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某电厂4号炉一次风机电流大原因分析资料
某电厂4号炉一次风机电流大原因分析
杨双华1蔺大鹏2
（1.三河发电有限责任公司，河北三河065201；2.廊坊供电公司，河北廊坊065000）
摘要：
某电厂4号炉一次风机在同样负荷下总是比3号炉一次风机电流每台都大10A左右，这既增加了机组厂用电，又对磨煤机的安全运行带来不利影响，本文对可能引起#4炉一次风机电流大的原因逐一进行分析，并进一步延伸，发现#3、#4炉六大风机电流均比一年前偏大，通过分析找出原因所在，利用机组检修时进行处理，消除异常现象。
关键词：
暖风器差压空预器漏风
1.引言
一次风机，送风机和引风机俗称为火力发电厂的六大风机。
六大风机是火电厂的重要辅机，也是能耗大户。
六大风机的电流增大将显著增加机组的厂用电率。
电厂运行值班员在机组运行中应关注六大风机的电流，通过趋势分析发现六大风机电流变化的趋势，如果发现电力有增大的趋势，应及时分析问题产生的原因并采取措施消除，这对机组的安全稳定运行和节能降耗工作都意义重大。
2.系统概述
某电厂#3、#4锅炉采用DG1025/18.2-∏6型锅炉，本锅炉为亚临界参数、自然循环，摆动燃烧器四角切圆燃烧，单炉膛π型布置，燃用烟煤，一次再热，平衡通风、固态排渣，全钢架、全悬吊结构。
每台炉各配置两台双吸双支离心式引风机，调节方式为液力耦合器调节；两台动叶可调轴流式送风机；两台单吸双支离心式一次风机，调节方式为液力耦合器调节。
六大风机均为成都电力机械厂制造。
一次风用作输送和干燥煤粉用,由一次风机从大气中抽吸而来,送入三分仓预热器的一次风分隔仓,加热后通过热一次风道进入磨煤机,在进预热器前有一部分冷风旁通经冷一次风道,在磨煤机进口前与热一次风相混合作磨煤机调温风用。
二次风的作用是强化燃烧和控制NOX生成量，从大气吸入的空气通过送风机进入预热器的二次风分隔仓，加热后经二次风道进入大风箱。
炉膛中产生的烟气流过后烟井后,通过烟道进入脱硝装置，去除NOX后再进入空气预热器烟气仓,在预热器中利用烟气余热使一、二次风得到预热。
从空气预热器出来的烟气通过静电除尘器、引风机和脱硫装置排至烟塔。
3.问题的提出
2013年7月值班员发现4号炉一次风机在同样负荷下总是比3号炉一次风机电流每台都大10A左右，这既增加了机组厂用电，又对磨煤机的安全运行带来不利影响。
通过查看趋势发现从2012年6月10日开始，4号炉一次风机电流开始明显大于3号炉一次风机电流。
2013年7月7日，300MW满负荷时，两台炉一次风机电流对比图如图1所示：
从图分析可知，#4炉一次风机在满负荷下风机电流（115A+114A）比#3炉一次风机电流（104A+107A）高20A左右，每台高10A左右。
图1：
两台炉一次风机电流对比图
4.原因分析
在整个锅炉风烟系统中，能够对一次风机的工况产生如此明显的影响只有三个方面的因素：
风烟系统，空预器和一次风机本身。
4.1、一次风机设备原因分析
首先对一次风机本身进行原因排查分析。
二期#3、#4炉4台一次风机均采用成都电力机械厂制造的离心式风机，风机采用入口静叶和液耦调速的方式调节，实际正常运行中，入口静叶全开，通过液力耦合器调节风机出力【1】。
两台炉4台一次风机型式完全一样，且风机本身未进行过改造。
自投产以来风机运行稳定，故排除风机本身原因对电流造成影响。
4.2、风烟系统原因分析
4.2.1一次风系统
4号炉在2012年10月进行过由一次风代替火检风和脱硝稀释风的改造。
3号炉在2013年3月也进行了同样的改造。
火检风用量很小，在这里忽略不计，那么是不是因为4号炉稀释风量过大造成一次风机电流偏大呢？
在2013年7月4日，将4号炉稀释风机启动，将一次风供稀释风调门关闭，41、42一次风机电流各降低1A，单台仍比3号炉一次风机电流高出10A左右，且3号炉是在一次风仍带稀释风的情况下。
所以一次风代替稀释风并不是一次风机电流高的原因。
4.2.2一次风暖风器
整个风烟系统由一次风机、暖风器、空预器、送风机、引风机和风道构成。
如果风道存在大量漏风，会造成一次风机电流增大，通过现场检查，并未发现风道有大量漏风现象。
那么就考虑风烟系统是否有堵塞的地方，最容易发生堵塞的是暖风器和空预器。
300MW时两台炉一次风暖风器前后压力见表1：
机组
#1一次风机电流/A
#2一次风机电流/A
#1一次风暖风器入口压力/kpa
#1一次风暖风器出口压力/kpa
#2一次风暖风器入口压力/kpa
#2一次风暖风器出口压力/kpa
#3
104.4
107
10.66
11.61
10.85
11.74
#4
115.6
114.2
11.72
11.55
12.04
11.9
表1：
一次风系统参数
通过参数对比分析发现，#3炉两台一次风暖风器出入口差压（出口压力-入口压力）为0.95/0.89kpa，#4炉两台一次风暖风器出入口差压（出口压力-入口压力）为-0.17/-0.14kpa。
我们发现#3炉两台暖风器出口压力均高于入口压力，而#4炉两台一次风暖风器出口压力均低于入口压力。
那么暖风器出口压力为什么会高于入口压力呢，如果暖风器出口压力低于入口压力后又说明什么问题呢？
下面进行分析。
一次风管道在暖风器前直径增大，形成一个渐扩管，如图2所示。
我们知道喷嘴（喷管）的作用是使工质流过后速度增加而压力降低，工程上有一种与喷管作用相反的设备，称为扩压管。
它的作用是使工质流过后，速度降低而压力升高。
气体在扩压管中的能量转换过程，正好和喷管中的过程相反，当介质流速小于音速时，即
时，扩压管为渐扩形，当介质流速大于音速时，即
时，扩压管为渐缩形【2】。
送风机和一次风机出口风速均小于音速，所以暖风器入口处即是一个扩压管。
根据伯努力方程p1v1+1/2mc12=p2v2+1/2mc22（气体势能忽略不计）【3】
p1－扩压管前工质压力
p2－扩压管后工质压力
v1－扩压管前工质比容
v2－扩压管后工质比容
c1－扩压管前工质速度
c2－扩压管后工质速度
因为v1＝v2，c1>c2，所以p1工质流过暖风器，有节流损失，当暖风器清洁时，暖风器的节流作用小于扩压管的增压作用，使得所侧值暖风器后压力大于暖风器前压力。
当暖风器堵塞时，暖风器的节流损失增大，使得暖风器后的压力下降，当暖风器堵塞严重时，暖风器前的压力便开始高于暖风器后的压力。
由此可见，#4炉两台一次风暖风器出口压力已经低于入口压力，存在一定的脏污，导致一次风母管压力降低，为保证磨煤机安全运行，两台一次风机处理增加，电流增大。
但具体影响电流多少，需要对暖风器清洗后看效果。
4.2.3一次风量因素
如果同负荷下4号炉一次风量大于3号炉的话，那必然导致4号炉一次风机电流大于3号炉。
图3是在7月14日负荷220MW时笔者做的实验，两台炉负荷一样，将两台炉送风机出力调整至一致，送风量相同，煤量相同（100t/h）的情况下，而4号炉两台引风机电流（185+187）比3号炉引风机（173+173）大26A。
图3两台炉一次风机、引风机电流对比图
可见，在两台炉负荷相同、煤量相同的情况下，4号炉一次风大于3号炉一次风，这可能由于两台炉制粉系统差异造成，在煤量相同的情况下，4号炉需要更多的一次风才能保证磨煤机出口温度合格，所以在运行中需要运行人员调整好参数，在保证不堵磨的情况下，尽量使磨煤机冷风门不开启，以降低一次风量。
另外，也有可能是一次风压力不准，测量值偏低造成一次风机液耦自动调节时开大，引起一次风机电流增大。
针对此种现象，发电部采取措施将一次风机液耦调节加负偏置以降低一次风机出力，但为保证磨煤机安全运行，防止堵磨，#4炉磨煤机热风门开度又偏大，所以一次风机电流降低很少，仍然比3号炉大许多。
4.3、空预器原因分析
如果空预器漏风造成一次风漏入烟气侧，也会引起一次风机和引风机电流同时增大的现象，下面进行分析。
4.3.1空预器堵塞
空预器发生堵塞时，其烟气侧和空气侧差压都会增大，表2是3、4号炉300MW时两台空预器烟气侧和二次风侧压差。
3号炉
4号炉
负荷
#1空预器烟气侧压差
1.37
1.04
300
#1空预器二次风侧压差
0.78
0.8
300
#2空预器烟气侧压差
1.22
1.02
300
#2空预器二次风侧压差
0.71
0.65
300
表241、42空预器烟气侧和二次风侧压差
通过查看参数发现两台炉空预器差压在相同负荷下基本一致，所以空预器堵塞不是一次风机电流大的原因。
4.3.2空预器漏风
空预器密封不好造成一次风漏风会造成一次风机电流明显增大。
两台炉空预器采用径向——轴向，径向——旁路双密封系统，所谓双密封系统就是每块扇形板在转子转的任何时候至少有两块径向和轴向密封片与它和轴向密封装置相配合，形成两道密封。
径向密封片沿长度方向分成两段，用螺栓连接在模数仓格的径向隔板上。
轴向密封片沿转子的高度方向布置,也用螺栓连接在模数仓格的径向隔板上。
径向密封片与扇形板构成径向密封，轴向密封片与轴向密封装置构成轴向密封【4】。
空预器在实际运行中受到烟气和空气的长期冲刷，冷端腐蚀以及空预器吹灰时蒸汽直接对密封片进行冲刷都会造成密封片的磨损，另外扇形板有鼓包或变形也会对密封片造成磨损。
如果空预器漏风会造成一次风机、送风机和引风机电流同时增大。
表3是4号炉在2012年和2013年负荷300MW时六大风机电流对比表。
4号炉
日期
一次风机电流
送风机电流
引风机电流
41（A）
42（A）
41（A）
42（A）
41（A）
42（A）
2012-7-7
110
109.7
36.6
33.5
224.8
221.4
2013-7-7
115
113
37.8
36.8
230
232.6
表34号炉六大风机电流对比表
通过对比发现，在同样负荷、同样煤量下，六大风机电流2013年比2012年都有增大，所以空预器还是存在一定漏风的。
同理，对3号炉的六大风机电流也做以下比较，如表4所示。
说明#3炉也存在漏风现象。
3号炉
日期
一次风机电流
送风机电流
引风机电流
31（A）
32（A）
31（A）
32（A）
31（A）
32（A）
2012-7-9
97.5
96.7
41
41
221
228
2013-7-7
105
107
43
43.3
243
246
表43号炉六大风机电流对比表
为此公司邀请技术服务单位对#3、#4炉做空预器漏风试验，试验结果表明：
41空预器漏风率11%，42空预器漏风率10%；31空预器漏风率8%，32空预器漏风率8%。
两台炉空预器漏风均大于设计值6%的漏风率，且#4炉两台空预器漏风率均大于#3炉。
5.原因确认
综上所述，4号炉一次风机电流大于3号炉，主要由以下两点原因造成：
（1）4号炉一次风暖风器堵塞。
需要对一次风暖风器冲洗后看效果，得出影响电流多少。
（2）3、4号炉均存在空预器漏风现象，但4号炉空预器漏风率比3号炉大。
6.问题的解决
4号炉于2013年9月25日后夜向调度申请，对一次风暖风器进行了清洗，虽然清洗时间短，但效果明显。
清洗后#4机组负荷300MW时，六大风机参数如表5所示：
日期
#1一次风机电流A
#2一次风机电流A
#1一次风暖风器入口压力kpa
#1一次风暖风器出口压力kpa
#2一次风暖风器入口压力kpa
#2一次风暖风器出口压力kpa
2013-7-7
115.6
114.2
11.72
11.55
12.04
11.9
2013-9-25
110
110
11.33
11.83
11.61
11.85
表54号炉一次风暖风器冲洗后风机参数
可见，对一次风暖风器清洗后，4号炉两台一次风机电流均比清洗前降低了5A左右，而暖风器后一次风压和热一次风母管压力均上升，暖风器后压力也大于暖风器前的压力了。
但由于清洗时间短，与#3炉暖风器前后差压相比，#4炉的差压还是偏大。
需机组停机检修时再进行长时间清洗。
3号炉在2013年10月1日进行了机组C修工作，在C修中对#3炉空预器的冷端和热端密封片进行了检查和部分更换。
更换后#3炉六大风机电流如表6所示：
3号炉
日期
负荷MW
一次风机电流
送风机电流
引风机电流
31（A）
32（A）
31（A）
32（A）
31（A）
32（A）
2012-7-9
300
97.5
96.7
41
41
221
228
2013-7-7
300
105
107
43
43.3
243
246
2013-10-28
300
99
98
28.8
28.2
195
196
表6#3炉空预器更换密封片后六大风机电流
可见，#3炉更换密封片后，减小了空预器漏风，六大风机电流都有明显降低，效果显著。
#4炉在2014年9月份进行了机组C修。
在C修中，对#4炉两台一次风暖风器均进行了彻底清洗，对#4炉两台空预器密封片进行了检查，发现41、42空预器冷端和热端径向密封片磨损严重，利用这次检修机会对损坏的密封片进行了更换。
2014年9月24日，4号炉C修后首次带至满负荷，六大风机电流如表7所示：
4号炉
日期
负荷MW
一次风机电流
送风机电流
引风机电流
41（A）
42（A）
41（A）
42（A）
41（A）
42（A）
2012-7-7
300
110
109.7
36.6
33.5
224.8
221.4
2013-7-7
300
115
113
37.8
36.8
230
232.6
2014-9-24
300
95
96
26.8
26.2
192
194
表7#4炉空预器更换密封片后六大风机电流
可见，#4炉在对一次风暖风器清洗和更换空预器密封片后，六大风机电流下降明显，两台炉一次风机电流也基本一致。
空预器漏风和暖风器脏污是造成六大风机电流增大以及两台炉一次风机电流偏差大的原因。
7．总结
机组运行中设备的任何异常都会体现在参数的异常变化上，因此做好机组日常工作的参数分析异常重要。
不仅要做好本机组的参数纵向分析，还要做好机组间的横向参数对比分析。
本次异常的发现与解决就是首先发现#4炉一次风机电流明显大于#3炉一次风机电流，然后通过进一步分析又发现两台炉六大风机电流均比一年前明显增大，最终得出结论发现#4炉一次风暖风器堵塞和两台炉空预器漏风大的缺陷。
关于空预器密封片磨损的原因还需进一步分析，笔者已建议部门对空预器吹灰的频率和吹灰压力进行试验调整。
参考文献：
【1】某发电有限责任公司，二期机组设备说明书，2008年1月，64-65
【2】齐鄂荣，曾玉红，工程流体力学，武汉大学出版社，2005.
【3】沈维道，蒋智敏，童钧耕，工程热力学，高等教育出版社，2001
【4】三河发电有限责任公司，二期机组设备说明书，2008年1月，239-240
作者简介：
杨双华（1982--），男，河北省三河市人，软件工程硕士学位，工程师，研究方向：
火电厂集控运行专业。
蔺大鹏（1982--），男，河北廊坊人，经济师，法学学士学位，廊坊供电公司营销部安全员。
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