1 000 MW機組鍋爐空預器電流波動分析及解決對策

林典鵬，李大吉，王楚鴻

0　概述

某電廠鍋爐配備了2臺LAP17286/2600的三分倉回轉式空氣預熱器。空氣預熱器的主軸為垂直布置，煙氣和空氣以逆流方式換熱。空預器的主、輔驅動電機利用變頻調節，采用了中心驅動的方式。每臺空氣預熱器，除配備可相互切換的主電機和輔助電機外，還配有輔助氣動馬達。氣動馬達配置了帶電磁空氣閥的自動離合器，可進行遠控或自動操作。空氣預熱器采用徑向、軸向和環向密封系統，密封裝置具有雙密封結構以降低漏風率。空預器配有監視二次燃燒的熱點檢測系統。在煙氣冷熱端各配有1臺吹灰器。冷端吹灰器還接有高壓沖洗水，為沖洗空預器，配備了高壓沖洗水系統。空預器主電機額定電流59.1 A，正常電流一般為24～32 A，波動幅度約8 A。

1　空預器結構

1.1　外殼

回轉式空氣預熱器殼體呈圓柱形，由2塊主殼體板、1塊側座架體護板、2塊轉子外殼組件和1塊一次風座架組成。空氣預熱器的整體結構，如圖1所示。

主殼體板分別與下梁及上梁連接，通過主殼體板的4個立柱，將預熱器的絕大部分重量傳給鍋爐構架。主殼體板內側設有弧形的軸向密封裝置，外側有調節裝置對軸向密封裝置進行調整。側座架體護板與上梁連接，并有2個立柱承受空預熱器部分重量。

圖1　空氣預熱器的整體結構

1.2　轉子

轉子是裝載傳熱元件(波紋板)并可旋轉的圓筒形部件。為減輕重量便于運輸，及有利于提高制造、安裝的工藝質量，采用轉子組合式結構，主要有轉軸、扇形模塊框架及傳熱元件等組成［1］。

空氣預熱器軸承有導向軸承和支撐軸承兩種。導向軸承采用雙列向心滾子球面軸承，導向軸承固定在熱端中心桁架上，導向軸承裝置可隨轉子熱脹和冷縮而上下滑動，并能帶動扇形板內側上下移動，從而保證扇形板內側的密封間隙保持恒定。空氣預熱器的支承軸承采用向心球面滾子推力軸承，支承軸承裝在冷端中心桁架上，配有潤滑油冷卻系統。支承軸承和導向軸承均采用油液潤滑。

1.3　空氣預熱器密封

空氣預熱器的密封主要分為:中心筒密封、徑向密封、周向密封、軸向密封。空氣預熱器密封片的布置，如圖2所示。

圖2　空預器密封片

1.3.1中心筒密封

在每一個轉子徑向隔板的內側的熱端和冷端都裝有中心筒密封片，環繞在熱端和冷端轉子中心筒的周圍。

1.3.2徑向密封

空氣預熱器的徑向密封調整裝置，如圖3所示。

圖3　空預器徑向密封調整裝置

1.3.3旁路密封

沿著轉子外殼的內側，在空氣預熱器轉子的出、入口處，裝有旁路密封片。這些密封片，在空氣預熱器轉子外殼的熱端及冷端的空氣側和煙氣側呈圓周分布，所以又稱周向密封。周向密封通常采用撓性彈簧密封板。擋板隨轉子旋轉，端部與槽內兩壁接觸，起到迷宮軸封的作用。

1.3.4軸向密封

沿著每個轉子徑向隔板外側的軸向邊緣，安裝有軸向密封片。運行時，軸向密封片和靜止的軸向密封板之間的間隙最小。在軸向密封片上，有開腰形螺栓孔，可用螺栓固定在徑向隔板上，密封片可沿著徑向方向上(靠近或遠離軸向密封板)進行調節。

2　空預器電流波動原因分析及處理

該空預器在啟動或正常運行中，多次發生電流的大幅波動，嚴重威脅機組的安全穩定運行。因此，對造成空預器電流波動的幾種原因進行分析，并提出控制措施。

2.1　空預器內部被異物卡澀

卡澀現象一般發生在空預器安裝或檢修后，空預器內雜物沒有被清理干凈。在空預器啟動時，很快就能發現，由于此時被鍋爐尚未點火，停運空預器并找出雜物即可。另一種情況就是空預器內部部件脫落，如空預器吹灰管道或者管道支撐損壞，導致吹灰管道斷裂卡住轉子，發生這種情況，應立即采取措施，隔離單側風煙系統，對內部進行詳細檢查。海門電廠3號、4號機均發生過空預器間隙監測裝置的脫落，導致空預器啟動后電流波動大，停運空預器后，將間隙監測裝置重新調整后才恢復正常［2］。

2.2　空預器動靜摩擦導致電流波動

2.2.1空預器熱負荷變化、空預器膨脹或者收縮不暢，導致動靜部分產生摩擦。這種情況一般發生在機組啟停、機組快速加減負荷、或單側空預器停運檢修過程中。海門電廠多次發生單側空預器檢修后，在啟動時，空預器被卡澀，致使電流大幅波動。2016年05月31日，海門電廠4號機組空預器A主電機運行時有異音，在線進行了更換，電機更換后啟動，電機電流發生了35～50 A的大幅波動，如圖4所示。就地檢查空預器A主電機運行正常，判斷為內部膨脹不均引起。將空預器盤動3 h后，空預器主電機電流恢復正常。

圖4　海門電廠4號機空預器A電流波動情況

2.2.2空預器密封片間隙過小或故障。

機組啟動完成后，需調整空預器密封間隙，控制空預器漏風率，達到提高鍋爐效率的目的。空預器密封片下壓過度或者空預器密封間隙調整裝置故障，均會造成空預器轉動部分與空預器密封片產生摩擦，導致空預器電流波動。當電流大幅波動時，應立即就地將空預器密封間隙調大，待空預器電流穩定后，重新調整間隙，避免空預器電流長時間波動。2015年07月19日，海門電廠3號機組正常運行時，空預器A的電流波動大(最高為38 A)，如圖2所示。立即就地將空預器A1、A2的間隙從－10 mm提升至+5 mm，空預器電流恢復正常。

圖5　海門電廠3號機空預器A電流波動情況

2.2.3空預器不平衡。

造成空預器空預器不平衡有安裝工藝方面的問題。在空預器啟動過程中，因一、二次風以及引風調整不平衡，還存在三分倉回轉式空預器在設計時考慮的受力平衡問題，若受力不平衡，亦會導致空預器電流波動。在2013年，曾發生空預器A在線停運檢修后，啟動空預器A的電流波動大，經分析后，確定原因為A側一次風機未及時并入運行，將A側一次風機并入運行后電流恢復正常。

2.2.4暴雨使空預器外部積水，會造成空預器局部受冷收縮，導致空預器的電流波動。

3　空預器本體零部件故障

3.1　空預器電機故障

空預器電機本體故障，導致了電流波動。經就地確認，確為電機故障，應立即切至輔電機運行，停運主電機。必要時，需隔離該側風煙系統。

3.2　空預器軸承損壞

空預器支撐軸承以及導向軸承的工況較差，周圍空氣流動空間有限，油較容易受到污染。另外，雷雨天氣時，在導向軸承位置容易形成積水，并進入油系統，導致油質不合格，引起軸承磨損，空預器電流波動。再者，空預器軸承安裝工藝、油箱油位過高過低或者設備質量等問題也是空預器軸承容易損壞的原因［3］。

2013年08月17日，海門電廠1號機空預器A電流波動，檢查發現空預器A導向軸承端蓋的2個螺栓斷裂，檢修后，空預器電流恢復正常。

圖6　海門電廠1號機空預器A電流波動情況

3.3　空預器齒輪傳動裝置故障

海門電廠空預器采用臥式齒輪傳動，齒輪箱故障，也是引起空預器電流波動的因素，嚴重時可造成空預器停轉。空預器齒輪箱的齒輪、軸承，容易因潤滑原因引起故障。空預器齒輪傳動裝置故障較難發現，若空預器電流波動，需排除其他原因后或者配合后期空預器停轉報警進行確認，確認后應立即停運單側風煙系統進行處理［4］。

2013年03月15日，海門電廠2號機組正常運行，空預器B主電機電流30 A突降至25 A，B側排煙溫度快速上漲，立即打閘B側風煙系統進行降負荷處理。就地檢查空預器B主電機運行，發現空預器B主軸已停轉。解體空預器后，發現齒輪箱三級齒輪上部定位軸承的滾珠已脫落，齒輪軸偏離正常工作位置，相鄰之間齒面碰磨損壞，最終導致空預器減速機失效，空預器停轉。

3.4　空預器氣動馬達齒輪卡澀

該情況一般發生在空預器檢修后，啟動空預器主輔電機之前，必須先啟動空預器氣動馬達，對空預器進行盤動。就地檢查空預器有無卡澀情況，方可啟動主輔電機。氣動馬達啟動后，因氣源原因或者氣動馬達卡死未能正常脫開，會導致空預器主輔電機啟動電流的波動增大，此時，因空預器在調試期間，停運空預器，手動脫開空預器氣動馬達即可［5］。

3.5　空預器積灰

發現空預器積灰，應立即進行吹灰操作，并提高空預器密封間隙。積灰嚴重時，應停運空預器進行清理。造成空預器積灰，主要有幾個方面的原因。

(1)啟動初期吹灰不夠，吹灰蒸汽壓力低或溫度低。

(2)空預器長時未進行吹灰，或吹灰時疏水未排盡。

(3)長期燃用高硫煤，有硫化物附著在空預器上。

(4)投油時間長且燃燒不完全，引起油煙黏結于換熱片上，投粉后引起積灰。

(5)鍋爐長期低負荷運行，排煙溫度過低。

(6)脫硝SCR裝置中氨的逃逸率高，煙氣產生的硫酸氫氨黏附在換熱片上，引起堵灰。

(7)受熱面發生泄漏、清洗水門關閉不嚴，有水進入空預器。

(8)空預器水清洗或二次燃燒用消防水滅火后，對空預器的烘干不徹底。

4　防止空預器電流波動的措施

針對空預器電流波動等異常工況，應及時采取預控措施。

(1)加強安裝工藝、安裝質量的監督及驗收。

(2)在機組啟動或停運過程中，嚴格控制空預器本體溫度的變化速率，防止空預器膨脹或者收縮不暢。

(3)在機組啟動或停運過程中，應投入空預器連續吹灰，并確認吹灰后的狀態。

(4)正常運行時，應加強鍋爐燃燒狀態的調整，確保燃盡，定期投入空預器吹灰。長期燃用高硫煤時，應增加空預器的吹灰頻次。

(5)正常運行時，應加強空預器本體設備的維護，定期加油并化驗油質，發現問題及時處理。

(6)做好空預器相關聯鎖試驗，確保輔電機、氣動馬達聯鎖正常。

(7)巡回檢查空預器的密封間隙，發現異常立即調整處理。

(8)空預器停運間隙或機組停運時，必須將空預器密封間隙提至最大，并確認到位。

(9)機組停運檢修時，檢查空預器減速箱內部，并檢查密封片有無松動或脫落現象，并擇機安排熱水沖洗。

(10)在空預器電流穩定的情況下，適當調整空預器的間隙，減小漏風，提高機組的經濟性。

5　結語

空預器的電流波動，是電廠運行中比較普遍的現象，且存在多方面原因，如果處理不當，就可能導致空預器卡死跳閘，甚至會引發鍋爐MFT和空預器損壞的重大事故。通過對這一異常現象的分析總結，并制訂相應的預控措施，才能提高機組運行的可靠性。

參考文獻:

［1］譚占臣.630 MW機組單側空預器跳閘應急處理及分析［J］.安徽電力，2016(1):13-15.

［2］陳志峰.600 MW機組空預器綜合改造實例［J］.電力科技與環保，2016(3):44-45.

［3］賈光瑞，宋志強.600 MW燃煤機組空預器改造設計與可行性研究［J］.資源信息與工程，2016(5):172-175.

［4］劉海鵬，范允峰.1 000 MW機組空預器堵塞的原因及運行措施［J］.山東工業技術，2015(24):34.

［5］蔣洪日.300 MW機組鍋爐空預器漏風分析和柔性接觸式密封改造［J］.貴州電力技術，2015(3):14-16.