王承亮

（華電國際技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南 250014）

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器性能診斷模型及應(yīng)用分析

王承亮

（華電國際技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南 250014）

根據(jù)大容量火電機(jī)組回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器運(yùn)行調(diào)研結(jié)果，針對(duì)80%以上機(jī)組空氣預(yù)熱器性能出現(xiàn)不同程度惡化導(dǎo)致機(jī)組出力被迫下降的情況，通過研究建立回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器性能診斷模型，及時(shí)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致空氣預(yù)熱器性能降低的因素并采取有效預(yù)防措施，保證空氣預(yù)熱器始終保持安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。經(jīng)過實(shí)例驗(yàn)證，效果良好。

空氣預(yù)熱器；診斷模型；漏風(fēng)率；動(dòng)態(tài)調(diào)試

0 引言

300MW及以上容量機(jī)組均設(shè)計(jì)安裝回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（以下簡稱空預(yù)器），根據(jù)調(diào)研分析結(jié)果可知，80%以上機(jī)組空預(yù)器性能出現(xiàn)不同程度的惡化，主要表現(xiàn)為空預(yù)器漏風(fēng)率偏高和換熱效率降低?？疹A(yù)器漏風(fēng)率偏高，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)耗電率升高，嚴(yán)重者因鍋爐風(fēng)量不足，導(dǎo)致機(jī)組被迫降負(fù)荷運(yùn)行；空預(yù)器換熱性能惡化，導(dǎo)致排煙溫度升高和引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)耗電率升高。同時(shí)，一次、二次熱風(fēng)溫度降低使鍋爐燃燒工況進(jìn)一步惡化。

針對(duì)空預(yù)器對(duì)鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要性和當(dāng)前普遍存在的空預(yù)器性能惡化問題，提出進(jìn)行回轉(zhuǎn)式空預(yù)器性能診斷模型研究課題，通過研究建立回轉(zhuǎn)式空預(yù)器性能診斷模型，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響空預(yù)器性能降低的問題，從而及時(shí)采取有效預(yù)防措施，保證空預(yù)器安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 回轉(zhuǎn)式空預(yù)器設(shè)備概況

空預(yù)器的轉(zhuǎn)子實(shí)際上是一個(gè)上、下開口的巨大筒體，在其內(nèi)部裝有大量蓄熱單元。蓄熱單元由蓄熱元件組成，蓄熱元件是把物理比熱較高的金屬材料制作成凹凸不平的波浪型片狀，以增大其與空氣的接觸面積。在轉(zhuǎn)子的上、下表面上又使用徑向密封片分隔出若干扇形面積的小區(qū)域。以轉(zhuǎn)子的某一個(gè)扇形區(qū)域?yàn)槔?，?dāng)這個(gè)扇形區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)到熱風(fēng)側(cè)時(shí)，高溫的煙氣由熱風(fēng)倉的頂部流入，穿過該扇形區(qū)域從轉(zhuǎn)子的下方流出；轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到冷風(fēng)側(cè)時(shí)，低溫的空氣由一次風(fēng)倉或二次風(fēng)倉的底部流入，穿過該扇形區(qū)域從轉(zhuǎn)子的上方流出。在這個(gè)過程中，高溫的煙氣在流過蓄熱元件時(shí)將熱量傳導(dǎo)給蓄熱元件，并由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到冷風(fēng)側(cè)，再把熱量傳遞給一次、二次風(fēng)，使冷空氣被預(yù)熱?；剞D(zhuǎn)式空預(yù)器如圖1所示。

圖1 回轉(zhuǎn)式空預(yù)器

2 空預(yù)器漏風(fēng)［1］的危害

（1）二次風(fēng)側(cè)的風(fēng)外漏至大氣，使得與煙氣換熱的風(fēng)量減少，排煙溫度上升，排煙損失增大，鍋爐效率降低；如果要保持爐膛燃燒所需風(fēng)量，就要增大送風(fēng)機(jī)出力，使廠用電增加，鍋爐效率降低。

（2）一次風(fēng)外漏入大氣與二次風(fēng)漏入大氣影響相似，均減少了磨煤機(jī)出力，要保持磨煤機(jī)出力就要增大一次風(fēng)機(jī)出力，增加了廠用電。

（3）外部空氣漏入煙氣側(cè)會(huì)使引風(fēng)機(jī)入口煙氣量增大［2］，為保持爐膛負(fù)壓，引風(fēng)機(jī)出力增大，增加了廠用電，降低了鍋爐效率；如果是煙氣側(cè)熱端漏風(fēng)會(huì)使煙氣量增大，換熱效率降低，排煙溫度升高。

（4）風(fēng)側(cè)漏入煙氣側(cè)，使送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)出力增大；煙氣從熱端漏入冷端，使煙氣與空氣換熱量減少，一次、二次風(fēng)溫度降低，降低了燃燒效率，同時(shí)使排煙溫度升高，降低了鍋爐效率；一次、二次風(fēng)從冷端漏入熱端［3］導(dǎo)致一次、二次風(fēng)溫度降低。

3 空預(yù)器換熱性能降低的危害

（1）導(dǎo)致排煙溫度升高，鍋爐效率降低。

（2）因通風(fēng)阻力增加，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)耗電率升高。

（3）因空預(yù)器換熱效率降低，導(dǎo)致一次、二次熱風(fēng)溫度降低，使鍋爐燃燒工況進(jìn)一步惡化。

（4）因通風(fēng)阻力增加，導(dǎo)致在相同風(fēng)量情況下，空預(yù)器一次、二次風(fēng)漏風(fēng)率增加。

4 空預(yù)器性能診斷模型建立原理

根據(jù)空預(yù)器性能參數(shù)，應(yīng)用漏風(fēng)率和溫變比2個(gè)綜合指標(biāo)來評(píng)價(jià)空預(yù)器性能。

空預(yù)器漏風(fēng)率反映空預(yù)器密封改造效果，漏風(fēng)率超過設(shè)計(jì)值，會(huì)導(dǎo)致引、送風(fēng)機(jī)耗電率升高、排煙溫度降低；空預(yù)器雙密封型接觸密封改造后要求漏風(fēng)率在5%以下，大修周期內(nèi)不超過8%；空預(yù)器漏風(fēng)率每增加1百分點(diǎn)，排煙溫度會(huì)降低1℃左右，煤耗增加約0.5g／（kW·h）。

空預(yù)器溫變比和換熱效率［4］是反映空預(yù)器換熱性能的綜合指標(biāo)，空預(yù)器溫變比和換熱效率指標(biāo)集中反映了空預(yù)器換熱面積、空預(yù)器冷卻風(fēng)量、空預(yù)器積灰等影響空預(yù)器性能的相關(guān)因素，空預(yù)器溫變比和換熱效率低于設(shè)計(jì)值，表明空預(yù)器換熱性能未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，會(huì)導(dǎo)致排煙溫度升高、熱風(fēng)溫度降低。

5 空預(yù)器性能診斷模型

5.1 空預(yù)器冷卻風(fēng)量未達(dá)到設(shè)計(jì)值診斷

判斷依據(jù)：同時(shí)滿足以下條件中3種以上，則可判斷空預(yù)器冷卻風(fēng)量不足［5］。（1）修正后排煙溫度升高；（2）空預(yù)器溫變比低于設(shè)計(jì)值；（3）空預(yù)器換熱效率低于設(shè)計(jì)值；（4）空預(yù)器壓降比降低；（5）空預(yù)器出口風(fēng)溫上升。

5.2 空預(yù)器腐蝕積灰診斷

模型判斷依據(jù)：同時(shí)滿足以下條件中3種以上，則可判斷空預(yù)器腐蝕積灰。（1）修正后排煙溫度升高；（2）空預(yù)器溫變比低于設(shè)計(jì)值；（3）空預(yù)器換熱效率低于設(shè)計(jì)值；（4）空預(yù)器出口風(fēng)溫降低。

5.3 空預(yù)器蓄熱元件損傷診斷

判斷依據(jù)：同時(shí)滿足以下條件中3種以上，則可判斷空預(yù)器蓄熱元件損傷。（1）修正后排煙溫度升高；（2）空預(yù)器溫變比低于設(shè)計(jì)值；（3）空預(yù)器換熱效率低于設(shè)計(jì)值；（4）空預(yù)器出口風(fēng)溫降低。

5.4 空預(yù)器冷端漏風(fēng)率診斷

判斷依據(jù)：同時(shí)滿足以下條件中3種以上，則可判斷空預(yù)器冷端漏風(fēng)率超標(biāo)。（1）修正后排煙溫度降幅較大；（2）空預(yù)器溫變比（表觀）升高；（3）空預(yù)器換熱效率（表觀）升高；（4）一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)電流升高。

6 診斷案例

6.1 現(xiàn)狀分析

2013年10月31日16：30，某廠＃7鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1，負(fù)荷為302MW，環(huán)境溫度為12.35℃。根據(jù)計(jì)算結(jié)果：A，B空預(yù)器修正后排煙溫度分別為158.71℃和155.41℃，平均排煙溫度為157.06℃，即機(jī)組修正排煙溫度仍比設(shè)計(jì)值偏高約25.00℃。

6.2 空預(yù)器性能診斷模型判斷

根據(jù)表1進(jìn)行模型診斷，過程如下：

（1）機(jī)組環(huán)境溫度修正后，排煙溫度為157.06℃，比設(shè)計(jì)值偏高約25℃；

（2）A，B空預(yù)器效率分別為54.27%，55.48%，分別低于設(shè)計(jì)值約15百分點(diǎn)；

（3）A，B空預(yù)器溫變比分別為0.57，0.59，分別低于設(shè)計(jì)值約0.15；

（4）A，B空預(yù)器一次風(fēng)熱風(fēng)溫度高于設(shè)計(jì)值約9℃。

根據(jù)以上4項(xiàng)空預(yù)器模型輸入數(shù)據(jù)，符合“空預(yù)器冷卻風(fēng)量未達(dá)到設(shè)計(jì)值診斷”模型，最終模型輸出診斷結(jié)果為：空預(yù)器一次風(fēng)冷卻風(fēng)量不足是導(dǎo)致空預(yù)器效率低和排煙溫度高的主要原因。

表1 某廠空預(yù)器A，B性能計(jì)算分析

6.3 空預(yù)器一次風(fēng)冷卻風(fēng)量不足原因分析

在空預(yù)器性能診斷模型輸出診斷結(jié)果后，即進(jìn)行了空預(yù)器一次風(fēng)冷卻風(fēng)量不足原因分析，初步確定導(dǎo)致空預(yù)器一次風(fēng)量不足的主要原因?yàn)橹品巯到y(tǒng)摻冷風(fēng)量嚴(yán)重（見表2），A，B，C，D磨煤機(jī)冷風(fēng)擋板開度分別為50.8%，45.5%，54.0%，63.0%，出口溫度分別為69.48，69.50，70.00，67.00℃，磨煤機(jī)出口溫度控制標(biāo)準(zhǔn)明顯低于當(dāng)前燃用煤種對(duì)應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)（80℃），導(dǎo)致鍋爐摻冷風(fēng)量增加。同時(shí)，因鍋爐為中儲(chǔ)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，在磨煤機(jī)停運(yùn)后，風(fēng)粉混合物溫度控制在130℃左右（控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為155℃），明顯偏低，導(dǎo)致鍋爐摻冷風(fēng)量增加。上述兩項(xiàng)因素都使通過空預(yù)器冷卻的一次風(fēng)量降低，從而導(dǎo)致空預(yù)器換熱效率低。

表2 某廠磨煤機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)

6.4 整改措施及實(shí)施效果

（1）整改措施：磨煤機(jī)出口溫度按80℃、熱風(fēng)送粉混合物溫度按155℃控制，降低鍋爐摻冷風(fēng)量。

（2）實(shí)施效果：經(jīng)過實(shí)施優(yōu)化控制后，排煙溫度同比降低約12℃，實(shí)現(xiàn)降低煤耗約2g／（kW·h）；同時(shí)因入爐煤水分較低，在磨煤機(jī)出口溫度及粉溫提高以后，仍未能徹底消除制粉系統(tǒng)摻冷風(fēng)問題，排煙溫度仍有13℃的挖掘空間，需要進(jìn)行設(shè)備改造。

7 結(jié)束語

本文通過研究建立回轉(zhuǎn)式空預(yù)器在線性能診斷模型，以便及時(shí)分析發(fā)現(xiàn)影響空預(yù)器性能降低的問題，從而及時(shí)采取有效預(yù)防措施，保證空預(yù)器始終安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)空預(yù)器性能診斷模型進(jìn)行了在線動(dòng)態(tài)調(diào)試，成功分析了某單位空預(yù)器性能降低問題，經(jīng)過實(shí)施整改后，降低煤耗約2g／（kW·h），經(jīng)濟(jì)效益顯著。

［1］盧彥良，尹學(xué)斌.回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)率超標(biāo)原因分析及對(duì)策［J］.節(jié)能環(huán)保，2006（5）：51-54.

［2］陳興冰，朱穎.降低媽灣電廠空預(yù)器漏風(fēng)率的措施［J］.江西電力，2003，26（2）：32-35.

［3］高建強(qiáng)，唐樹芳，劉憲嶺，等.空氣預(yù)熱器不同漏風(fēng)部位漏風(fēng)對(duì)鍋爐效率的影響［J］.電力科學(xué)與工程，2011，27（6）：47-50.

［4］閻維平，陳寶康，梁秀俊，等.電站鍋爐回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器積灰監(jiān)測模型的研究［J］.動(dòng)力工程，2002，22（2）：1708-1710.

［5］何兆達(dá)，賀軾，倪何軍.提高空氣預(yù)熱器效率的措施［J］.華東電力，1994（8）：36-38.

（本文責(zé)編：白銀雷）

TK234

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1674-1951（2015）09-0022-03

王承亮（1971—），男，山東淄博人，高級(jí)工程師，從事節(jié)能技術(shù)研究和火力發(fā)電廠節(jié)能剖析診斷方面的工作（E-mail：lwwcl＠sohu.com）。

2014-07-07；

2015-07-14