660MW超超臨界機組空預器單列布置的經濟性、可靠性分析

褚帥

摘 要：重要輔機單列布置已逐漸被各大電廠所采用，本文就空預器的單列布置機組漏風損失、造價、機組運行可靠性、空間利用幾個上面進行了對比分析，也對單列空預器目前遇到的問題及發展趨勢進行了論述，為同類型機組輔機單列配置控制方式提供了一定參考。

關鍵詞：單列空預器 漏風損失 基建造價 空間利用 可靠性 煙溫偏差

中圖分類號：J91文獻標識碼：A文章編號：1003-9082（2019）10-0207-01

前言

目前國內大型輔機可靠性的提高和追求機組最優性價比，采用單列100%容量輔機配置方案的大容量、高參數火力發電機組越來越多。與雙輔機配置系統相比，單輔機系統的配置設備簡潔，布置方便，流程順暢，節約占地面積，控制部件少，運行操作簡單。本文就空預器單列布置的經濟型、安全可靠性及存在問題進行分析論述。

一、項目整體概況

托克托發電公司五期工程為兩臺660MW國產超超臨界、一次中間再熱、燃煤、直接空冷汽輪發電機組，同步配套建設煙氣脫硫和脫硝設施。鍋爐形式為高效超超臨界參數、變壓直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風、緊身封閉、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、前后墻對沖燃燒、π型鍋爐。五期工程設計為側煤倉布置，風煙系統采用單列一次風機、送風機、空預器布置，空預器采用豪頓華公司生產的回轉式空預器，空預器型號為35.5VNQ2500，四分倉布置。

二、空預器漏風損失對比

托電五期工程空氣預熱器轉子采用模數倉格結構，便于檢修和更換，蓄熱原件采用三層布置，冷段鍍搪瓷蓄熱元件采用靜電噴涂工藝。蓄熱元件冷、熱端都采用蒸汽吹灰器，冷段另配一套高壓水沖洗裝置。

單臺配置的四分倉回轉容克式空氣預熱器，一次風與煙氣不接觸，減少了一次風向煙氣側的漏風量，空預器的漏風量僅為二次風向煙氣側泄漏量。由于二次風的壓頭大大低于一次風的壓頭，所以四分倉空預器能夠有效的減少空預器的漏風。

托克托發電公司五期工程9號機組為新建機組，托電3號機大修后空預器更換新的蓄熱原件，兩臺機的空預器具有可比性。通過對兩臺機的空預器漏風試驗計算結果對比，四分倉單列布置的空預器漏風率（修正后）為4.11%，而傳統布置的兩空預器漏風率分別是8.69%，6.70%，兩側平均值約為7.695%，可以得出結論：四分倉回轉容克式空氣預熱器，因風壓高的一次風倉格布置于兩個二次風倉格之間，風壓較低的兩個二次風倉格與負壓的煙氣側相鄰，在空預器漏風損失方面就有很好的優勢，更能有效的降低漏風率。

三、基建造價方面具有優勢

隨著國家環保要求的不斷嚴格，脫硫、脫硝、除塵、節能的改造項目不斷加大，使得尾部的煙氣阻力逐漸加大，加之運行多年后機組普遍存在煙風阻力增大的情況，所以在引風機的選型上應留有一定的裕量。雙列風機參數在風機的合理設計范圍內，風機的葉頂線速度在常規設計范圍，可選用常規材料，風機的選型、設計、制造沒有難度，而單列引風機參數過高，風機葉頂線速度較高，對材料的選用要求較高，風機的選型、設計、制造難度很大，且造價高，所以托克托發電公司五期機組選用了國內生產的雙列布置引風機。單列空預器對應的單個一次風機、送風機均由采用豪頓華工程有限公司生產，雙引風機由成都電力機械廠生產，這種單臺空預器、單臺一次風機、單臺送風機、雙臺引風機的配置降低了造價，減少了電廠前期投資，其中各項投資下表1。

從表格1看出，單從風機單價、空預器單價綜合考慮，對比傳統布置，采用空預器單列布置，節省了大約950萬基礎投資，還不包括相應的附屬閥門管道、安裝相應的基礎投資，可以得出結論，在電廠建設基礎投資方面空預器單列布置具有較強的優勢。

四、機組穩定性

在機組可靠性理論方面，單列輔機配置的機組運行可靠性邏輯是串聯的，因而從非計劃停運的角度看，單列輔機配置的可靠性有所下降。像煙風系統，常規雙輔機配置的情況下，兩側風機各維持50%出力，當單側送風機或引風機停機時，同側的引風機或送風機聯動停機，另一側的送風機引風機保持運行以維持爐膛的總風量和負壓，鍋爐自動減負荷（RB 工況）至50%左右并低負荷穩定運行。當單側一次風機故障停機時，鍋爐負荷減至40%低負荷方可穩定。但是在單輔機配置時，當任何一臺單列配置的輔機發生故障都將引發MFT， 進而主機停運。因而從可靠性概率方面可知，機組的整體可靠性有所下降。一次風機、送風機和空氣預熱器的快速減負荷功能（簡稱RB）喪失，僅保留磨煤機跳閘等RB 功能。但從實際運行情況來看，空預器單列布置的送風機、一次風機相比傳統雙列布置的送風機、一次風機大大減小了發生遇到失速、喘振的幾率，并且隨著輔機設備質量的提升，送、一次風機相對故障率較低，平時點檢維護到位，可靠性較高，很少發生因送、一次風機、單空預器故障引起的停機事件。

另外四分倉空預器采用安全倍率為2.5倍的傳動系統，帶有軟啟動方式，足以保證預熱器可靠轉動，預熱器軸承安全倍率也較三分倉的預熱器高。

五、爐側空間方面

傳統的雙一次風機、送風機雙列布置，爐側空間要求相對較大，且布置緊湊，而采用單列一次風機、送風機布置布置，空間充足，這些空間在五期機組被用來布置低溫省煤器凝結水加熱器、低溫省煤器凝結水增壓泵、暖風器蒸汽加熱器、布袋除塵器入口煙氣噴淋減溫泵等設備及附屬管道閥門，所以風機單列布置在爐側空間節省方面具有優勢。

六、兩側煙溫差問題

在單輔機系統設計理念上，對爐膛左右側煙溫及汽溫的偏差不會產生影響，單輔機系統比雙輔機系統更容易平衡爐膛左右側煙溫，更好的減少熱偏差，這對汽溫調整、受熱面管材高溫腐蝕，爐膛結焦等都是有利的，單四分倉空預器單列布置，空預器俯視旋轉方向為順時針，空預器入口煙氣先進入左側二次風倉冷卻后再進入右側二次風倉，造成空預器出口左側煙溫高，右側煙溫低，出現了兩臺引風機入口煙溫出現偏差問題，在夜間調峰低負荷期間，一側煙溫過低，一定程度上增加了布袋除塵器、引風機風道低溫結露腐蝕的可能，長時間運行會造成濾袋大面積板結、損壞，影響濾袋的使用壽命。

七、單列空預器發展趨勢

通過對目前國內電廠重要輔機采用單列布置的國電布連電廠2×660MW機組、華能洛陽熱電有限責任公司2×350MW、華能濟南黃臺發電有限公司2×350MW、神華富平電廠2×350MW的調研咨詢，得出結論：日常加強對單列空預器良好的設備維護和監視，充分利用停機機會對檢查，做到逢停必檢，幾大電廠實際運行中未遇到單列空預器、三大風機相關的重大隱患及安全問題?？梢哉撟C隨著設備質量的提高，空預器采用單列布置在機組安全穩定方面是可以得到保障的，是新建電廠的輔機設備的一個重要選型，具有良好的發展趨勢。

本文論證分析了空預器采用單列布置不僅在基建造價、節省空間方面具有優勢，在實際運行中漏風損失明顯減小，機組運行穩定性也可以得到保證，對單列空預器出口煙溫偏差大的問題也進行了簡述，同時對國內單列輔機布置的電廠的安全問題進行了咨詢溝通，論證了單列空預器具有很好的發展前景，給其它電廠機組設計和選型提供了參考作用。

參考文獻

[1]DL 468-2004.電站鍋爐風機選型和使用導則[S].

[2]王蕾. 國電建投內蒙古能源公司布連電廠2×660 MW 機組FSSS 功能設計優化和技術創新專題報告[R]. 石家莊：河北省電力勘測設計研究院，2009.

[3] 張建國，張雷，朱傳鵬.某350MW供熱機組單輔機配置控制可靠性研究及應用[J].國網技術學院學報，2016，19（04）：55-59.