超超臨界機組火檢冷卻風系統改造及效果分析

銅山華潤電力有限公司 張建華 王松 李京

摘要：銅山華潤2xlOOOMW超超臨界燃煤發電機組針對部分電廠發生的火檢冷卻風失去導致機組MFT的事故，于2017年進行了火檢冷卻風系統改造，提高了火檢冷卻風系統的可靠性，同時也取得了較好的節能效果，能夠給同類型電廠的技術改造提供參考。

關鍵詞：超超臨界;冷一次風;火檢風機;節能

1設備概述

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

火檢冷卻風機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機。為保證機組的安全運行，鍋爐MFT保護之一就是火檢風喪失，銅山華潤電力有限公司運行規程規定：火檢風機出口壓力低(低于3.23kPa)延時120秒，或兩臺火檢冷卻風機全停延時100秒鍋爐MFT;機組停運后為保證火檢探頭的安全，爐膛溫度下降至lOOcC以下時方可停運火檢冷卻風機。

銅山華潤電力有限公司1000MW機組配備兩臺離心式火檢冷卻風機，一臺運行，一臺備用。燃燒系統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( LNCFS)，采用中速磨煤機一次風正壓直吹式制粉系統設計，配置6臺ZGM133N中速磨煤機，其中5臺運行、1臺備用，每臺磨煤機引出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，分別與兩個相鄰的一次風噴嘴相連，共計48個直流式燃燒器，每組燃燒器風箱設有三層進退式機械霧化油槍，六層燃油噴嘴，24個油槍。

火檢設備選用的是美國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度和有/無。該型火檢探頭使用溫度范圍為-45qC—650C，同時對冷卻風質量和流量要求較高：當風源為清潔、干燥、冷風時，探頭所需要流量不得小于4SCFM( 113L/MIN);當溫度達到探頭操作溫度的上限或使用不潔/含塵燃料時，探頭所需要的冷卻風流量為15SCFM( 425L/MIN)。

2系統改造原因及可行性分析

2.1系統改造原因

系統的可靠性不強。某電廠機組在正常運行時，因油槍氣動角閥漏油，將火檢風機壓力信號等電纜燒壞，鍋爐MFT動作，國內因為火檢風機跳閘引起鍋爐MFT動作的事故也時有發生。

運行經濟性不高。銅山華潤電力1000MW機組兩臺火檢風機冷卻風流量遠大于火檢探頭所需流量，造成了廠用電的浪費。

日常維護及檢修成本較高。四臺火檢風機需要定期檢修，同時在運行中火檢風機多次出現振動大的問題，浪費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，根據一次風機和火檢風機設計參數，冷一次風壓力符合火檢冷卻風的要求，在機組實際運行過程中冷一次風母管壓力均在10kPa以上，冷一次風溫度全年最高為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要求，而且火檢冷卻風量只占一次風總風量的不到1%，對一次風量不會有影響。

從現場設備和系統布置來肴，冷一次風母管和火檢冷卻風系統位置較近，采用冷一次風提供火檢冷卻風，可以節省大量管道費用，投資少，改造簡單方便。

3系統改造內容

根據銅山華潤1000MW機組實際情況，本次改造方案是從冷一次風管道上引出冷風，作為火檢風系統的風源，當機組冷態啟動或者停運過程中，火檢冷卻風由原冷卻風機提供，其運行和備用方式與改造前相同;當機組正常運行時，鍋爐火檢冷卻風由冷一次風提供，火檢冷卻風機做備用，當出現一次風機跳閘或者火檢冷卻風壓力低至聯啟風機值時，火檢風機立即啟動，保證火檢冷卻風壓力正常。改造后的火檢冷卻風系統如圖3-1所示。

3.1系統結構改造

從鍋爐冷一次風母管接出一路管道，該管道根據現場風道和電纜橋架的位置進行布置，該管道內冷一次風作為火檢冷卻風的風源。

由于一次風機入口位于鍋爐廠房內，一次風含塵量相對較多，考慮到FORNEY公司的UNIFLAME95型火焰探頭對冷卻風品質要求較高，在冷一次風至火檢冷卻風管道上布置了一個火檢風過濾器，同時在過濾器前后加裝了型號為271H-10C的隔離門和旁路門，以隔離系統進行過濾器濾網清洗。過濾器安裝有就地差壓表，當出現一次風壓與火檢風壓差>1kPa時，開啟冷一次風管至火檢風母管旁路手動門，關閉濾網前后手動門，聯系檢修進行濾網清理。

新增的火檢冷卻風源與原火檢風接口采用翻板式切換閥形式，正常運行時，翻板將完全封閉火檢風機的出口管道，保證無風量泄露，滿足火檢冷卻風風壓要求。

3.2控制邏輯修改

火檢冷卻風結構改造完畢后，針對機組啟機時，一次風機未運行，火檢冷卻風由火檢冷卻風機提供;機組正常運行時，一次風機啟動，冷一次風能夠滿足火檢冷卻風要求等情況，對火檢冷卻風系統控制邏輯進行了修改：

A、B火檢風機分別作為主備用與輔備用，主輔備用可切換。

聯鎖啟動主備用電機條件：A、B側出口風壓任一低信號≤5000Pa延遲2S，且火檢風機備用開關已投。

聯鎖啟動輔備用電機條件(或的關系)：火檢風機備用開關已投，主備用啟動后15S且A、B側出口風壓任一低信號(≤5000Pa)仍在;火檢風機備用開關已投，主備用啟動失敗且A、B側出口風壓任一低信號(≤5000Pa)仍在。

火檢風機允許停條件(或的關系)：MFT;另外一臺運行冷卻風機運行或任一一次風機運行且A、B側出口風壓均不低(> 5000Pa)。

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

4系統改造后的操作

系統改造后，當機組冷態啟動或停運中，火檢冷卻風由火檢冷卻風機提供，運行或備用與改造前相同，以確保機組正常啟動與停運。當機組正常運行時，火檢冷卻風由冷一次風提供，火檢冷卻風機作為備用，一旦出現一次風機跳閘或火檢冷卻風壓低至聯動火檢冷卻風機時，火檢冷卻風機聯啟，保證火檢冷卻風壓正常。運行人員需要就地進行冷一次風和火檢風機風源的切換操作，為保證火檢冷卻風壓力正常，具體切換操作如下。

4.1火檢冷卻風由火檢冷卻風機帶倒至冷一次風帶操作 就地檢查火檢風機控制柜上各電源指示燈顯示正常，控制方式在“遠方”位置;確認兩臺一次風機運行穩定，冷一次母管風壓不低于8kPa;確認火檢冷卻風機運行正常，出口母管火檢冷卻風壓力不低于8kPa;就地確認冷一次風至火檢冷卻風管路閥門均關閉狀態，濾網前一次風壓力大于8kPa。全開冷一次風至火檢風過濾器前手動門;緩慢全開冷一次風至火檢風過濾器后手動門，直至濾網前壓力≥火檢風母管壓力;繼續開大過濾器后手動門，確認火檢風翻板換向閥切至冷一次風側;檢查風機聯鎖投入，投運任一臺火檢泠卻風機主備用聯鎖;停火檢冷卻風機;檢查火檢冷卻風系統運行正常，風壓穩定，各投運燃燒器火檢狀態良好，冷一次風至火檢風過濾器前后差壓正常。

4.2火檢冷卻風由冷一次風帶倒至火檢冷卻風機帶操作

確認兩臺一次風機運行穩定，冷一次風母管風壓不低于8kPa;確認火檢冷卻風母管壓力不低于8kPa;確認冷一次風至火檢冷卻風過濾器前后手動門全開，旁路門全關;緩慢關小冷一次風至火檢風過濾器后手動門，直至火檢冷卻風翻板換向閥后壓力降至8kPa。

啟動火檢冷卻風機;檢查風機啟動正常，聲音、振動等均正常，出口風壓為不低于8kPa;檢查確認火檢冷卻風翻板換向閥切至火檢冷卻風機側;確認火檢冷卻風系統運行正常，翻板換向閥后壓力穩定，各投運燃燒器火檢狀態良好;關閉冷一次風至火檢風過濾器后手動門;關閉冷一次風至火檢風過濾器前手動門;投入火檢冷卻風機聯鎖和主輔備用聯鎖。

5改造后的效果

5.1機組可靠性

火檢冷卻風系統改造后，冷一次風作為火檢冷卻風的工作風源，兩臺火檢風機作為備用風源，如表5-1改造前后火檢風壓的對比數據所示，在機組負荷及磨組運行變化情況下，火檢冷卻風壓在改造后均在8.5kPa以上.完全符合火檢冷卻風的要求，同時在系統中加裝了翻板式切換閥，可以實現冷一次風風源和火檢風機風源的自動切換，從根本上消除了因火檢冷卻風機故障導致鍋爐MFT事故的發生的隱患，提高了機組運行的可靠性。

5.2機組經濟性

火檢冷卻風系統改造后，火檢風機只在機組啟停過程中使用，正常運行時處于備用狀態，按照銅山華潤單臺機組2016年平均運行300天，火檢冷卻風機功率為11KW，單臺機組每年可節省廠用電79200kW.h，增加效益3.2萬元，而單臺機組火檢冷卻風系統改造費用僅為2萬元，同時大幅度減少了火檢冷卻風機的維護和檢修費用，經濟效益顯著。

6結束語

此次對火檢冷卻風系統的改造，將機組正常運行時的火檢冷卻風由冷一次風提供，完全能夠滿足火檢冷卻風的要求，顯著提高了機組運行的可靠性，降低了維護和檢修成本，創造了較高的經濟效益，實現了“小改造、大收益”，為機組的安全穩定運行提供了強有力的保障。

參考文獻：

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