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火電廠空預器密封回收系統節能改造論文
引言
阜陽華潤電力有限公司#1機組于2006年3月投運，設計為640MW超臨界參數，由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司引進三井巴布科克能源公司技術生產。鍋爐型號：HG1955/25.4-YM1型，配置兩臺回轉式空氣預熱器，空氣預熱器型號：31-VI（T）-1750-SMR，設計漏風率第1年小于6%，并在1年后小于8%。因受空預器動靜部分必須預留間隙的影響，扇形板密封跟蹤系統可靠性差，在機組啟動后需人工調整扇形板（扇形板與轉子的間隙不能太小，否則，當負荷低于調整時的負荷時，動靜部分會產生碰磨，空預器電流增大），空預器漏風率一直保持在9%左右。由于空預器漏風偏大，夏季引風機動葉全開仍不能保證機組帶滿負荷，省煤器出口氧量低于2%，飛灰可燃物含量高，一次風機、送風機、引風機電耗同步增加，導致鍋爐熱效率降低，影響機組的經濟運行[1]。因此，通過對空預器密封裝置技術改進來提高鍋爐熱效率有重要的經濟意義。
1 空預器密封裝置技術改進
為提高機組經濟性，對兩臺空氣預熱器密封及其輔助、控制系統進行改造，經調查研究采用加裝東方能源空預器密封回收系統，該回收系統具體由以下幾部分組成：
1.1 設備內密封機
內密封機由固定密封、軸向密封裝置、冷、熱端扇形板、轉子密封片等組成。冷、熱端扇形板與軸向密封裝置，在滿足冷、熱端徑向密封和軸向密封間隙前提下，采用剛性密封結構固定在設備內。采用自補償功能的熱端徑向密封來解決熱端動靜密封間隙；冷端徑向密封片與剛性密封結構組成具有密封區和回收區的密封轉動副，在回收區域內布置回收渠道與回收室相通。冷、熱端徑向回收室和軸向回收室在密封機構內相互隔離，各自通過通道與設備外漏風回收裝置中的匯集聯箱聯接[2]。鍋爐正常運行時，金屬轉子受熱變形后熱端膨脹量大于冷端，導致密封間隙增大，熱端漏風量大于冷端漏風量，增大熱損失，而空預器熱端漏風比冷端漏風對鍋爐熱效率的影響更大[3]。
1.2 設備外漏風回收系統
設備外漏風回收系統由冷、熱端回收管道、匯集聯箱、回收風機、進、出口風道及開關門等組成。回收風機在原暖風器入口位置安裝入口風門，在空預器二次熱風箱安裝出口風門，并在出、入口整條管路上布置壓力、溫度等熱控測點形成密封回收系統。
1.3 空預器密封回收系統工作原理
密封回收系統是將鍋爐正常工況下空預器密封機無法滿足設備內的機械密封巧妙轉化為利用介質流體的特性完成密封要求，即使工況不良，設備漏風率也始終控制在允許范圍內。空預器密封回收系統是在空預器內部建立立體的封閉空間，形成回收區及密封區，回收風機工作時，空預器設備內軸向、徑向密封裝置、冷、熱端扇形板聯接在鍋爐煙、風系統中，在空氣側與煙氣側壓差的作用下，空氣向煙氣側泄漏。當空氣向煙氣側泄漏時必經過冷、熱端及軸向回收區，通過回收風機負壓的作用把漏風經回收管路送入二次熱風箱中。當泄漏風進入回收區被設備外回收裝置幾乎全部回收，進入煙道的泄漏空氣幾乎為零，使設備漏風率始終控制在0.5-3%范圍內。
1.4 密封回收控制系統
密封回收自動控制系統通過煙道出口壓力的變化，與回收風機入口集箱負壓比較，自動地調節回收風機轉速調整回收漏風量，既最大限度地回收空氣量，又最小限度地避免煙氣量的進入，同時根據工況的需要，自動地控制總回收量，以最小的能耗獲得最佳的密封效果。機組運行時鍋爐負荷隨電網調度隨時變化導致設備內動、靜密封間隙也發生變化造成各區域泄漏量也隨之增減。為確保漏風率始終控制在3%范圍內，利用自動控制系統調整回收區域的泄漏量，使無論鍋爐負荷如何變化，設備漏風率始終保持在控制范圍內。
2 風機調試
#1機組空預器密封技改完成機組啟動后，對各擋板進行了冷態、熱態調試，并進行了確保了空預器密封回收系統的節能運行。經過以上步驟的試驗調試，送風機單耗、空預器漏風率、風機單耗有明顯的改善達到了機組設計值，送風機單耗記錄曲線見圖1、空預器實時漏風率見圖2。
在機組運行時通過收集數據比對分析，當機組負荷變化頻繁，升降負荷過程中，差壓不能同步設定變化，設定值為600Pa，而實際差壓跟不上設定值偏差，見圖3。經過對熱控、電氣數據分析，發現是PID參數整定值不合理，比例系數為0.0005，積分常數為200，調節速率較慢所致。經過調試與修改，把PID參數整定值修改為：比例系數為0.001，積分常數為15，圖4為18個工作日送風機單耗數據走勢，從圖中數據可以看到通過參數修正恢復至正常水平，滿足性能要求。
3 調試過程風機數據波動原因分析
空預器的漏風量熱端漏風占40.3%，冷端漏風占15.6%，軸向漏風占18.7%，攜帶漏風占25.4%，合計為100%，由于一次風壓遠大于二次風壓，所以一次風側的漏風也大于二次風側。
3.1 第一階段
由于對密封回收風機工作原理掌握不徹底，發現空預器的漏風率無法滿足設計要求，就不斷提高差壓，直至把回收風機提到工頻電流，開始時二次風側的各擋板未進行調整，造成二次風被大量抽到回收風機，進入爐膛，這樣不僅增加送風機單耗，同時也增加了回收風機的電耗。一次風側的熱端、冷端、軸向，二次風側的熱端、冷端、軸向各有一個回收區與密封區，共六個密封區和六個回收區，而密封區、回收區的測點各有一個，安裝在漏風最高一次風側的熱端，其他密封區與回收區都沒有安裝測點。一次風側的熱端、冷端、軸向擋板三個擋板安裝一個全開全關位的執行機構，各擋板的開度就地分別進行調整（二次風側與一次風側相同），在初步投入回收風機運行后，二次風側熱端、冷端、軸向各擋板開度都比較大，由于二次風的密封區與回收區都無測點，只能靠不斷摸索和根據風機單耗、漏風率進行調整。如各擋板開度不當，會造成風機單耗增加或者空預器漏風率的增加。
3.2 第二階段
因夏季氣溫偏高，造成機組負荷根據電網的需要不停的升降負荷，由于熱控PID參數的設定值不合理，造成系統調節速率緩慢，無法按照設定的差壓值進行快速調整，造成差壓時大時小，無形中增加了送風機的單耗。
4 存在問題與改進措施
（1）由于一次風側、二次風側的熱端、冷端、軸向各有一個回收區與密封區，共六個密封區和六個回收區，而密封區、回收區的測點各只有一個，安裝在漏風最高一次風側的熱端，其他密封區與回收區都無測點，應增加測點，便于運行人員根據各參數及時進行調整，使系統運行在最佳狀態。
（2）一次、二次風側熱端、冷段、軸向有三個擋板，且只有一個全開全關的擋板，不能隨時進行調整，目前只能憑借經驗去調整，建議每個擋板增加一個可調執行機構，以便隨時調整，使系統達到最佳的節能狀態。
（3）目前A側回收風只回收A側的一、二次風側的漏風，由于一次風壓遠大于二次風壓，一次、二次風兩側的漏風是不一致的，且風壓也不一致，可以考慮將A、B空預器一次風回收到一臺回收風機，二次風回收到另一臺回收風機。
（4）運行時根據風煙系統的變化，發現風機單耗、漏風率有異常及時進行調整與分析。
（5）不斷進行各擋板的調試，優化參數，使系統運行在最佳狀態。
5 結束語
阜陽華潤電力有限公司#1機組空預器密封回收系統的改造，是東方能源改造的第一臺機組，設計理念比較先進，但自動控制部分比較欠缺，包括各擋板的開度、差壓值都無明確的調整方向，需進一步持續改進和優化。
該機組技改后雖還存在一定不足，但在降低空預器漏風和提高鍋爐效率方面節能意義明顯，利用密封回收自動控制系統，不僅平衡了鍋爐效率，降低了廠用電，實現了系統綜合節能效果，并提高了鍋爐安全運行的可靠性。
參考文獻：
[1]侯德安，燕守志，劉升剛.回轉式空預器密封回收技術的應用[J].山東電力技術，2008，5（163）：27-29.
[2]羅凱.空預器密封回收系統的節能應用[J].湖北電力，2015，12（39）：22.
[3]高建強，唐樹芳，劉憲嶺，等.空氣預熱器不同部位漏風對鍋爐效率的影響[J].電力科學與工程，2011，27（6）：47-50.
[4]陳少毅.回轉式空預器漏風率超標原因分析及對策[J].科技創新與應用，2015（18）：118.
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