1000 MW機組火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)改造

顧小楠，陳智會

（銅山華潤電力有限公司，江蘇徐州 221000）

1 系統(tǒng)簡介

銅山華潤電力有限公司2×1000 MW機組的鍋爐，為引進德國ALSTOM公司1000 MW超超臨界塔式鍋爐技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合上海鍋爐廠有限公司燃用煙煤的經(jīng)驗進行設(shè)計的超超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛塔式布置、四角切向燃燒、擺動噴嘴調(diào)溫、平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置、采用機械刮板撈渣機固態(tài)排渣的鍋爐。

鍋爐配置6臺ZGM133N中速磨煤機。每臺磨煤機對應(yīng)提供2層燃燒器所需的煤粉。鍋爐還配置了6層共24支輕油槍，采用簡單機械霧化方式，燃油容量按15%MCR（Maximum Con-tinuous Rating，最大連續(xù)工況）負荷設(shè)計。鍋爐燃燒器BI，BII（對應(yīng)B磨）安裝有點火和低負荷穩(wěn)燃作用的微油點火燃燒器，共計 8 套[1]。

2 火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)

火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)為鍋爐的煤燃燒器、油燃燒器的火檢探頭提供冷卻風(fēng)，保證火檢探頭不被高溫?zé)煔鈸p壞，正常監(jiān)視火焰情況，提供正確的鍋爐內(nèi)部燃燒信息。

2.1 火檢探頭

火檢設(shè)備選用FORNEY公司的UNIFLAME型探頭，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目標(biāo)火焰的有無。該火檢探頭對冷卻風(fēng)源的要求為清潔干燥的冷風(fēng)。同時要保證冷卻風(fēng)流量>4 SCFM（Standard Cubic Foot per Minute，標(biāo)準立方英尺每分鐘）（113 L/min），當(dāng)溫度接近探頭操作溫度的上限，或使用不潔、含塵燃料時所需冷卻風(fēng)流量為15 SCFM（425 L/min），冷卻風(fēng)壓力應(yīng)適當(dāng)超過鍋爐或風(fēng)箱的壓力，冷卻風(fēng)溫度為（-40～65）℃。

2.2 火檢冷卻風(fēng)機

火檢冷卻風(fēng)由2臺功率相同的火檢冷卻風(fēng)機提供，正常運行時為1臺運行、1臺備用，為鍋爐56支火檢探頭提供火檢冷卻風(fēng)。

2.3 火檢相關(guān)的保護邏輯

正常運行中維持火檢風(fēng)機出口母管壓力逸6 kPa，出口母管風(fēng)壓<5.6 kPa時報警并聯(lián)啟備用火檢風(fēng)機。當(dāng)出口母管風(fēng)壓<3.23 kPa延時120 s，或2臺火檢冷卻風(fēng)機全停延時100 s發(fā)“火檢冷卻風(fēng)喪失”信號?！盎饳z冷卻風(fēng)喪失”或者失去全部火焰時，觸發(fā)鍋爐MFT（Master Fuel Trip，主燃料跳閘）。

3 火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)存在的問題

3.1 火檢冷卻風(fēng)機的設(shè)備可靠性

火檢冷卻風(fēng)機長時間運行，設(shè)備可靠性較差：運行中曾出現(xiàn)過一臺火檢冷卻風(fēng)機振動大，無法正常運行，僅能做緊急備用，長時間單臺火檢冷卻風(fēng)機持續(xù)運行，沒有備用風(fēng)源的情況；也曾出現(xiàn)過大風(fēng)天氣雜物堵住火檢冷卻風(fēng)機入口造成火檢冷卻風(fēng)母管風(fēng)壓低報警的情況；嚴重時出現(xiàn)過由于電纜故障造成2臺火檢冷卻風(fēng)機均無法啟動而觸發(fā)MFT的事件。

3.2 運行經(jīng)濟性

火檢冷卻風(fēng)機長期運行，存在較高的維護費用。正常運行中，經(jīng)常發(fā)生火檢冷卻風(fēng)機入口濾網(wǎng)堵塞的情況，在空氣中存在大量楊絮柳絮的季節(jié)濾網(wǎng)堵塞更是頻繁發(fā)生，需要經(jīng)常性隔離一臺火檢冷卻風(fēng)機進行清理，給日常工作增加了不必要的風(fēng)險和額外的維護費用。正常運行時如果能停用火檢冷卻風(fēng)機改用冷一次風(fēng)作為風(fēng)源能降低廠用電，減少設(shè)備的維護費用。

4 改造方案

由冷一次風(fēng)系統(tǒng)接一路管道至火檢冷卻風(fēng)母管替代火檢冷卻風(fēng)機，作為火檢冷卻風(fēng)風(fēng)源。正常運行時由冷一次風(fēng)提供火檢冷卻風(fēng)。在機組啟停及一次風(fēng)系統(tǒng)異常時由火檢冷卻風(fēng)機提供火檢冷卻風(fēng)，達到機組穩(wěn)定運行的目的。

4.1 可行性分析

冷一次風(fēng)母管壓力隨負荷變化而變化，一般控制>9.5 kPa，大于火檢冷卻風(fēng)的正常運行要求值（6 kPa）和鍋爐或風(fēng)箱的壓力。

正常運行時冷一次風(fēng)溫度一般在34℃左右，夏季溫度最高值55℃，滿足火檢探頭需求的冷卻風(fēng)溫度范圍為（-40～65）℃。

一次風(fēng)機設(shè)計為2臺PAF型動葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機，BMCR（Boiler Maximum Continuous Rating，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量）工況下，單臺風(fēng)機進口溫度20℃時，風(fēng)壓16.1 kPa，風(fēng)機進口流量為5 946 000 L/min。

每臺磨的最大通風(fēng)量為1 891 000 L/min，密封風(fēng)量為138 900 L/min[2]。

按照火檢冷卻探頭需要的最大冷卻風(fēng)量計算，56只火檢探頭需要的總風(fēng)量為23 800 L/min。一次風(fēng)與火檢冷卻風(fēng)參數(shù)對比見表1。

表1 一次風(fēng)與火檢冷卻風(fēng)參數(shù)對比表

正常運行中按5臺磨運行計算，磨煤機所需的總風(fēng)量和密封風(fēng)量分別占一次風(fēng)總量的79.5%和5.8%?；饳z冷卻風(fēng)僅占一次風(fēng)總量的0.2%?？梢钥闯?，富余的一次風(fēng)量足以滿足火檢冷卻風(fēng)的需求，且不會對一次風(fēng)產(chǎn)生影響。

4.2 改造方案

在鍋爐右側(cè)冷一次風(fēng)母管上接引DN200管道作為掃描風(fēng)源，與原火檢冷卻風(fēng)母管通過切換擋板相連。引自冷一次風(fēng)母管的風(fēng)源增加濾網(wǎng)1個，便于過濾雜質(zhì)，保證火檢冷卻風(fēng)的清潔度。濾網(wǎng)前后設(shè)有前后插板閥各1個，另設(shè)有濾網(wǎng)旁路插板閥1個（圖 1）。

4.3 改造后的運行方式

（1）機組啟動前，啟動任一臺火檢冷卻風(fēng)機，關(guān)閉冷一次風(fēng)母管至火檢冷卻風(fēng)母管濾網(wǎng)前后手動門、旁路門。2臺一次風(fēng)機啟動正常，一次風(fēng)壓高于8 kPa時，開啟冷一次風(fēng)母管至火檢冷卻風(fēng)母管濾網(wǎng)前后手動門，保持旁路門關(guān)閉，火檢冷卻風(fēng)風(fēng)壓正常后停運火檢冷卻風(fēng)機。

（2）機組正常運行時火檢冷卻風(fēng)源為冷一次風(fēng)母管接帶。火檢冷卻風(fēng)機聯(lián)鎖投入，2臺火檢冷卻風(fēng)機主輔備用投入。

（3）機組停運前啟動任意一臺火檢冷卻風(fēng)機，投入風(fēng)機聯(lián)鎖，將火檢冷卻風(fēng)切至火檢冷卻風(fēng)機帶。關(guān)閉冷一次風(fēng)母管至火檢冷卻風(fēng)母管濾網(wǎng)前后手動門、旁路門，保證火檢冷卻風(fēng)壓躍8 kPa。

（4）一次風(fēng)壓快速下降時，立即確認火檢冷卻風(fēng)機聯(lián)鎖啟動，否則手動啟動，保證火檢冷卻風(fēng)壓>8 kPa。

圖1 改造后火檢冷卻風(fēng)源系統(tǒng)

5 控制邏輯的改進

（1）火檢冷卻風(fēng)機設(shè)有聯(lián)鎖和主輔備用。

（2）聯(lián)鎖已投入且出口母管風(fēng)壓低（臆5600 Pa）延遲2 s，且主輔備用已投時聯(lián)啟主備用風(fēng)機。

（3）聯(lián)鎖和主輔備用已投時，主備用啟動指令發(fā)出延時15 s且出口母管風(fēng)壓低信號（臆5600 Pa）仍在；或者主備用啟動失敗且出口母管風(fēng)壓低信號（臆5600 Pa）仍在時聯(lián)鎖啟動輔備用。

（4）聯(lián)鎖投入，主輔電機未投入，出口母管壓力低時聯(lián)鎖啟動兩臺風(fēng)機。

（5）MFT條件中“火檢冷卻風(fēng)喪失”內(nèi)容修改為火檢冷卻風(fēng)壓力低低（臆3230 Pa），延時 100 s（三取二）。

6 改造效果

（1）火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)改造后由冷一次風(fēng)作為火檢冷卻風(fēng)的風(fēng)源，原有的兩臺火檢冷卻風(fēng)機作為火檢冷卻風(fēng)的備用風(fēng)源，大大提高了火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)運行的可靠性和安全性。

（2）冷一次風(fēng)壓相對較高，用冷一次風(fēng)作為火檢冷卻風(fēng)的風(fēng)源增強了火檢探頭的冷卻效果，降低了火檢探頭的故障率。

（3）正常運行中火檢冷卻風(fēng)機處于備用狀態(tài)，降低了廠用電，同時降低了火檢冷卻風(fēng)機的檢修維護成本。

火檢冷卻風(fēng)機電機功率為11 kW，常年保持1臺火檢冷卻風(fēng)機運行，系統(tǒng)改造后2臺機組每年可以節(jié)約廠用電192 720 kW·h。按上網(wǎng)電價0.4元人民幣/（kW·h）計算，2臺機組每年可節(jié)省77 088元人民幣的電費以及額外的設(shè)備維護費用。

7 結(jié)束語

此次對火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)的改造結(jié)構(gòu)簡單，投資少、見效快，消除了運行過程中因火檢冷卻風(fēng)機故障帶來的安全隱患，火檢探頭的使用壽命延長，機組運行的穩(wěn)定性和安全性提高，經(jīng)濟效℃明顯，完全符合安全節(jié)能的理念，達到了改造的預(yù)期效果。