超超临界机组火检冷却风系统改造及效果分析
铜山华润电力有限公司 张建华 王松 李京
摘要：铜山华润2xlOOOMW超超临界燃煤发电机组针对部分电厂发生的火检冷却风失去导致机组MFT的事故，于2017年进行了火检冷却风系统改造，提高了火检冷却风系统的可靠性，同时也取得了较好的节能效果，能够给同类型电厂的技术改造提供参考。
关键词：超超临界;冷一次风;火检风机;节能
1设备概述
山华润电力有限公司2x1000MW超超临界机组，锅炉由上海电气集团股份有限公司生产，锅炉型号SG-3044/27.46-M53X，锅炉型式为超超临界参数、直流锅炉、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊构造、露天布置、单炉膛塔式布置形式，两台机组于2010年7月开始投入商业运营。锅炉的主要参数如表1-1所示：
火检冷却风机主要是冷却煤粉燃烧器和油枪火检探头，由于火检探头在高温炉膛里，为保证探头的正常使用，需要加装火检冷却风机。为保证机组的安全运行，锅炉MFT保护之一就是火检风丧失，铜山华润电力有限公司运行规程规定：火检风机出口压力低(低于3.23kPa)延时120秒，或两台火检冷却风机全停延时100秒锅炉MFT;机组停运后为保证火检探头的安全，炉膛温度下降至lOOcC以下时方可停运火检冷却风机。
铜山华润电力有限公司1000MW机组配备两台离心式火检冷却风机，一台运行，一台备用。燃烧系统采用的是美国阿尔斯通能源公司低NOx摆动式四角切圆燃烧技术( LNCFS)，采用中速磨煤机一次风正压直吹式制粉系统设计，配置6台ZGM133N中速磨煤机，其中5台运行、1台备用，每台磨煤机引出4根煤粉管道到炉膛四角，炉外安装煤粉分配装置，每根管道又分成两根管道，分别与两个相邻的一次风喷嘴相连，共计48个直流式燃烧器，每组燃烧器风箱设有三层进退式机械雾化油枪，六层燃油喷嘴，24个油枪。
火检设备选用的是美国FORNEY公司的UNIFLAME95型火焰探头，该搡头是基于微处理器的火焰探头，采用固态红外、紫外和双通道传感器，可以检测单燃烧器和多燃烧器火焰的强度和有/无。该型火检探头使用温度范围为-45qC—650C，同时对冷却风质量和流量要求较高：当风源为清洁、干燥、冷风时，探头所需要流量不得小于4SCFM( 113L/MIN);当温度达到探头操作温度的上限或使用不洁/含尘燃料时，探头所需要的冷却风流量为15SCFM( 425L/MIN)。
2系统改造原因及可行性分析
2.1系统改造原因
系统的可靠性不强。某电厂机组在正常运行时，因油枪气动角阀漏油，将火检风机压力信号等电缆烧坏，锅炉MFT动作，国内因为火检风机跳闸引起锅炉MFT动作的事故也时有发生。
运行经济性不高。铜山华润电力1000MW机组两台火检风机冷却风流量远大于火检探头所需流量，造成了厂用电的浪费。
日常维护及检修成本较高。四台火检风机需要定期检修，同时在运行中火检风机多次出现振动大的问题，浪费了大量的人力和物力。
2.2可行性分析
从表2-1中可以看出，根据一次风机和火检风机设计参数，冷一次风压力符合火检冷却风的要求，在机组实际运行过程中冷一次风母管压力均在10kPa以上，冷一次风温度全年最高为52C(火检探头使用温度范围为-45C～65c)，完全能够满足火检冷却风要求，而且火检冷却风量只占一次风总风量的不到1%，对一次风量不会有影响。
从现场设备和系统布置来肴，冷一次风母管和火检冷却风系统位置较近，采用冷一次风提供火检冷却风，可以节省大量管道费用，投资少，改造简单方便。
3系统改造内容
根据铜山华润1000MW机组实际情况，本次改造方案是从冷一次风管道上引出冷风，作为火检风系统的风源，当机组冷态启动或者停运过程中，火检冷却风由原冷却风机提供，其运行和备用方式与改造前相同;当机组正常运行时，锅炉火检冷却风由冷一次风提供，火检冷却风机做备用，当出现一次风机跳闸或者火检冷却风压力低至联启风机值时，火检风机立即启动，保证火检冷却风压力正常。改造后的火检冷却风系统如图3-1所示。
3.1系统结构改造
从锅炉冷一次风母管接出一路管道，该管道根据现场风道和电缆桥架的位置进行布置，该管道内冷一次风作为火检冷却风的风源。
由于一次风机入口位于锅炉厂房内，一次风含尘量相对较多，考虑到FORNEY公司的UNIFLAME95型火焰探头对冷却风品质要求较高，在冷一次风至火检冷却风管道上布置了一个火检风过滤器，同时在过滤器前后加装了型号为271H-10C的隔离门和旁路门，以隔离系统进行过滤器滤网清洗。过滤器安装有就地差压表，当出现一次风压与火检风压差>1kPa时，开启冷一次风管至火检风母管旁路手动门，关闭滤网前后手动门，联系检修进行滤网清理。
新增的火检冷却风源与原火检风接口采用翻板式切换阀形式，正常运行时，翻板将完全封闭火检风机的出口管道，保证无风量泄露，满足火检冷却风风压要求。
3.2控制逻辑修改
火检冷却风结构改造完毕后，针对机组启机时，一次风机未运行，火检冷却风由火检冷却风机提供;机组正常运行时，一次风机启动，冷一次风能够满足火检冷却风要求等情况，对火检冷却风系统控制逻辑进行了修改：
A、B火检风机分别作为主备用与辅备用，主辅备用可切换。
联锁启动主备用电机条件：A、B侧出口风压任一低信号≤5000Pa延迟2S，且火检风机备用开关已投。
联锁启动辅备用电机条件(或的关系)：火检风机备用开关已投，主备用启动后15S且A、B侧出口风压任一低信号(≤5000Pa)仍在;火检风机备用开关已投，主备用启动失败且A、B侧出口风压任一低信号(≤5000Pa)仍在。
火检风机允许停条件(或的关系)：MFT;另外一台运行冷却风机运行或任一一次风机运行且A、B侧出口风压均不低(> 5000Pa)。
“火检风源丧失”MFT条件：冷却风压力低低(≤3000Pa)，延时40S(三取二)。
4系统改造后的操作
系统改造后，当机组冷态启动或停运中，火检冷却风由火检冷却风机提供，运行或备用与改造前相同，以确保机组正常启动与停运。当机组正常运行时，火检冷却风由冷一次风提供，火检冷却风机作为备用，一旦出现一次风机跳闸或火检冷却风压低至联动火检冷却风机时，火检冷却风机联启，保证火检冷却风压正常。运行人员需要就地进行冷一次风和火检风机风源的切换操作，为保证火检冷却风压力正常，具体切换操作如下。
4.1火检冷却风由火检冷却风机带倒至冷一次风带操作 就地检查火检风机控制柜上各电源指示灯显示正常，控制方式在“远方”位置;确认两台一次风机运行稳定，冷一次母管风压不低于8kPa;确认火检冷却风机运行正常，出口母管火检冷却风压力不低于8kPa;就地确认冷一次风至火检冷却风管路阀门均关闭状态，滤网前一次风压力大于8kPa。全开冷一次风至火检风过滤器前手动门;缓慢全开冷一次风至火检风过滤器后手动门，直至滤网前压力≥火检风母管压力;继续开大过滤器后手动门，确认火检风翻板换向阀切至冷一次风侧;检查风机联锁投入，投运任一台火检泠却风机主备用联锁;停火检冷却风机;检查火检冷却风系统运行正常，风压稳定，各投运燃烧器火检状态良好，冷一次风至火检风过滤器前后差压正常。
4.2火检冷却风由冷一次风带倒至火检冷却风机带操作
确认两台一次风机运行稳定，冷一次风母管风压不低于8kPa;确认火检冷却风母管压力不低于8kPa;确认冷一次风至火检冷却风过滤器前后手动门全开，旁路门全关;缓慢关小冷一次风至火检风过滤器后手动门，直至火检冷却风翻板换向阀后压力降至8kPa。
启动火检冷却风机;检查风机启动正常，声音、振动等均正常，出口风压为不低于8kPa;检查确认火检冷却风翻板换向阀切至火检冷却风机侧;确认火检冷却风系统运行正常，翻板换向阀后压力稳定，各投运燃烧器火检状态良好;关闭冷一次风至火检风过滤器后手动门;关闭冷一次风至火检风过滤器前手动门;投入火检冷却风机联锁和主辅备用联锁。
5改造后的效果
5.1机组可靠性
火检冷却风系统改造后，冷一次风作为火检冷却风的工作风源，两台火检风机作为备用风源，如表5-1改造前后火检风压的对比数据所示，在机组负荷及磨组运行变化情况下，火检冷却风压在改造后均在8.5kPa以上.完全符合火检冷却风的要求，同时在系统中加装了翻板式切换阀，可以实现冷一次风风源和火检风机风源的自动切换，从根本上消除了因火检冷却风机故障导致锅炉MFT事故的发生的隐患，提高了机组运行的可靠性。
5.2机组经济性
火检冷却风系统改造后，火检风机只在机组启停过程中使用，正常运行时处于备用状态，按照铜山华润单台机组2016年平均运行300天，火检冷却风机功率为11KW，单台机组每年可节省厂用电79200kW.h，增加效益3.2万元，而单台机组火检冷却风系统改造费用仅为2万元，同时大幅度减少了火检冷却风机的维护和检修费用，经济效益显著。
6结束语
此次对火检冷却风系统的改造，将机组正常运行时的火检冷却风由冷一次风提供，完全能够满足火检冷却风的要求，显著提高了机组运行的可靠性，降低了维护和检修成本，创造了较高的经济效益，实现了“小改造、大收益”，为机组的安全稳定运行提供了强有力的保障。
参考文献：
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