火电厂空预器密封回收系统节能改造

学术论文 2018-02-02 10:54:27
    引言
    阜阳华润电力有限公司#1机组于2006年3月投运,设计为640MW超临界参数,由哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进三井巴布科克能源公司技术生产。锅炉型号:HG1955/25.4-YM1型,配置两台回转式空气预热器,空气预热器型号:31-VI(T)-1750-SMR,设计漏风率第1年小于6%,并在1年后小于8%。因受空预器动静部分必须预留间隙的影响,扇形板密封跟踪系统可靠性差,在机组启动后需人工调整扇形板(扇形板与转子的间隙不能太小,否则,当负荷低于调整时的负荷时,动靜部分会产生碰磨,空预器电流增大),空预器漏风率一直保持在9%左右。由于空预器漏风偏大,夏季引风机动叶全开仍不能保证机组带满负荷,省煤器出口氧量低于2%,飞灰可燃物含量高,一次风机、送风机、引风机电耗同步增加,导致锅炉热效率降低,影响机组的经济运行[1]。因此,通过对空预器密封装置技术改进来提高锅炉热效率有重要的经济意义。
    1 空预器密封装置技术改进
    为提高机组经济性,对两台空气预热器密封及其辅助、控制系统进行改造,经调查研究采用加装东方能源空预器密封回收系统,该回收系统具体由以下几部分组成:
    1.1 设备内密封机
    内密封机由固定密封、轴向密封装置、冷、热端扇形板、转子密封片等组成。冷、热端扇形板与轴向密封装置,在满足冷、热端径向密封和轴向密封间隙前提下,采用刚性密封结构固定在设备内。采用自补偿功能的热端径向密封来解决热端动静密封间隙;冷端径向密封片与刚性密封结构组成具有密封区和回收区的密封转动副,在回收区域内布置回收渠道与回收室相通。冷、热端径向回收室和轴向回收室在密封机构内相互隔离,各自通过通道与设备外漏风回收装置中的汇集联箱联接[2]。锅炉正常运行时,金属转子受热变形后热端膨胀量大于冷端,导致密封间隙增大,热端漏风量大于冷端漏风量,增大热损失,而空预器热端漏风比冷端漏风对锅炉热效率的影响更大[3]。
    1.2 设备外漏风回收系统
    设备外漏风回收系统由冷、热端回收管道、汇集联箱、回收风机、进、出口风道及开关门等组成。回收风机在原暖风器入口位置安装入口风门,在空预器二次热风箱安装出口风门,并在出、入口整条管路上布置压力、温度等热控测点形成密封回收系统。
    1.3 空预器密封回收系统工作原理
    密封回收系统是将锅炉正常工况下空预器密封机无法满足设备内的机械密封巧妙转化为利用介质流体的特性完成密封要求,即使工况不良,设备漏风率也始终控制在允许范围内。空预器密封回收系统是在空预器内部建立立体的封闭空间,形成回收区及密封区,回收风机工作时,空预器设备内轴向、径向密封装置、冷、热端扇形板联接在锅炉烟、风系统中,在空气侧与烟气侧压差的作用下,空气向烟气侧泄漏。当空气向烟气侧泄漏时必经过冷、热端及轴向回收区,通过回收风机负压的作用把漏风经回收管路送入二次热风箱中。当泄漏风进入回收区被设备外回收装置几乎全部回收,进入烟道的泄漏空气几乎为零,使设备漏风率始终控制在0.5-3%范围内。
    1.4 密封回收控制系统
    密封回收自动控制系统通过烟道出口压力的变化,与回收风机入口集箱负压比较,自动地调节回收风机转速调整回收漏风量,既最大限度地回收空气量,又最小限度地避免烟气量的进入,同时根据工况的需要,自动地控制总回收量,以最小的能耗获得最佳的密封效果。机组运行时锅炉负荷随电网调度随时变化导致设备内动、静密封间隙也发生变化造成各区域泄漏量也随之增减。为确保漏风率始终控制在3%范围内,利用自动控制系统调整回收区域的泄漏量,使无论锅炉负荷如何变化,设备漏风率始终保持在控制范围内。
    2 风机调试
    #1机组空预器密封技改完成机组启动后,对各挡板进行了冷态、热态调试,并进行了确保了空预器密封回收系统的节能运行。经过以上步骤的试验调试,送风机单耗、空预器漏风率、风机单耗有明显的改善达到了机组设计值,送风机单耗记录曲线见图1、空预器实时漏风率见图2。
在机组运行时通过收集数据比对分析,当机组负荷变化频繁,升降负荷过程中,差压不能同步设定变化,设定值为600Pa,而实际差压跟不上设定值偏差,见图3。经过对热控、电气数据分析,发现是PID参数整定值不合理,比例系数为0.0005,积分常数为200,调节速率较慢所致。经过调试与修改,把PID参数整定值修改为:比例系数为0.001,积分常数为15,图4为18个工作日送风机单耗数据走势,从图中数据可以看到通过参数修正恢复至正常水平,满足性能要求。
    3 调试过程风机数据波动原因分析
    空预器的漏风量热端漏风占40.3%,冷端漏风占15.6%,轴向漏风占18.7%,携带漏风占25.4%,合计为100%,由于一次风压远大于二次风压,所以一次风侧的漏风也大于二次风侧。
    3.1 第一阶段
    由于对密封回收风机工作原理掌握不彻底,发现空预器的漏风率无法满足设计要求,就不断提高差压,直至把回收风机提到工频电流,开始时二次风侧的各挡板未进行调整,造成二次风被大量抽到回收风机,进入炉膛,这样不仅增加送风机单耗,同时也增加了回收风机的电耗。一次风侧的热端、冷端、轴向,二次风侧的热端、冷端、轴向各有一个回收区与密封区,共六个密封区和六个回收区,而密封区、回收区的测点各有一个,安装在漏风最高一次风侧的热端,其他密封区与回收区都没有安装测点。一次风侧的热端、冷端、轴向挡板三个挡板安装一个全开全关位的执行机构,各挡板的开度就地分别进行调整(二次风侧与一次风侧相同),在初步投入回收风机运行后,二次风侧热端、冷端、轴向各挡板开度都比较大,由于二次风的密封区与回收区都无测点,只能靠不断摸索和根据风机单耗、漏风率进行调整。如各挡板开度不当,會造成风机单耗增加或者空预器漏风率的增加。
    3.2 第二阶段
    因夏季气温偏高,造成机组负荷根据电网的需要不停的升降负荷,由于热控PID参数的设定值不合理,造成系统调节速率缓慢,无法按照设定的差压值进行快速调整,造成差压时大时小,无形中增加了送风机的单耗。
    4 存在问题与改进措施
    (1)由于一次风侧、二次风侧的热端、冷端、轴向各有一个回收区与密封区,共六个密封区和六个回收区,而密封区、回收区的测点各只有一个,安装在漏风最高一次风侧的热端,其他密封区与回收区都无测点,应增加测点,便于运行人员根据各参数及时进行调整,使系统运行在最佳状态。(2)一次、二次风侧热端、冷段、轴向有三个挡板,且只有一个全开全关的挡板,不能随时进行调整,目前只能凭借经验去调整,建议每个挡板增加一个可调执行机构,以便随时调整,使系统达到最佳的节能状态。(3)目前A侧回收风只回收A侧的一、二次风侧的漏风,由于一次风压远大于二次风压,一次、二次风两侧的漏风是不一致的,且风压也不一致,可以考虑将A、B空预器一次风回收到一台回收风机,二次风回收到另一台回收风机。(4)运行时根据风烟系统的变化,发现风机单耗、漏风率有异常及时进行调整与分析。(5)不断进行各挡板的调试,优化参数,使系统运行在最佳状态。
    5 结束语
    阜阳华润电力有限公司#1机组空预器密封回收系统的改造,是东方能源改造的第一台机组,设计理念比较先进,但自动控制部分比较欠缺,包括各挡板的开度、差压值都无明确的调整方向,需进一步持续改进和优化。
    该机组技改后虽还存在一定不足,但在降低空预器漏风和提高锅炉效率方面节能意义明显,利用密封回收自动控制系统,不仅平衡了锅炉效率,降低了厂用电,实现了系统综合节能效果,并提高了锅炉安全运行的可靠性。
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