660MW超超臨界機(jī)組空預(yù)器單列布置的經(jīng)濟(jì)性、可靠性分析

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摘 要：重要輔機(jī)單列布置已逐漸被各大電廠所采用，本文就空預(yù)器的單列布置機(jī)組漏風(fēng)損失、造價(jià)、機(jī)組運(yùn)行可靠性、空間利用幾個(gè)上面進(jìn)行了對(duì)比分析，也對(duì)單列空預(yù)器目前遇到的問題及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了論述，為同類型機(jī)組輔機(jī)單列配置控制方式提供了一定參考。

關(guān)鍵詞：單列空預(yù)器 漏風(fēng)損失 基建造價(jià) 空間利用 可靠性 煙溫偏差

中圖分類號(hào)：J91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-9082（2019）10-0207-01

前言

目前國內(nèi)大型輔機(jī)可靠性的提高和追求機(jī)組最優(yōu)性價(jià)比，采用單列100%容量輔機(jī)配置方案的大容量、高參數(shù)火力發(fā)電機(jī)組越來越多。與雙輔機(jī)配置系統(tǒng)相比，單輔機(jī)系統(tǒng)的配置設(shè)備簡潔，布置方便，流程順暢，節(jié)約占地面積，控制部件少，運(yùn)行操作簡單。本文就空預(yù)器單列布置的經(jīng)濟(jì)型、安全可靠性及存在問題進(jìn)行分析論述。

一、項(xiàng)目整體概況

托克托發(fā)電公司五期工程為兩臺(tái)660MW國產(chǎn)超超臨界、一次中間再熱、燃煤、直接空冷汽輪發(fā)電機(jī)組，同步配套建設(shè)煙氣脫硫和脫硝設(shè)施。鍋爐形式為高效超超臨界參數(shù)、變壓直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、前后墻對(duì)沖燃燒、π型鍋爐。五期工程設(shè)計(jì)為側(cè)煤倉布置，風(fēng)煙系統(tǒng)采用單列一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、空預(yù)器布置，空預(yù)器采用豪頓華公司生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，空預(yù)器型號(hào)為35.5VNQ2500，四分倉布置。

二、空預(yù)器漏風(fēng)損失對(duì)比

托電五期工程空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子采用模數(shù)倉格結(jié)構(gòu)，便于檢修和更換，蓄熱原件采用三層布置，冷段鍍搪瓷蓄熱元件采用靜電噴涂工藝。蓄熱元件冷、熱端都采用蒸汽吹灰器，冷段另配一套高壓水沖洗裝置。

單臺(tái)配置的四分倉回轉(zhuǎn)容克式空氣預(yù)熱器，一次風(fēng)與煙氣不接觸，減少了一次風(fēng)向煙氣側(cè)的漏風(fēng)量，空預(yù)器的漏風(fēng)量僅為二次風(fēng)向煙氣側(cè)泄漏量。由于二次風(fēng)的壓頭大大低于一次風(fēng)的壓頭，所以四分倉空預(yù)器能夠有效的減少空預(yù)器的漏風(fēng)。

托克托發(fā)電公司五期工程9號(hào)機(jī)組為新建機(jī)組，托電3號(hào)機(jī)大修后空預(yù)器更換新的蓄熱原件，兩臺(tái)機(jī)的空預(yù)器具有可比性。通過對(duì)兩臺(tái)機(jī)的空預(yù)器漏風(fēng)試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果對(duì)比，四分倉單列布置的空預(yù)器漏風(fēng)率（修正后）為4.11%，而傳統(tǒng)布置的兩空預(yù)器漏風(fēng)率分別是8.69%，6.70%，兩側(cè)平均值約為7.695%，可以得出結(jié)論：四分倉回轉(zhuǎn)容克式空氣預(yù)熱器，因風(fēng)壓高的一次風(fēng)倉格布置于兩個(gè)二次風(fēng)倉格之間，風(fēng)壓較低的兩個(gè)二次風(fēng)倉格與負(fù)壓的煙氣側(cè)相鄰，在空預(yù)器漏風(fēng)損失方面就有很好的優(yōu)勢(shì)，更能有效的降低漏風(fēng)率。

三、基建造價(jià)方面具有優(yōu)勢(shì)

隨著國家環(huán)保要求的不斷嚴(yán)格，脫硫、脫硝、除塵、節(jié)能的改造項(xiàng)目不斷加大，使得尾部的煙氣阻力逐漸加大，加之運(yùn)行多年后機(jī)組普遍存在煙風(fēng)阻力增大的情況，所以在引風(fēng)機(jī)的選型上應(yīng)留有一定的裕量。雙列風(fēng)機(jī)參數(shù)在風(fēng)機(jī)的合理設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)的葉頂線速度在常規(guī)設(shè)計(jì)范圍，可選用常規(guī)材料，風(fēng)機(jī)的選型、設(shè)計(jì)、制造沒有難度，而單列引風(fēng)機(jī)參數(shù)過高，風(fēng)機(jī)葉頂線速度較高，對(duì)材料的選用要求較高，風(fēng)機(jī)的選型、設(shè)計(jì)、制造難度很大，且造價(jià)高，所以托克托發(fā)電公司五期機(jī)組選用了國內(nèi)生產(chǎn)的雙列布置引風(fēng)機(jī)。單列空預(yù)器對(duì)應(yīng)的單個(gè)一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)均由采用豪頓華工程有限公司生產(chǎn)，雙引風(fēng)機(jī)由成都電力機(jī)械廠生產(chǎn)，這種單臺(tái)空預(yù)器、單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、單臺(tái)送風(fēng)機(jī)、雙臺(tái)引風(fēng)機(jī)的配置降低了造價(jià)，減少了電廠前期投資，其中各項(xiàng)投資下表1。

從表格1看出，單從風(fēng)機(jī)單價(jià)、空預(yù)器單價(jià)綜合考慮，對(duì)比傳統(tǒng)布置，采用空預(yù)器單列布置，節(jié)省了大約950萬基礎(chǔ)投資，還不包括相應(yīng)的附屬閥門管道、安裝相應(yīng)的基礎(chǔ)投資，可以得出結(jié)論，在電廠建設(shè)基礎(chǔ)投資方面空預(yù)器單列布置具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

四、機(jī)組穩(wěn)定性

在機(jī)組可靠性理論方面，單列輔機(jī)配置的機(jī)組運(yùn)行可靠性邏輯是串聯(lián)的，因而從非計(jì)劃停運(yùn)的角度看，單列輔機(jī)配置的可靠性有所下降。像煙風(fēng)系統(tǒng)，常規(guī)雙輔機(jī)配置的情況下，兩側(cè)風(fēng)機(jī)各維持50%出力，當(dāng)單側(cè)送風(fēng)機(jī)或引風(fēng)機(jī)停機(jī)時(shí)，同側(cè)的引風(fēng)機(jī)或送風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)停機(jī)，另一側(cè)的送風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)保持運(yùn)行以維持爐膛的總風(fēng)量和負(fù)壓，鍋爐自動(dòng)減負(fù)荷（RB 工況）至50%左右并低負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)單側(cè)一次風(fēng)機(jī)故障停機(jī)時(shí)，鍋爐負(fù)荷減至40%低負(fù)荷方可穩(wěn)定。但是在單輔機(jī)配置時(shí)，當(dāng)任何一臺(tái)單列配置的輔機(jī)發(fā)生故障都將引發(fā)MFT， 進(jìn)而主機(jī)停運(yùn)。因而從可靠性概率方面可知，機(jī)組的整體可靠性有所下降。一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和空氣預(yù)熱器的快速減負(fù)荷功能（簡稱RB）喪失，僅保留磨煤機(jī)跳閘等RB 功能。但從實(shí)際運(yùn)行情況來看，空預(yù)器單列布置的送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)相比傳統(tǒng)雙列布置的送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)大大減小了發(fā)生遇到失速、喘振的幾率，并且隨著輔機(jī)設(shè)備質(zhì)量的提升，送、一次風(fēng)機(jī)相對(duì)故障率較低，平時(shí)點(diǎn)檢維護(hù)到位，可靠性較高，很少發(fā)生因送、一次風(fēng)機(jī)、單空預(yù)器故障引起的停機(jī)事件。

另外四分倉空預(yù)器采用安全倍率為2.5倍的傳動(dòng)系統(tǒng)，帶有軟啟動(dòng)方式，足以保證預(yù)熱器可靠轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)熱器軸承安全倍率也較三分倉的預(yù)熱器高。

五、爐側(cè)空間方面

傳統(tǒng)的雙一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)雙列布置，爐側(cè)空間要求相對(duì)較大，且布置緊湊，而采用單列一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)布置布置，空間充足，這些空間在五期機(jī)組被用來布置低溫省煤器凝結(jié)水加熱器、低溫省煤器凝結(jié)水增壓泵、暖風(fēng)器蒸汽加熱器、布袋除塵器入口煙氣噴淋減溫泵等設(shè)備及附屬管道閥門，所以風(fēng)機(jī)單列布置在爐側(cè)空間節(jié)省方面具有優(yōu)勢(shì)。

六、兩側(cè)煙溫差問題

在單輔機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念上，對(duì)爐膛左右側(cè)煙溫及汽溫的偏差不會(huì)產(chǎn)生影響，單輔機(jī)系統(tǒng)比雙輔機(jī)系統(tǒng)更容易平衡爐膛左右側(cè)煙溫，更好的減少熱偏差，這對(duì)汽溫調(diào)整、受熱面管材高溫腐蝕，爐膛結(jié)焦等都是有利的，單四分倉空預(yù)器單列布置，空預(yù)器俯視旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針，空預(yù)器入口煙氣先進(jìn)入左側(cè)二次風(fēng)倉冷卻后再進(jìn)入右側(cè)二次風(fēng)倉，造成空預(yù)器出口左側(cè)煙溫高，右側(cè)煙溫低，出現(xiàn)了兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)入口煙溫出現(xiàn)偏差問題，在夜間調(diào)峰低負(fù)荷期間，一側(cè)煙溫過低，一定程度上增加了布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)風(fēng)道低溫結(jié)露腐蝕的可能，長時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成濾袋大面積板結(jié)、損壞，影響濾袋的使用壽命。

七、單列空預(yù)器發(fā)展趨勢(shì)

通過對(duì)目前國內(nèi)電廠重要輔機(jī)采用單列布置的國電布連電廠2×660MW機(jī)組、華能洛陽熱電有限責(zé)任公司2×350MW、華能濟(jì)南黃臺(tái)發(fā)電有限公司2×350MW、神華富平電廠2×350MW的調(diào)研咨詢，得出結(jié)論：日常加強(qiáng)對(duì)單列空預(yù)器良好的設(shè)備維護(hù)和監(jiān)視，充分利用停機(jī)機(jī)會(huì)對(duì)檢查，做到逢停必檢，幾大電廠實(shí)際運(yùn)行中未遇到單列空預(yù)器、三大風(fēng)機(jī)相關(guān)的重大隱患及安全問題。可以論證隨著設(shè)備質(zhì)量的提高，空預(yù)器采用單列布置在機(jī)組安全穩(wěn)定方面是可以得到保障的，是新建電廠的輔機(jī)設(shè)備的一個(gè)重要選型，具有良好的發(fā)展趨勢(shì)。

本文論證分析了空預(yù)器采用單列布置不僅在基建造價(jià)、節(jié)省空間方面具有優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際運(yùn)行中漏風(fēng)損失明顯減小，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性也可以得到保證，對(duì)單列空預(yù)器出口煙溫偏差大的問題也進(jìn)行了簡述，同時(shí)對(duì)國內(nèi)單列輔機(jī)布置的電廠的安全問題進(jìn)行了咨詢溝通，論證了單列空預(yù)器具有很好的發(fā)展前景，給其它電廠機(jī)組設(shè)計(jì)和選型提供了參考作用。

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