēng)?？疹A(yù)器熱端發(fā)生漏風(fēng)，此時熱空氣混入熱煙氣，煙氣量隨之增加，流速增大，為了維持鍋爐正常燃燒，進(jìn)入空預(yù)器的風(fēng)量亦增加，風(fēng)速增大，此時換熱量增加。但一部分換熱量來自漏入煙氣中的熱空氣加熱冷空氣。空預(yù)器最大換熱能力是固定的，隨著熱空氣加熱冷空氣換熱量的增加，煙氣加熱空氣的換熱量隨之減少，空預(yù)器煙溫隨之增加。此外，在空預(yù)器的熱端，熱風(fēng)溫度低于熱煙氣溫度，熱風(fēng)混入后，熱煙氣溫度降低，影響傳熱系數(shù)及傳熱溫差，減小傳熱量，也會引起煙溫的增加。

還有一種情況為空預(yù)器中間漏風(fēng)，此時對空預(yù)器排煙溫度的影響與空預(yù)器冷端漏風(fēng)類似。

#1，#2 2臺空預(yù)器漏風(fēng)率均偏大，但空預(yù)器出口煙溫存在較大偏差，可能與空預(yù)器漏風(fēng)位置有關(guān)，待停機(jī)檢修時對空預(yù)器內(nèi)部進(jìn)行檢查確認(rèn)。

4 結(jié)論

綜上所述，引起空預(yù)器兩側(cè)出口煙溫偏差的主要原因有以下幾點。

(1)#2空預(yù)器送風(fēng)機(jī)出力較#1送風(fēng)機(jī)出力大。

(2)#2空預(yù)器送風(fēng)機(jī)側(cè)暖風(fēng)器故障，引起空預(yù)器兩側(cè)煙溫偏差進(jìn)一步加大。

(3)空預(yù)器漏風(fēng)率偏大，漏風(fēng)位置的不同也會引起出口煙溫存在偏差。

針對目前空預(yù)器的運(yùn)行狀況，建議電廠制定相關(guān)的運(yùn)行及檢修措施，具體如下。

(1)盡快對故障暖風(fēng)器進(jìn)行檢修，及時投運(yùn)，當(dāng)前環(huán)境溫度最低可達(dá)-20 ℃，空預(yù)器出口溫度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離最低空預(yù)器冷端綜合溫度，極易加劇空預(yù)器冷端腐蝕，對空預(yù)器造成更大的影響。

(2)后期停機(jī)檢修時，可將暖風(fēng)器更改為旋轉(zhuǎn)式暖風(fēng)器，提高設(shè)備可靠性。

(3)暖風(fēng)器無法正常投運(yùn)時，在保障機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，應(yīng)盡量降低該側(cè)送風(fēng)機(jī)出力，減少低溫風(fēng)量，增大另一側(cè)送風(fēng)機(jī)出力，進(jìn)而提高該側(cè)空預(yù)器出口煙溫。

(4)增加在線煙溫測點，均勻布置，每側(cè)不少于3個測點，提高DCS顯示值的真實性。

(5)停機(jī)檢修時，應(yīng)針對當(dāng)前空預(yù)器漏風(fēng)率偏大的問題進(jìn)行檢修，提高設(shè)備可靠性。