回轉式空預器卡澀原因分析及防治措施

蔣森年，劉政(.湖南省湘電試驗研究院有限公司，湖南長沙40007；.大唐攸縣能源開發有限公司，湖南株洲4307)

回轉式空預器卡澀原因分析及防治措施

蔣森年1，劉政2
(1.湖南省湘電試驗研究院有限公司，湖南長沙410007；2.大唐攸縣能源開發有限公司，湖南株洲412307)

針對回轉式空預器經常出現的卡澀或卡死的情況，對近幾年出現的典型案例，進行原因分析，提出處理措施及防范對策，為事故處理提供借鑒，使從業人員能從空預器的傳熱、鍋爐受熱面的清潔度、風量配比及整體燃燒出發去分析及解決問題。

空預器；卡澀或卡死；原因分析；處理及防治措施

回轉式空氣預熱器(簡稱“空預器”)是一種蓄熱式預熱器，它利用煙氣和空氣交替地通過金屬受熱面(蓄熱板傳熱元件)來加熱空氣〔1－4〕。電站鍋爐中空預器既回收了煙氣熱量，降低了排煙溫度，又提高了燃燒所需空氣的溫度，有利于燃料的著火及燃盡〔5〕。

從鍋爐機組全壽命周期來看，空預器在新建機組試運過程及商業化運營初期出現卡澀或卡死跳閘的風險大、概率高，嚴重時會影響到機組的正常啟動及運行，文章通過幾種常見的卡澀或卡死典型案例進行原因分析并提出處理措施及防范對策。

1 設備簡介及設計參數分析

以某660MW超超臨界機組為例介紹空預器主要參數。主電機型號為Y2－200LX6－6；電機轉速為970 r/min；空預器(高/低)轉速為0.95/0.25 r/min；煙氣阻力＜1 000 Pa；轉子最大蘑菇形變形量為40 mm；一、二次風進口溫度分別為20，13℃，一、二次風出口溫度分別為354，341℃；設計進口煙溫374℃；排煙溫度修正前為133℃；修正后為128℃；進口一、二次風量分別為738，1 476 t/h；進口煙氣量為2 628 t/h；出口一、二次風量分別為596，1 493 t/h；出口煙氣量為2 753 t/h。

2 出現卡澀的主要表現

空預器出現卡澀主要表現為電機電流呈現波浪式的周期性波動，逐漸偏離正常值，而且峰值逐漸上升，當峰值接近或超過電機的額定電流且無下降趨勢時空預器有可能會卡死。出現卡澀的空預器就地會有周期性或連續性的刺耳尖銳的摩擦聲。

3 原因分析、處理及防范對策

空預器本體的安裝問題或其間隙調整裝置失效造成的空預器卡澀屢見不鮮，除此之外仍有4種常見的空預器卡澀情況發生:

(1)進口煙溫超過額定值導致的空預器卡澀；

(2)安裝的微小偏差造成高負荷下空預器局部碰磨卡澀；

(3)高負荷下鍋爐MFT時造成的空預器卡澀；

(4)停機后冷端溫度升高導致的空預器卡澀。

3.1 進口煙溫超過額定值導致的空預器卡澀

3.1.1 典型案例

某機組1號爐2016年1月24日06:50機組負荷310MW運行，07:00開始升負荷，07:40負荷升至550MW，1B空預器電流出現周期性波動，且呈增大趨勢(運行人員未密切關注)，07:50負荷升至滿負荷600MW，空預器最大電流50 A(正常運行18A左右)，且電流至50A后延時6～8 s才返回下降(測量值超過了儀表的量程)，08:05開始降負荷，空預器電流峰值回落不明顯，08:15空預器主電機停轉，輔電機聯啟后，空預器仍處于停轉狀態，判斷A空預器卡死。機組單邊運行，降負荷至330MW。

3.1.2 原因分析

此次空預器卡死跳閘的主要原因為空預器進口煙溫超過額定值。本空預器設計BMCR工況下的進口煙溫為374℃，當機組07:40升負荷至550 MW時進口煙溫已經達到額定值，升至660MW時進口煙溫已經升至382℃。進口的煙氣溫度超過了額定值，造成空預器的轉子變形量超過了其設計的最大蘑菇形變形量，密封片與扇形板或外殼存在嚴重的碰磨，導致空預器卡澀。

造成進口煙溫過高的主要原因為鍋爐吹灰不及時。由于機組連續3天310MW運行，為保證脫硝進口的煙溫高于脫硝投運的最低煙溫317℃(廠家給定值)，運行人員未對鍋爐水平煙道及尾部進行吹灰，造成受熱面積灰嚴重，吸熱能力下降，而在升負荷過程中又未提前補吹，因此造成了進口煙溫過高，導致空預器在高負荷下卡澀。

3.1.3 空預器高負荷跳閘后機組單邊運行方式的處理措施

空預器跳閘后的處理主要由以下幾步組成:

1)制粉系統:切停部分運行的磨煤機，燃料降至45%～50%額定負荷時的燃料量，必要時投油或等離子穩燃；

2)空預器:關閉跳閘空預器的進口煙氣擋板、出口一次風及二次風擋板，密切關注未跳閘空預器的排煙溫度；

3)風機:送風機、一次風機、引風機的出力預先降至額定負荷時的50%～55%的出力，再根據機組的燃燒及氧量情況微調，此時應確認風機的聯絡擋板處于開啟狀態；

4)給水:汽泵的出力預先降至額定負荷時的45%～50%的出力，根據汽溫及汽水分離器過熱度的趨勢進行微調；

以上需統一指揮協調、值班員系統的配合，所有操作基本同時進行。停運空預器應安排檢修人員檢查就地狀態，確認空預器未起火。手動壓死空預器進口煙氣擋板，并嘗試手動盤車，如果手動盤車力矩很大，則停止盤車，避免對傳動軸承或減速機造成二次設備損壞。

3.1.4 空預器恢復后并入系統運行的主要操作

待空預器進、出口煙溫下降并能手動盤車時，嘗試性點動空預器電機，啟動后密切注意電流的變化趨勢及空預器就地的碰磨狀況，發現異常時應繼續手動盤車，若無異常，再次啟動空預器，暫不開其進出口擋板，檢查其運行狀況0.5 h，待運行平穩且電流及其它參數正常后，出口一、二次風門切就地緩慢開至20%左右，運轉無異常后，緩慢將煙氣擋板開至10%，觀察排煙溫度，緩慢增長趨于平穩后，繼續逐漸開大一、二次風門及煙氣擋板，直至全開。

3.1.5 主要防范對策

防止空預器進口煙溫過高超過其設計值的主要對策有以下兩個方面:

1)定期吹灰:根據機組燃用煤種灰分的沾污性，制定相應的受熱面吹灰頻率，定期進行吹灰，并根據機組的負荷狀況相應進行調整，如果機組長時間高負荷運行，可適當增加頻次，反之適當減少。

2)加強燃燒調整:機組運行過程中，如果燃燒推遲或不充分，導致火焰中心上移，過熱器受熱面會超溫，空預器進口煙溫會相應的增加。

3)加強入爐煤控制:鍋爐盡量燃用設計煤種，如果燃煤偏離設計煤種過多，應及時進行燃燒調整試驗，摸清實際燃煤特性，做好事故預想及防范措施。

3.2 安裝的微小偏差造成高負荷下空預器局部碰磨卡澀

3.2.1 典型案例

某機組2號爐2016年01月12日整套啟動試運由400MW開始升負荷過程中，2 A空預器電流出現波動，負荷升至440 MW時電流波動至51 A (正常運行18 A左右)，且仍未有下降趨勢，立刻降負荷至400 MW，電流恢復正常，01月13—14日負荷由400 MW升至500 MW的過程中，2 A空預器電流又開始出現波動，峰值45 A。

由于空預器卡澀出現在機組400MW以后，初步分析原因為密封間隙調整裝置間隙設置過小，機組停運后將密封間隙設置為最大。設置完畢重新開機后2 A空預器在機組帶同樣的負荷時仍有較大的波動，電流最大40 A，就地一次風側仍有刺耳的碰磨聲音。受系統負荷限制，機組不能停機消缺，2號機組通過更換燃用煤種及運行調整，勉強可以繼續升負荷，但在機組負荷變化較快時，空預器電流仍有較大的波動，機組安全運行存在很大隱患。

機組停運后，空預器冷卻后進入內部仔細檢查，發現中心筒一次風側支撐架有一點安裝位置較其它位置要高，處理后再次開機，空預器運行正常。

3.2.2 原因分析

中心筒一次風側支撐架有一點安裝位置較其它位置偏高，導致機組高負荷時支撐架與未達到設計膨脹量的轉子提前碰磨，安裝偏差是此空預器卡澀的直接原因。

3.2.3 采取的調整手段及應對措施

空預器內部某組件安裝錯誤或存在較大偏差的情況，在冷態試轉或低負荷試運階段就會被發現，在高負荷時暴露的缺陷有一定的隱蔽性，大多是由安裝存在細微偏差引起，在機組試運或大修結束后開機過程中容易遇見。受調度負荷的限制及試運計劃的安排，機組又不能立即停機的時候，需要采取一些必要的調整手段及應對措施。

高負荷時空預器出現卡澀基本存在一個共性問題:即轉子的膨脹量超過了其實際能容許值(小于設計值)。因此其調整手段主要是從盡量減少轉子膨脹的方向出發即減少入口煙氣量、降低煙氣溫度，增大空預器一、二次風的流量，主要手段主要有以下幾個方面:

1)空預器煙氣側的控制:一方面加強燃燒調整及配風，壓低火焰中心；另一方面加強受熱面吹灰。綜合控制空預器入口煙溫低于BMCR工況下的設計值10℃左右。

2)空預器一、二次風側的控制:盡量減少制粉系統運行套數或摻燒水分較高的煤種以減少冷一次風的風量。因為隨著單套制粉系統出力的增加或煤種水分的提高，制粉系統的絕大部分通風量來自于熱風，制粉系統冷風用量會減少，有利于空預器的整體換熱及降低排煙溫度。

3)空預器入口煙溫偏差:可以通過投退火嘴或調整配風使爐膛出口煙溫適當存在偏差，存在問題的一側空預器入口煙溫可適當低于正常運行空預器的入口煙溫5℃左右。

4)制定應急措施，保證機組安全:當機組在高負荷時空預器電流波動較大時，應立即采取措施，必要時停運1—2臺磨煤機，以較快的速率降負荷，待原因分析清楚，采取相應措施后再逐步增加機組負荷。

3.3 高負荷下鍋爐MFT時造成的空預器卡澀

3.3.1 典型案例

某機組1號機550MW運行，MFT動作，最大負壓值－3 587 Pa，A、B空預器電流隨之大幅度波動，A、B空預器最大電流分別為50、47 A，B空預器電流經過2個波浪式周期波動后電流回歸正常值18 A，A空預器電流至50 A后未回落，顯示主電機跳閘，輔電機聯啟后隨即亦跳閘，A空預器卡死。

3.3.2 原因分析

鍋爐高負荷MFT后，爐膛負壓值急劇下降，瞬間造成大量的熱煙氣進入空預器，導致進入空預器的煙氣量與一、二次風冷風量的嚴重失衡，空預器煙氣側的超膨脹的轉子得不到及時的冷卻，造成與扇形板或空預器其它固定件碰磨，引起空預器卡澀或跳閘。

3.3.3 采取的調整手段及應對措施

機組在高負荷下MFT在所難免，為避免出現空預器卡死，保證機組順利的熱態開機及設備安全，應盡量提高鍋爐MFT瞬間造成的超低負壓。主要手段是將引風機導葉設置一個關前饋量，目標值跟蹤MFT時機組的負荷，MFT時當機組負荷為300，400，500，600MW時，導葉關前饋量分別為－10%，13%，－16%，－20%。

3.3.4 MFT后空預器卡死后處理措施

空預器卡死后為盡快恢復運行采取的主要措施:

1)嘗試手動盤車，如果盤不動，則停止盤車，盡量不要用過長的加力桿去強行盤車，避免扭斷傳動軸承或減速機軸承；

2)關閉進口煙氣擋板，打開煙氣側的上下人孔門，或架設鼓風機向內鼓冷風；

3)打開空預器出口一、二次風擋板；

4)每隔1 h去嘗試盤車1次；

5)4 h后啟動送風機，用小風量向空預器內送風，每隔10min盤車1次，直至能盤動整個空預器的1/4圈，嘗試啟動空預器主電機。

3.4 停機后冷端溫度升高導致的空預器卡澀

3.4.1 典型案例

某電廠600MW超臨界“W”型火焰鍋爐配2臺三分倉容克式空氣預熱器(額定電流30.5 A)，2009年05月25日，進入點火吹管階段。05月26日白天，投粉穩壓吹管，先后投運了3－4套制粉系統，空氣預熱器運行正常，電流在正常值14～16 A。26日18:00，鍋爐停爐、悶爐，此時空氣預熱器電流維持在正常值14～15 A。20:43，A，B空預器電流均出現小幅度波動，最高峰值17.2 A，并有升高的趨勢；23:17，A空預器電流波動峰值逐漸增加至19.4 A；23:25，電流波動峰值仍繼續上升至24 A，就地空氣預熱器內部已有尖銳刺耳的摩擦聲音，根據經驗，電流峰值至額定后，空氣預熱器可能跳閘。這是一起典型的停機后空預器出現卡澀的案例。

3.4.2 處理過程

空預器電流波動至19 A后，打開2臺空預器的出口一、二次風門、送風機出口門及導葉，電流未見下降，電流波動至24 A后，啟動A送風機，動葉開至15%，并打開送風機出口聯絡風管上的擋板，2min后2臺空氣預熱器電流開始下降，10 min后空氣預熱器電流穩定在16 A，隨即停送風機，空預器的出口一、二次風門、送風機出口門及導葉保持在開狀態，空預器電流未再次波動。

3.4.3 原因分析

在正常運行時，由于送風機、一次風機運行，空預器冷端風側有足夠的冷風將其冷卻，同時吸收煙氣中的熱量，使煙氣溫度逐漸下降，空預器運行平穩。停爐悶爐后，送風機、引風機、一次風機全部停運，空預器煙、風道上所有的進出口擋板關閉，空氣預熱器風側冷端得不到冷卻。當空氣預熱器入口煙氣擋板關閉不嚴，外加煙囪的抽力，爐膛內部大量的高溫熱煙氣會慢慢進入空氣預熱器內部，使冷端溫度偏高。

上述案例中的空預器一、二次風冷端溫度在42℃時空預器開始出現卡澀，電流呈波浪式逐漸上升，當升至52℃，空預器電流波動的峰值為24 A，空預器風側冷端溫度較設計值高造成風側冷端膨脹量大于設計值是停機后空預器出現卡澀的主要原因。

3.4.4 應對策略

為防止空預器在停機后鍋爐停爐、悶爐階段出現卡澀主要有以下幾點應對策略:

1)冷態下檢查空預器進口煙氣擋板的嚴密性，發現關不嚴應及時處理；

2)如果冷端溫度開始上升，且空預器電流波動幅度不大(比正常的運行電流多2～3 A)，可打開空預器出口一、二次風擋板及風機的出口擋板和動葉；

3)若空預器電流波動趨勢且呈上升態勢且慢慢接近額定電流，應啟動送風機，對空預器進行強制冷卻。啟動送風機后，動葉不宜超過20%，也不宜長時間運行，空氣預熱器電流恢復正常值后，應立即停止運行。

4 結束語

空預器出現卡澀的原因有很多種，但大致可分為兩大類:一類是設備質量及安裝原因，另一類為運行操作原因。屬設備質量及安裝原因只要設備廠家按照行標制造，安裝單位按圖施工基本能克服，屬運行操作原因應從多方面去分析判斷。空預器是一個冷熱交換的傳熱工具，其轉子不停地在高溫煙氣側與冷風側之間膨脹與收縮。鍋爐的整體燃燒、受熱面的清潔度、鍋爐的風量配比均會對空預器的運行造成影響。

〔1〕周強泰，周克毅，冷偉.鍋爐原理〔M〕.北京:中國電力出版社，2013:141-142.

〔2〕徐東，郭萌.600 MW機組鍋爐回轉式空預器電流波動分析〔J〕.鍋爐制造，2008(3):9-13.

〔3〕李來春，李向陽.華能玉環電廠1 000MW超超臨界鍋爐空預器卡澀在線處理淺析〔C〕//超超臨界機組技術交流會2012年論文集.2012.

〔4〕劉冬炎，顧宏偉，楊中明，等.空氣預熱器的漏風因素及密封改造〔J〕.中國電力，2011，44(7):53-56.

〔5〕李玲，張步庭，王春玉.燃煤發電機組空氣預熱器運行現狀及分析〔J〕.河南電力，2011(2):30-31.

Reason Analysis and Preventive Measures for Jamm ing of Revolving Air Pre-heater

JIANG Sennian1，LIU Zheng2
(1.Hunan Xiangdian Test＆Research Institute Co.，Ltd，Changsha 410007，China；2.Datang Youxian Energy Development Co.，Ltd.，Zhuzhou 412307，China)

Aiming at jamming or stuck of air pre-heater，this paper analyzes some typical accidents in recent years.It proposes some treating and preventingmeasures，which can provide references to accident treatment.Meanwhile，it can suggestworkers to analyze and solve the problems by theway of heat transformation of air pre-heater，cleanliness of heating surface from boiler，proportion of air and the overview of combustion.

air pre-heater；jamming or stuck；reason analysis；treating and preventingmeasures

TK223.3＋4

B

1008-0198(2017)03-0068-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.03.019

2016-10-21

蔣森年(1982)，從事電站鍋爐調試和優化運行研究。