摘要：本文以铜山华润的#5炉为例，运行中存在空预器电流波动大的问题。本文从设计、运行方面阐述了空预器电流波动大的原因，找出了从检修技改到运行调整等方面的一些优化方案。
关键词：超超临界锅炉；空预器；电流；堵塞
0 引言
铜山华润#5炉为上海锅炉厂设计生产的超超临界参数、直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、切圆燃烧方式塔式锅炉。锅炉出口蒸汽参数为27.46MPa（a）/605/603℃。锅炉须配备两台采用三分仓式回转式空气预热器。空气预热器主轴垂直布置，烟气和空气以逆流方式换热。2014年公司进行了空预器的改造，增加了全接触式柔性密封及刷式密封。空预器的漏风率由8%下降至4.5%。依照行业内的计算，空预器漏风率降低1%，锅炉效率可以提高0.1%，可降低煤耗0.34g/KWh。按照年发电量100亿KWh计算，全年约可节约标煤3.4万吨。按照600元/t计算，全年可节约费用2040万元。后续又通过两次空预器间隙调整，空预器冷端间隙共下降约8mm，热端间隙共下降约7mm。调整之后，空预器漏风率大幅下降，通过数据比对，在1000MW负荷下，调整前后六大风机电流下降约65A。
1 概述
2014年公司进行了空预器的改造，增加了全接触式柔性密封及刷式密封。空预器的漏风率由8%下降至4.5%。依照行业内的计算，空预器漏风率降低1%，锅炉效率可以提高0.1%，可降低煤耗0.34g/KWh。按照年发电量100亿KWh计算，全年约可节约标煤3.4万吨。按照600元/t计算，全年可节约费用2040万元。后续又通过两次空预器间隙调整，空预器冷端间隙共下降约8mm，热端间隙共下降约7mm。调整之后，空预器漏风率大幅下降，通过数据比对，在1000MW负荷下，调整前后六大风机电流下降约65A。随着运行时间的累积，#5机空预器一直存在电流波动大的问题，给机组的安全运行带来了考验。
2 原因分析
2.1 空预器壳体变形的原因
铜山华润#5炉空预器是由上下连接板、刚性环、转子、传热元件、三向密封、外壳、主支座、副支座、传动装置、上下轴承和附件等组成。
图一 空预器示意图
空预器是一种热交换设备，烟气侧温度可达360℃，且体积庞大，壳体保温很难做到完全密闭。投产初期，在夏季多雨季节或冬季很容易漏入雨水或冷空气，热胀冷缩导致壳体变形，引起空预器转子和外壳的摩擦，就地能听到较为明显的金属摩擦声，造成电流大幅波动。后来对两侧空预器搭设了覆盖本体的遮雨棚，雨水进入导致的动静摩擦基本没有再出现过。
2.2 负荷升降对空预器电流的影响
空预器在热态运行时，烟气的流动方向是自上而下的，烟气温度逐渐降低；而空气自下而上流动，空气温度逐渐上升，这就使空预器转子的上端金属温度高于下端温度，转子上端沿径向的膨胀量大于下端的径向膨胀量，再加上转子自重的影响，导致转子会出现蘑菇变形。这种变形与负荷有直接的关系，因为负荷越高，烟温越高，烟气量也越大，变形也会越严重。
图二 冷、热态空预器转子变形示意图
2.3 漏风控制系统的影响
据统计，空预器热端径向漏风占到了整个漏风率的60-80%，为此装设了空预器漏风控制系统。空预器运行中，由于转子冷、热两段存在较大温差，转子不均匀的膨胀，会出现蘑菇状变形。
根据厂家提供的资料，间隙距离检测元件在0-10mm范围内较为准确。大于10mm后误差就会变大。并且由于空预器内温度高、粉尘多、腐蚀强，环境比较恶劣。导致检测元件很难长期、可靠的工作。近一年来已经数次发生了由于漏风控制系统故障引起的异常。现列举两次案例予以分析：
案例一、2017年01月22日，#51空预器主电机电流持续升高，最高至87A。就地紧急提升#51空预器扇形板，快降负荷，电流逐渐回落至正常值。
图三 空预器电流波动趋势图
后检修人员检查后交待该空预器A1、A2扇形板位置太过靠下，和空预器转子有摩擦，导致电流大幅上升。将两处扇形板分别向上提高了10mm和6mm后再次投入，空预器电流正常。
案例二、2017年04月07日，负荷960MW，#6炉两台一次风机、引风机电流较#5机均偏大20A左右。就地检查#61空预器A3扇形板卡在机械指示-12mm，未下探到位。导致漏风增大，风机电流偏高。及时联系检修人员将该扇形板限位开关重置后下行正常。
图四 两台机组一次风机、引风机电流趋势图
2.4 空预器堵塞的影响
空预器堵塞会造成换热效率降低，风机电耗增加，空预器电流增大，排烟损失增大。空预器堵塞一般有如下影响因素。
2.4.1、氨逃逸率大导致空预器堵塞
随着脱硝系统的长时间投运，催化剂效果在逐渐变差，反应格栅也会出现堵塞现象，造成脱硝效果变差。而我们为了保证环保指标的正常，就必须增加供氨量了，这也就增大了氨气逃逸率。SCR系统中未反应完的 NH3和烟气中的SO3、水蒸气容易产生化学反应：
NH3 + SO3 + H2O →NH4HSO4
而SCR催化剂同时将SO2转化为SO3，进一步加剧了空预器的酸腐蚀。导致大量的NH4HSO4附着在空预器冷端蓄热元件上造成堵塞。
2、4、2煤种大幅变化
我厂设计煤种为晋中烟煤，校核煤种为徐州混煤，硫份在0.8%以内。但投产至今，受各种客观因素的影响，来煤煤质变化较大，且硫分较高，经常会烧到1.0-1.5%硫分的煤种。硫分、水分含量均较高，造成烟气中的SO2含量较高，引起冷端腐蚀。
2、4、3低负荷及启停机阶段的燃烧和吹灰
低负荷及启停机煤油混烧阶段，锅炉热负荷较低，燃烧相对较差，存在燃烧不完全的煤粉和油气通过尾部烟道附着在空预器蓄热元件上。空预器吹灰汽源疏水不充分，水蒸汽和烟气混合后更容易引起空预器堵塞。
3 降低空预器电流优化方案
3、1针对外壳漏水、漏冷空气导致变形的问题。一方面增加防雨棚，另一方面是每次机组大小修之后完善保温。
3、2 日常升降负荷时关注空预器电流的变化，及时去现场查看扇形板跟踪情况，一旦出现机组快降负荷或要降负荷至500MW以下时，要手动提升扇形板。利用停机时机对漏风控制系统测量元件进行维护和更换，确保其工作的可靠性。
3、3 脱硝SCR催化剂超过或接近性能保证期限时，利用检修机会对催化剂进行检查、清灰并保证吹灰效果。我厂在去年机组检修期间，加装1层反应格栅并更换了催化剂，并且在供氨调门处增加了旁路手动门，一旦阻火器有堵塞时可以在不退出脱硝系统的前提下进行隔离和清理，提高反应效率，降低了氨逃逸率。
3、4关注入炉煤质，尤其是硫分和灰分。现在我厂已经全面使用燃料寻优系统，每台磨的煤质情况都有实时数据，给我们的燃烧调整提供了真实的数据支持。
3、5 锅炉低负荷及启停机阶段，要加强对于锅炉燃烧的监视和调整。尤其是在首台磨煤机启动的时候燃料的增加一定要缓慢，就地要查看着火情况，避免出现燃烧不完全的现象。空预器吹灰的疏水要彻底，温度和压力都要在要求的范围之内，为了便于监视，已经联系相关专业增加吹灰疏水温度测点。
3、6利用检修期间对空预器进行水冲洗。2016年#5机组检修期间对空预器进行了水冲洗，减缓了NH4HSO4沉积及堵灰进程，提高了换热效率。需要注意的时空预器水冲洗要彻底并且要保证干燥，才能确保冲洗效果，否则有可能会加剧空预器的堵塞。
4 结束语
综上所述，通过对铜山#51空预器电流波动大原因及分析，得到以下结论：
1）通过减小空预器漏入雨水及冷空气的几率防止其出现热变形，可以有效降低空预器电流。
2）加强对于漏风控制系统的维护和监视，确保其工作正常，不出现扇形板和转子发生摩擦造成空预器电流波动大的现象。
3）机组快降负荷或长时间低负荷运行时提升扇形板。
4）通过各种技术措施减小空预器堵塞，降低空预器电流。
参考文献：
[1] 《铜山华润2x1000MW锅炉运行规程》 铜山华润电力有限公司 2010年3月
[2] 《铜山华润空预器说明书》 上海锅炉厂有限公司 2010年6月
[3] 《超超临界锅炉设备及系统》 中国电力出版社 2010年6月
作者简介：
刘安；铜山华润电力有限公司发电部集控主值；邮箱：liuan1@crep.com.cn；手机：15805215019
李家清；铜山华润电力有限公司发电部集控副值；邮箱：ljq871114@163.com；手机：18361272057
论文作者:刘安,李家清
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/13
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