1000 MW机组火检冷却风系统改造

顾小楠，陈智会

（铜山华润电力有限公司，江苏徐州 221000）

1 系统简介

铜山华润电力有限公司2×1000 MW机组的锅炉，为引进德国ALSTOM公司1000 MW超超临界塔式锅炉技术的基础上，结合上海锅炉厂有限公司燃用烟煤的经验进行设计的超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛塔式布置、四角切向燃烧、摆动喷嘴调温、平衡通风、全钢架悬吊结构、露天布置、采用机械刮板捞渣机固态排渣的锅炉。

锅炉配置6台ZGM133N中速磨煤机。每台磨煤机对应提供2层燃烧器所需的煤粉。锅炉还配置了6层共24支轻油枪，采用简单机械雾化方式，燃油容量按15%MCR（Maximum Con-tinuous Rating，最大连续工况）负荷设计。锅炉燃烧器BI，BII（对应B磨）安装有点火和低负荷稳燃作用的微油点火燃烧器，共计 8 套[1]。

2 火检冷却风系统

火检冷却风系统为锅炉的煤燃烧器、油燃烧器的火检探头提供冷却风，保证火检探头不被高温烟气损坏，正常监视火焰情况，提供正确的锅炉内部燃烧信息。

2.1 火检探头

火检设备选用FORNEY公司的UNIFLAME型探头，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目标火焰的有无。该火检探头对冷却风源的要求为清洁干燥的冷风。同时要保证冷却风流量>4 SCFM（Standard Cubic Foot per Minute，标准立方英尺每分钟）（113 L/min），当温度接近探头操作温度的上限，或使用不洁、含尘燃料时所需冷却风流量为15 SCFM（425 L/min），冷却风压力应适当超过锅炉或风箱的压力，冷却风温度为（-40～65）℃。

2.2 火检冷却风机

火检冷却风由2台功率相同的火检冷却风机提供，正常运行时为1台运行、1台备用，为锅炉56支火检探头提供火检冷却风。

2.3 火检相关的保护逻辑

正常运行中维持火检风机出口母管压力逸6 kPa，出口母管风压<5.6 kPa时报警并联启备用火检风机。当出口母管风压<3.23 kPa延时120 s，或2台火检冷却风机全停延时100 s发“火检冷却风丧失”信号。“火检冷却风丧失”或者失去全部火焰时，触发锅炉MFT（Master Fuel Trip，主燃料跳闸）。

3 火检冷却风系统存在的问题

3.1 火检冷却风机的设备可靠性

火检冷却风机长时间运行，设备可靠性较差：运行中曾出现过一台火检冷却风机振动大，无法正常运行，仅能做紧急备用，长时间单台火检冷却风机持续运行，没有备用风源的情况；也曾出现过大风天气杂物堵住火检冷却风机入口造成火检冷却风母管风压低报警的情况；严重时出现过由于电缆故障造成2台火检冷却风机均无法启动而触发MFT的事件。

3.2 运行经济性

火检冷却风机长期运行，存在较高的维护费用。正常运行中，经常发生火检冷却风机入口滤网堵塞的情况，在空气中存在大量杨絮柳絮的季节滤网堵塞更是频繁发生，需要经常性隔离一台火检冷却风机进行清理，给日常工作增加了不必要的风险和额外的维护费用。正常运行时如果能停用火检冷却风机改用冷一次风作为风源能降低厂用电，减少设备的维护费用。

4 改造方案

由冷一次风系统接一路管道至火检冷却风母管替代火检冷却风机，作为火检冷却风风源。正常运行时由冷一次风提供火检冷却风。在机组启停及一次风系统异常时由火检冷却风机提供火检冷却风，达到机组稳定运行的目的。

4.1 可行性分析

冷一次风母管压力随负荷变化而变化，一般控制>9.5 kPa，大于火检冷却风的正常运行要求值（6 kPa）和锅炉或风箱的压力。

正常运行时冷一次风温度一般在34℃左右，夏季温度最高值55℃，满足火检探头需求的冷却风温度范围为（-40～65）℃。

一次风机设计为2台PAF型动叶可调轴流式一次风机，BMCR（Boiler Maximum Continuous Rating，锅炉最大连续蒸发量）工况下，单台风机进口温度20℃时，风压16.1 kPa，风机进口流量为5 946 000 L/min。

每台磨的最大通风量为1 891 000 L/min，密封风量为138 900 L/min[2]。

按照火检冷却探头需要的最大冷却风量计算，56只火检探头需要的总风量为23 800 L/min。一次风与火检冷却风参数对比见表1。

表1 一次风与火检冷却风参数对比表

正常运行中按5台磨运行计算，磨煤机所需的总风量和密封风量分别占一次风总量的79.5%和5.8%。火检冷却风仅占一次风总量的0.2%。可以看出，富余的一次风量足以满足火检冷却风的需求，且不会对一次风产生影响。

4.2 改造方案

在锅炉右侧冷一次风母管上接引DN200管道作为扫描风源，与原火检冷却风母管通过切换挡板相连。引自冷一次风母管的风源增加滤网1个，便于过滤杂质，保证火检冷却风的清洁度。滤网前后设有前后插板阀各1个，另设有滤网旁路插板阀1个（图 1）。

4.3 改造后的运行方式

（1）机组启动前，启动任一台火检冷却风机，关闭冷一次风母管至火检冷却风母管滤网前后手动门、旁路门。2台一次风机启动正常，一次风压高于8 kPa时，开启冷一次风母管至火检冷却风母管滤网前后手动门，保持旁路门关闭，火检冷却风风压正常后停运火检冷却风机。

（2）机组正常运行时火检冷却风源为冷一次风母管接带。火检冷却风机联锁投入，2台火检冷却风机主辅备用投入。

（3）机组停运前启动任意一台火检冷却风机，投入风机联锁，将火检冷却风切至火检冷却风机带。关闭冷一次风母管至火检冷却风母管滤网前后手动门、旁路门，保证火检冷却风压跃8 kPa。

（4）一次风压快速下降时，立即确认火检冷却风机联锁启动，否则手动启动，保证火检冷却风压>8 kPa。

图1 改造后火检冷却风源系统

5 控制逻辑的改进

（1）火检冷却风机设有联锁和主辅备用。

（2）联锁已投入且出口母管风压低（臆5600 Pa）延迟2 s，且主辅备用已投时联启主备用风机。

（3）联锁和主辅备用已投时，主备用启动指令发出延时15 s且出口母管风压低信号（臆5600 Pa）仍在；或者主备用启动失败且出口母管风压低信号（臆5600 Pa）仍在时联锁启动辅备用。

（4）联锁投入，主辅电机未投入，出口母管压力低时联锁启动两台风机。

（5）MFT条件中“火检冷却风丧失”内容修改为火检冷却风压力低低（臆3230 Pa），延时 100 s（三取二）。

6 改造效果

（1）火检冷却风系统改造后由冷一次风作为火检冷却风的风源，原有的两台火检冷却风机作为火检冷却风的备用风源，大大提高了火检冷却风系统运行的可靠性和安全性。

（2）冷一次风压相对较高，用冷一次风作为火检冷却风的风源增强了火检探头的冷却效果，降低了火检探头的故障率。

（3）正常运行中火检冷却风机处于备用状态，降低了厂用电，同时降低了火检冷却风机的检修维护成本。

火检冷却风机电机功率为11 kW，常年保持1台火检冷却风机运行，系统改造后2台机组每年可以节约厂用电192 720 kW·h。按上网电价0.4元人民币/（kW·h）计算，2台机组每年可节省77 088元人民币的电费以及额外的设备维护费用。

7 结束语

此次对火检冷却风系统的改造结构简单，投资少、见效快，消除了运行过程中因火检冷却风机故障带来的安全隐患，火检探头的使用寿命延长，机组运行的稳定性和安全性提高，经济效℃明显，完全符合安全节能的理念，达到了改造的预期效果。