超超臨界機(jī)組火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)改造及效果分析

銅山華潤電力有限公司 張建華 王松 李京

摘要：銅山華潤2xlOOOMW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組針對部分電廠發(fā)生的火檢冷卻風(fēng)失去導(dǎo)致機(jī)組MFT的事故，于2017年進(jìn)行了火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)改造，提高了火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)也取得了較好的節(jié)能效果，能夠給同類型電廠的技術(shù)改造提供參考。

關(guān)鍵詞：超超臨界;冷一次風(fēng);火檢風(fēng)機(jī);節(jié)能

1設(shè)備概述

山華潤電力有限公司2x1000MW超超臨界機(jī)組，鍋爐由上海電氣集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)，鍋爐型號SG-3044/27.46-M53X，鍋爐型式為超超臨界參數(shù)、直流鍋爐、一次中間再熱、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊構(gòu)造、露天布置、單爐膛塔式布置形式，兩臺機(jī)組于2010年7月開始投入商業(yè)運(yùn)營。鍋爐的主要參數(shù)如表1-1所示：

火檢冷卻風(fēng)機(jī)主要是冷卻煤粉燃燒器和油槍火檢探頭，由于火檢探頭在高溫爐膛里，為保證探頭的正常使用，需要加裝火檢冷卻風(fēng)機(jī)。為保證機(jī)組的安全運(yùn)行，鍋爐MFT保護(hù)之一就是火檢風(fēng)喪失，銅山華潤電力有限公司運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：火檢風(fēng)機(jī)出口壓力低(低于3.23kPa)延時(shí)120秒，或兩臺火檢冷卻風(fēng)機(jī)全停延時(shí)100秒鍋爐MFT;機(jī)組停運(yùn)后為保證火檢探頭的安全，爐膛溫度下降至lOOcC以下時(shí)方可停運(yùn)火檢冷卻風(fēng)機(jī)。

銅山華潤電力有限公司1000MW機(jī)組配備兩臺離心式火檢冷卻風(fēng)機(jī)，一臺運(yùn)行，一臺備用。燃燒系統(tǒng)采用的是美國阿爾斯通能源公司低NOx擺動式四角切圓燃燒技術(shù)( LNCFS)，采用中速磨煤機(jī)一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)，配置6臺ZGM133N中速磨煤機(jī)，其中5臺運(yùn)行、1臺備用，每臺磨煤機(jī)引出4根煤粉管道到爐膛四角，爐外安裝煤粉分配裝置，每根管道又分成兩根管道，分別與兩個(gè)相鄰的一次風(fēng)噴嘴相連，共計(jì)48個(gè)直流式燃燒器，每組燃燒器風(fēng)箱設(shè)有三層進(jìn)退式機(jī)械霧化油槍，六層燃油噴嘴，24個(gè)油槍。

火檢設(shè)備選用的是美國FORNEY公司的UNIFLAME95型火焰探頭，該搡頭是基于微處理器的火焰探頭，采用固態(tài)紅外、紫外和雙通道傳感器，可以檢測單燃燒器和多燃燒器火焰的強(qiáng)度和有/無。該型火檢探頭使用溫度范圍為-45qC—650C，同時(shí)對冷卻風(fēng)質(zhì)量和流量要求較高：當(dāng)風(fēng)源為清潔、干燥、冷風(fēng)時(shí)，探頭所需要流量不得小于4SCFM( 113L/MIN);當(dāng)溫度達(dá)到探頭操作溫度的上限或使用不潔/含塵燃料時(shí)，探頭所需要的冷卻風(fēng)流量為15SCFM( 425L/MIN)。

2系統(tǒng)改造原因及可行性分析

2.1系統(tǒng)改造原因

系統(tǒng)的可靠性不強(qiáng)。某電廠機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，因油槍氣動角閥漏油，將火檢風(fēng)機(jī)壓力信號等電纜燒壞，鍋爐MFT動作，國內(nèi)因?yàn)榛饳z風(fēng)機(jī)跳閘引起鍋爐MFT動作的事故也時(shí)有發(fā)生。

運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不高。銅山華潤電力1000MW機(jī)組兩臺火檢風(fēng)機(jī)冷卻風(fēng)流量遠(yuǎn)大于火檢探頭所需流量，造成了廠用電的浪費(fèi)。

日常維護(hù)及檢修成本較高。四臺火檢風(fēng)機(jī)需要定期檢修，同時(shí)在運(yùn)行中火檢風(fēng)機(jī)多次出現(xiàn)振動大的問題，浪費(fèi)了大量的人力和物力。

2.2可行性分析

從表2-1中可以看出，根據(jù)一次風(fēng)機(jī)和火檢風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，冷一次風(fēng)壓力符合火檢冷卻風(fēng)的要求，在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中冷一次風(fēng)母管壓力均在10kPa以上，冷一次風(fēng)溫度全年最高為52C(火檢探頭使用溫度范圍為-45C～65c)，完全能夠滿足火檢冷卻風(fēng)要求，而且火檢冷卻風(fēng)量只占一次風(fēng)總風(fēng)量的不到1%，對一次風(fēng)量不會有影響。

從現(xiàn)場設(shè)備和系統(tǒng)布置來肴，冷一次風(fēng)母管和火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)位置較近，采用冷一次風(fēng)提供火檢冷卻風(fēng)，可以節(jié)省大量管道費(fèi)用，投資少，改造簡單方便。

3系統(tǒng)改造內(nèi)容

根據(jù)銅山華潤1000MW機(jī)組實(shí)際情況，本次改造方案是從冷一次風(fēng)管道上引出冷風(fēng)，作為火檢風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)源，當(dāng)機(jī)組冷態(tài)啟動或者停運(yùn)過程中，火檢冷卻風(fēng)由原冷卻風(fēng)機(jī)提供，其運(yùn)行和備用方式與改造前相同;當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，鍋爐火檢冷卻風(fēng)由冷一次風(fēng)提供，火檢冷卻風(fēng)機(jī)做備用，當(dāng)出現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)跳閘或者火檢冷卻風(fēng)壓力低至聯(lián)啟風(fēng)機(jī)值時(shí)，火檢風(fēng)機(jī)立即啟動，保證火檢冷卻風(fēng)壓力正常。改造后的火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)如圖3-1所示。

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改造

從鍋爐冷一次風(fēng)母管接出一路管道，該管道根據(jù)現(xiàn)場風(fēng)道和電纜橋架的位置進(jìn)行布置，該管道內(nèi)冷一次風(fēng)作為火檢冷卻風(fēng)的風(fēng)源。

由于一次風(fēng)機(jī)入口位于鍋爐廠房內(nèi)，一次風(fēng)含塵量相對較多，考慮到FORNEY公司的UNIFLAME95型火焰探頭對冷卻風(fēng)品質(zhì)要求較高，在冷一次風(fēng)至火檢冷卻風(fēng)管道上布置了一個(gè)火檢風(fēng)過濾器，同時(shí)在過濾器前后加裝了型號為271H-10C的隔離門和旁路門，以隔離系統(tǒng)進(jìn)行過濾器濾網(wǎng)清洗。過濾器安裝有就地差壓表，當(dāng)出現(xiàn)一次風(fēng)壓與火檢風(fēng)壓差>1kPa時(shí)，開啟冷一次風(fēng)管至火檢風(fēng)母管旁路手動門，關(guān)閉濾網(wǎng)前后手動門，聯(lián)系檢修進(jìn)行濾網(wǎng)清理。

新增的火檢冷卻風(fēng)源與原火檢風(fēng)接口采用翻板式切換閥形式，正常運(yùn)行時(shí)，翻板將完全封閉火檢風(fēng)機(jī)的出口管道，保證無風(fēng)量泄露，滿足火檢冷卻風(fēng)風(fēng)壓要求。

3.2控制邏輯修改

火檢冷卻風(fēng)結(jié)構(gòu)改造完畢后，針對機(jī)組啟機(jī)時(shí)，一次風(fēng)機(jī)未運(yùn)行，火檢冷卻風(fēng)由火檢冷卻風(fēng)機(jī)提供;機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)機(jī)啟動，冷一次風(fēng)能夠滿足火檢冷卻風(fēng)要求等情況，對火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)控制邏輯進(jìn)行了修改：

A、B火檢風(fēng)機(jī)分別作為主備用與輔備用，主輔備用可切換。

聯(lián)鎖啟動主備用電機(jī)條件：A、B側(cè)出口風(fēng)壓任一低信號≤5000Pa延遲2S，且火檢風(fēng)機(jī)備用開關(guān)已投。

聯(lián)鎖啟動輔備用電機(jī)條件(或的關(guān)系)：火檢風(fēng)機(jī)備用開關(guān)已投，主備用啟動后15S且A、B側(cè)出口風(fēng)壓任一低信號(≤5000Pa)仍在;火檢風(fēng)機(jī)備用開關(guān)已投，主備用啟動失敗且A、B側(cè)出口風(fēng)壓任一低信號(≤5000Pa)仍在。

火檢風(fēng)機(jī)允許停條件(或的關(guān)系)：MFT;另外一臺運(yùn)行冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行或任一一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行且A、B側(cè)出口風(fēng)壓均不低(> 5000Pa)。

“火檢風(fēng)源喪失”MFT條件：冷卻風(fēng)壓力低低(≤3000Pa)，延時(shí)40S(三取二)。

4系統(tǒng)改造后的操作

系統(tǒng)改造后，當(dāng)機(jī)組冷態(tài)啟動或停運(yùn)中，火檢冷卻風(fēng)由火檢冷卻風(fēng)機(jī)提供，運(yùn)行或備用與改造前相同，以確保機(jī)組正常啟動與停運(yùn)。當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，火檢冷卻風(fēng)由冷一次風(fēng)提供，火檢冷卻風(fēng)機(jī)作為備用，一旦出現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)跳閘或火檢冷卻風(fēng)壓低至聯(lián)動火檢冷卻風(fēng)機(jī)時(shí)，火檢冷卻風(fēng)機(jī)聯(lián)啟，保證火檢冷卻風(fēng)壓正常。運(yùn)行人員需要就地進(jìn)行冷一次風(fēng)和火檢風(fēng)機(jī)風(fēng)源的切換操作，為保證火檢冷卻風(fēng)壓力正常，具體切換操作如下。

4.1火檢冷卻風(fēng)由火檢冷卻風(fēng)機(jī)帶倒至冷一次風(fēng)帶操作 就地檢查火檢風(fēng)機(jī)控制柜上各電源指示燈顯示正常，控制方式在“遠(yuǎn)方”位置;確認(rèn)兩臺一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，冷一次母管風(fēng)壓不低于8kPa;確認(rèn)火檢冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，出口母管火檢冷卻風(fēng)壓力不低于8kPa;就地確認(rèn)冷一次風(fēng)至火檢冷卻風(fēng)管路閥門均關(guān)閉狀態(tài)，濾網(wǎng)前一次風(fēng)壓力大于8kPa。全開冷一次風(fēng)至火檢風(fēng)過濾器前手動門;緩慢全開冷一次風(fēng)至火檢風(fēng)過濾器后手動門，直至濾網(wǎng)前壓力≥火檢風(fēng)母管壓力;繼續(xù)開大過濾器后手動門，確認(rèn)火檢風(fēng)翻板換向閥切至冷一次風(fēng)側(cè);檢查風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖投入，投運(yùn)任一臺火檢泠卻風(fēng)機(jī)主備用聯(lián)鎖;停火檢冷卻風(fēng)機(jī);檢查火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行正常，風(fēng)壓穩(wěn)定，各投運(yùn)燃燒器火檢狀態(tài)良好，冷一次風(fēng)至火檢風(fēng)過濾器前后差壓正常。

4.2火檢冷卻風(fēng)由冷一次風(fēng)帶倒至火檢冷卻風(fēng)機(jī)帶操作

確認(rèn)兩臺一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，冷一次風(fēng)母管風(fēng)壓不低于8kPa;確認(rèn)火檢冷卻風(fēng)母管壓力不低于8kPa;確認(rèn)冷一次風(fēng)至火檢冷卻風(fēng)過濾器前后手動門全開，旁路門全關(guān);緩慢關(guān)小冷一次風(fēng)至火檢風(fēng)過濾器后手動門，直至火檢冷卻風(fēng)翻板換向閥后壓力降至8kPa。

啟動火檢冷卻風(fēng)機(jī);檢查風(fēng)機(jī)啟動正常，聲音、振動等均正常，出口風(fēng)壓為不低于8kPa;檢查確認(rèn)火檢冷卻風(fēng)翻板換向閥切至火檢冷卻風(fēng)機(jī)側(cè);確認(rèn)火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行正常，翻板換向閥后壓力穩(wěn)定，各投運(yùn)燃燒器火檢狀態(tài)良好;關(guān)閉冷一次風(fēng)至火檢風(fēng)過濾器后手動門;關(guān)閉冷一次風(fēng)至火檢風(fēng)過濾器前手動門;投入火檢冷卻風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖和主輔備用聯(lián)鎖。

5改造后的效果

5.1機(jī)組可靠性

火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)改造后，冷一次風(fēng)作為火檢冷卻風(fēng)的工作風(fēng)源，兩臺火檢風(fēng)機(jī)作為備用風(fēng)源，如表5-1改造前后火檢風(fēng)壓的對比數(shù)據(jù)所示，在機(jī)組負(fù)荷及磨組運(yùn)行變化情況下，火檢冷卻風(fēng)壓在改造后均在8.5kPa以上.完全符合火檢冷卻風(fēng)的要求，同時(shí)在系統(tǒng)中加裝了翻板式切換閥，可以實(shí)現(xiàn)冷一次風(fēng)風(fēng)源和火檢風(fēng)機(jī)風(fēng)源的自動切換，從根本上消除了因火檢冷卻風(fēng)機(jī)故障導(dǎo)致鍋爐MFT事故的發(fā)生的隱患，提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

5.2機(jī)組經(jīng)濟(jì)性

火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)改造后，火檢風(fēng)機(jī)只在機(jī)組啟停過程中使用，正常運(yùn)行時(shí)處于備用狀態(tài)，按照銅山華潤單臺機(jī)組2016年平均運(yùn)行300天，火檢冷卻風(fēng)機(jī)功率為11KW，單臺機(jī)組每年可節(jié)省廠用電79200kW.h，增加效益3.2萬元，而單臺機(jī)組火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)改造費(fèi)用僅為2萬元，同時(shí)大幅度減少了火檢冷卻風(fēng)機(jī)的維護(hù)和檢修費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

6結(jié)束語

此次對火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)的改造，將機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的火檢冷卻風(fēng)由冷一次風(fēng)提供，完全能夠滿足火檢冷卻風(fēng)的要求，顯著提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性，降低了維護(hù)和檢修成本，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了“小改造、大收益”，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保障。

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