1000MW機組制粉系統(tǒng)密封風機狀態(tài)診斷
趙訓海 尹民權(quán)
（山東鄒縣發(fā)電廠，山東鄒城，273522）

    摘要:針對鄒縣發(fā)電廠Ⅳ期工程100OMW超超臨界燃煤鍋爐，制粉系統(tǒng)密封風機投產(chǎn)以來正常運行中發(fā)生的題目。結(jié)合與參照三期60OMW機組鍋爐制粉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行情況，以及兄弟電廠的經(jīng)驗，提出并論證了停用密封風機的必要性。從而達到節(jié)約廠用電的目的。
關(guān)鍵詞: 磨煤機封風機'>磨煤機封風機 存在的題目'>存在的題目 停用密封風機節(jié)電探討'>停用密封風機節(jié)電探討
1.概述
華電國際山東鄒縣發(fā)電廠Ⅳ期工程2×100OMW超超臨界燃煤凝汽式汽輪發(fā)電機組，是國內(nèi)單機容量最大、運行參數(shù)最高的燃煤發(fā)電機組。Ⅳ期工程3030t/h鍋爐是東方鍋爐（團體）股份有限公司與日本巴布科克-日立公司及東方-日立鍋爐有限公司合作設(shè)計、聯(lián)合制造。鍋爐為高效超超臨界壓力變壓運行直流爐，采用一次再熱、平衡透風、運轉(zhuǎn)層以上露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。設(shè)計鍋爐效率BRL工況下93.8%，排煙溫度TRL工況下121.2℃。設(shè)計發(fā)電煤耗272.9g／kw.h，比全國火電機組均勻水平低近70 g／kw.h，每臺機組一年可節(jié)約標準煤99萬噸。鍋爐配套安裝6臺BBD4360型雙進雙出鋼球式磨煤機（簡稱雙式球磨機），選用一次風機正壓直吹式制粉系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)運行所需要的一次風由本爐的兩臺2200KW的一次風機提供，兩臺一次風機正常運行采用并聯(lián)方式。每臺一次風機出口分兩路，其中的一路經(jīng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)器加熱后匯進爐前制粉系統(tǒng)熱風母管；另一路則不經(jīng)空氣預(yù)器加熱直接匯進爐前制粉系統(tǒng)冷風母管，密封風機進口即從此風道上引出（見圖1）。
每臺鍋爐的六套制粉系統(tǒng)還專門設(shè)計有公用密封風系統(tǒng)，用以增壓的密封風機安裝在鍋爐房零米，密封風機設(shè)計規(guī)范見附表1，作用是提升冷一次風的壓力，兩臺密封風機（一運一備）。密封風母管風壓正常運行值14Kpa以上，當風壓降到12Kpa時發(fā)出“密封風壓力低”報警同時聯(lián)鎖啟動備用風機。
附表1 密封風機設(shè)計參數(shù)

    2.制粉系統(tǒng)密封風及吹掃風系統(tǒng)
兩臺100%容量的離心式密封風機出口共用一條密封風母管，也就組成了密封風系統(tǒng)，以免在鍋爐負荷變化時，制粉系統(tǒng)密封風源壓力受到一次風壓力波動的影響，六臺磨煤機所需的密封風皆取自密封風母管。密封風機進口的風由爐前制粉系統(tǒng)冷風母管道提供的常溫風，經(jīng)過密封風機增壓至出口壓力為14kPa后送進爐前密封風母管。設(shè)計各磨煤機密封風系統(tǒng)包括1）空心軸密封盒，2）螺旋輸送裝置（絞龍）軸承，3）插板式煤粉關(guān)斷閥，4）原煤給煤機等4套系統(tǒng)。
2.1磨煤機空心軸密封盒密封風系統(tǒng)；
由于制粉系統(tǒng)采用正壓（制粉系統(tǒng)內(nèi)部的風壓大于大氣壓）的工作方式，因此在磨煤機空心軸的固定件和旋轉(zhuǎn)件之間有一個特殊的連接件，以防煤粉泄漏到外界空氣中。連接件是一個粘在光滑部件上，由合成材料制成的法蘭盤，由此組成一個腔室，即稱為密封盒。用密封風提供相反的壓力，以防止煤粉泄漏到外面。因此，雙式球磨機空心軸密封風系統(tǒng)的作用，是為磨煤機罐體消息間隙提供高于磨煤機罐體內(nèi)部一次風壓力的密封風，防止消息間隙漏粉污染工作環(huán)境及潤滑油。從密封風母管引出密封風（見圖1），供給每臺磨煤機所需的密封用風，密封風壓力高于磨煤機罐體內(nèi)部壓力4KPa。每臺磨煤機空心軸所需的密封風量為4375 m3/h。

附圖1 磨煤機密封風系統(tǒng)簡圖
2.2磨煤機螺旋輸送裝置（絞龍）軸承密封風系統(tǒng)；
空心軸（亦稱耳軸）是磨煤機筒體、鋼球襯瓦等本體部件重量的主要承載部件，空心軸及絞龍等部件又是磨煤機進口一次風、出口排粉、進口落煤的關(guān)鍵部件�？招妮S與磨煤機本體采用焊接的方式連接成為一個整體，絞龍內(nèi)部的中心圓管是通過磨煤機筒體端蓋上的輻條與筒體之間連接的，同時筒體也通過輻條將轉(zhuǎn)動力矩傳遞給絞龍中空圓管使其與筒體以同樣的角速度轉(zhuǎn)動；絞龍中空圓管的另一端通過一個短軸與中空圓管端部支撐軸承支撐，支撐軸承安裝在機座的一次風構(gòu)件上。為了確保軸承處密封效果在安裝之前必須把軸承部位用的毛氈密封圈浸進油中, 溫度保持在80℃±10℃，浸透后才能復(fù)裝。為了提升密封效果，還專門在絞龍的軸承部位引進密封風，保證良好的密封確保煤粉不泄漏。螺旋輸送裝置（絞龍）軸承的密封風風量為410 m3/h。
2.3磨煤機分離器插板式閘門密封風系統(tǒng)；
四期的每臺煤粉分離器出口裝有四根一次風（易稱PC）管，分別往往同一層的四個燃燒器。在分離器出口風粉混合物至燃燒器的一次風通道（根部）安裝有氣動煤粉隔離插板式閘門，稱為PC閘（三期稱BSOD）。由于插板式煤粉隔離閘門結(jié)構(gòu)不同，固然能嚴密隔離系統(tǒng)但消息結(jié)合部位輕易漏粉，所以在每只插板式煤粉隔離閘門兩側(cè)設(shè)計有密封風系統(tǒng)。插板式煤粉隔離閘門封閉時風量450 m3/h，打開時風量46 m3/h。由于在機組基建施工中，為了搶工期，＃7爐整個工程建設(shè)比計劃工期（32個月）提前9.4個月。＃8爐整個工程建設(shè)工期為29個月20天，比合同工期提前了8個月。施工單位采取了往功能安裝法，沒有安裝密封風系統(tǒng)。因此當運行一段時間后，填料老化，閘門的消息結(jié)合部就發(fā)生漏粉現(xiàn)象，每當啟停磨煤機后，煤粉噴濺，漏出的煤粉污染設(shè)備及零米地面，天天早上一進車間用濕簾，地面上可以看見一層煤粉，為了消除漏粉，都要進行臨時堵漏措施。
2.4給煤機密封風系統(tǒng)；
為防止磨煤機中的熱風倒流進給煤機中，所以給煤機設(shè)置有以冷一次風為密封介質(zhì)的密封風系統(tǒng)。磨煤機內(nèi)的熱風進進給煤機的害處有以下三點：風的高溫加速給煤皮帶橡膠老化；風的高溫易造成給煤機內(nèi)的原煤自燃著火；磨煤機內(nèi)的熱風的流失造成制粉系統(tǒng)效率下降。因此，在給煤機機殼進煤口的下方，設(shè)有密封風法蘭接口，密封風管上的法蘭與它相連，密封風就由此進進給煤機內(nèi)。密封風的壓力略高于磨煤機進口處的熱風壓力。密封風的壓力過低，會導致熱風從磨煤機流進給煤機內(nèi)，使煤易積滯在門框或其他凸出部分，從而會導致積粉自燃。密封風量過小，就不能維持給煤機機殼內(nèi)所需的壓力；密封風的壓力過高或密封風量過大，易將煤粒從皮帶上吹落，飛揚的煤塵還會沾污觀察窗，影響正常的觀察。因此，應(yīng)保持適量的密封風。
2.5磨煤機大齒輪保護罩密封風系統(tǒng)；
大齒輪保護罩密封風的作用是始終保證罩內(nèi)的微正壓環(huán)境，防止塵埃進進護罩內(nèi)破壞潤滑油質(zhì)。大齒輪保護罩密封風機安裝在磨煤機隔音罩頂部，為磨機大齒輪保護罩提供密封風，該路密封風由專用風機提供（見圖1）。大齒輪罩密封風機從大氣中抽吸風，風機吸進的風必須仔細地加以保護，以免灰塵，尤其是煤粉的吸進和進進齒輪傳動裝置（有與潤滑油脂混合之危險）。為此，在風機吸進口處安裝一臺過濾器，此外，還用一塊防護板覆蓋在過濾器上，以免風機抽吸降落在隔音罩頂部的積垢。對大齒輪罩密封風機，過濾器的效率當灰塵顆粒在3微米以上時，應(yīng)保持在99.8%。密封風進進磨煤機大齒輪保護罩的出口壓力0.4kPa，流量800m3/h。
2.6經(jīng)過兩年來對兩臺鍋爐的密封風機運行、維修方面的觀察，針對該爐密封風機系統(tǒng)的特點，發(fā)現(xiàn)在節(jié)約廠用電方面，仍有需要改進的可能。
3. 存在題目
自從鍋爐投產(chǎn)以來，＃7爐、＃8爐的密封風機均不同程度的存在機械、熱工等方面的題目，由于發(fā)生缺陷較多，經(jīng)常出現(xiàn)密封風機漏風、軸承漏油需要經(jīng)常更換油封以及密封風機進口調(diào)節(jié)擋板關(guān)不到位等缺陷。嚴重時一臺風機故障后因系統(tǒng)無法隔離而不能及時檢驗，處在沒有備用風機的現(xiàn)狀。與鍋爐的“四大”風機相比，小小的密封風機出現(xiàn)如此多的故障，應(yīng)該算是高故障率了。較大題目如下： 3.1投產(chǎn)不久風機軸承故障
#7爐2006年12月４日正式投產(chǎn)，到12月28日10:5就發(fā)現(xiàn)#7爐A密封風機軸承異音，對#7爐A密封風機進行隔離預(yù)備檢查消除，結(jié)果密封風機進出口風門封閉后，A密封風機內(nèi)風壓仍有3kPa，系統(tǒng)無法隔離，A密封風機異音缺陷消除工作無法進行，只有等待機組停運后進行處理。一直待到2007年2月23日利用停爐機會，檢查發(fā)現(xiàn)A密封風機原軸承已損壞，更換新軸承一套。
2007年7月5日＃8爐剛投產(chǎn)，隨后發(fā)現(xiàn)A密封風機軸承振動偏大（垂直振動101μm），到9月18日15：3.，發(fā)現(xiàn)#8爐A密封風機有異音，解體檢查驅(qū)動端軸承保持架損壞，因系統(tǒng)無法隔離，等停停爐。2007年11月2日11：30停風機后將＃8爐A密封風機驅(qū)動端及非驅(qū)動端軸承全部更換為新軸承。
3.2風機風門擋板故障
2007年12月24日18:33，#7爐密封風壓由14.01kPa突降至12.41kPa，A密封風機電流由197A降至179A，進口調(diào)節(jié)擋板開度由30.4%開至95.2%，就地檢查A密封風機進口手動擋板固定銷子松動。20:26啟動#7爐B密封風機運行，密封風母管壓力14.5kPa，停用A密封風機，A密封風機進口隔離門加裝固定銷固定好。
為了消除風門內(nèi)漏無法檢驗，還專門在#7爐A、B密封風機進口管道上各加裝一只手動反板式園風門，用于風機檢驗時隔離用。
2008年1月13日10:18，#8爐B密封風機電流由215A瞬間降至170.48A，密封風壓由12.74kPa降至8.1kPa，啟動A密封風機后風壓無變化，電流105A；停用A、B密封風機，開啟密封風機旁路擋板后母管壓力為12.0kPa。原因系#8爐密封風機出口總門電動執(zhí)行機構(gòu)電機地腳螺栓松動，造成出口風門封閉，重新緊固地腳螺栓后恢復(fù)正常。 
3.3其它機械故障
2008年2月13日16:25，因#8爐A密封風機振動大，解體后發(fā)現(xiàn)機軸彎曲，更換新機軸一根。
2008年4月份＃7爐大修中，發(fā)現(xiàn)A密封風機靠背輪損壞，利用大修機會，更換密封風機靠背輪一副。
3.4風機消耗電量
一臺電壓380V，功率160kw的密封風機電機，正常運行電流在205A～215A之間。就是按照電流均勻210A，一臺風機一小時消耗廠用電量按照116kW.h計算，天天24小時所消耗廠用電量可達2784kW.h。一個月要消耗83520kW.h廠用電。為此，提出往掉密封風機的設(shè)想，方案論證如下：
4. Ⅲ、Ⅳ期制粉系統(tǒng)對比
4.1從制粉系統(tǒng)類型進行對比
我廠Ⅲ期工程2×600MW機組，配套美國Foster WheEler公司生產(chǎn)的亞臨界鍋爐，每臺鍋爐配套安裝6臺FWEC D-10D型雙進雙出鋼球式磨煤機，采用雙吸離心靜葉可調(diào)式一次風機，設(shè)計一次風壓正常值為8.0 kPa ～ 11.0 kPa。制粉系統(tǒng)沒有設(shè)計密封風機，而是利用從一次風機來的常溫壓力冷風直接在爐前進進各磨煤機的密封風系統(tǒng)，至今運行正常。
4.2從燃燒器高度進行對比
Ⅲ期工程鍋爐同100OMW超超臨界鍋爐一樣，燃燒器采用前后墻對沖布置。按3層4列布置；共24只燃燒器，前墻自上而下為A、C、D三層，后墻自上而下為B、E、F三層。Ⅲ期鍋爐頂層燃燒器中心標高達到32220mm，而Ⅳ期鍋爐頂層燃燒器中心標高則只有31408.3mm，看出Ⅳ期鍋爐頂層燃燒器中心標高比Ⅲ期鍋爐頂層燃燒器中心標低811 mm，通過燃燒器中心標高比對，Ⅳ期鍋爐磨煤機對一次風系統(tǒng)的風壓要求應(yīng)該不會高于Ⅲ期，至少系統(tǒng)風壓相接近，
4.3從制粉系統(tǒng)內(nèi)阻力進行對比
由于Ⅳ期磨煤機沒有加裝在線的風壓丈量裝置，罐體內(nèi)的壓力無法獲取，只能鑒戒同類型的Ⅲ期磨煤機罐體內(nèi)的壓力，通過表2可以看出，根據(jù)冷熱一次風壓力與磨煤機罐體存在的差壓，即便是外置式磨煤機分離器，Ⅳ期鍋磨煤機罐體內(nèi)的壓力也不會高于Ⅲ期太多，磨煤機各部位密封風系統(tǒng)風壓要求應(yīng)相差未幾。
附表2 三期（＃5、＃6）鍋爐與四期（＃7、＃8）鍋爐各段風壓對比

    4.4從一次風管道對比
Ⅳ期磨煤機磨制后的煤粉從磨煤機的兩端經(jīng)過外置式分離器分離后，煤粉通過8條ф480×10 mm一次風管道送進與之相對應(yīng)的同一層燃燒器。48只燃燒器組成前后墻對沖燃燒方式，燃燒器按3層8列布置，前墻自上而下為E、C、D三層，后墻自上而下為F、A、B三層。
Ⅲ期磨煤機兩端分離器上各有兩個煤粉出口，四根Ф508×14mm一次風粉管道同樣將煤粉送進與之相對應(yīng)的同一層燃燒器。從系統(tǒng)上來看Ⅳ期一次風管道的高度沒有Ⅲ期高，但是長度上略超過Ⅲ期制粉系統(tǒng)的，加上管道直徑小，系統(tǒng)阻力應(yīng)該考慮，所以在鍋爐低負荷時應(yīng)留意觀察密封風壓力。
5.結(jié)束語
5.1由此得出結(jié)論，要達到節(jié)能的效果，完全可以停用該密封風機（改用旁路系統(tǒng)），直接采用一次風機來的壓力冷風作為制粉系統(tǒng)的密封風和吹掃風，從附表2看出一次風機出口來的壓力冷風，應(yīng)該能夠滿足密封風壓力高于磨煤機內(nèi)部壓力4KPa的差壓，該壓力下的風完全可以滿足設(shè)計效果，不會影響密封風的功能。2008年1月份就曾經(jīng)發(fā)生過一臺密封風機故障，啟動另一臺密封風機后風壓無變化，被迫開啟密封風機旁路擋板用旁路系統(tǒng)供風的事件。當壓力冷一次風供風時，母管壓力完全可以維持者12.0kPa運行。當然也必須調(diào)整“密封風壓力低”報警信號，同時停用聯(lián)鎖啟動備用風機功能，
5.2現(xiàn)在Ⅳ期密封風機進口管道是直接從爐前冷一次風母管上引出的。假如停用密封風機，改用旁路系統(tǒng)以后，應(yīng)完全可以滿足需要�？紤]到原來設(shè)計的密封風機出口母管與爐前冷一次風之間的聯(lián)絡(luò)管道直徑小，不能滿足需要的話，可以利用停爐機會改造為大口徑管道，或者直接從A、B一次風機出口聯(lián)絡(luò)母管上重新加裝一條新管道至爐前密封風目管。
5.3 為了密封風機停運后該密封風系統(tǒng)能保證每臺磨煤機各部位所需的密封風量，首先應(yīng)保證空心軸密封盒密封風量以及螺旋輸送裝置軸承的密封風風量�？梢詫⒏鹘o煤機使用的密封風供風管道，從現(xiàn)在的密封風系統(tǒng)上改接至爐前壓力冷一次風母管上。
5.4由于密封風機轉(zhuǎn)速及風壓比較高，經(jīng)常發(fā)生故障，不但勞動強度大，一年的維護用度也達到萬元以上。假如能按照此方案停掉密封風機運行，一年（按6500小時計算）下來可節(jié)約電量75.4萬kW.h按照上網(wǎng)電價1千瓦0.35元計算，一臺鍋爐一年將節(jié)約人民幣26.39萬元以上，兩臺鍋爐的密封風機都能停用，一年下來節(jié)約人民幣52.78萬元以上。
5.5由于各分離器出口插板式閘閥未安裝密封風系統(tǒng)，為了消除漏粉，保證設(shè)備文明生產(chǎn)，減少勞動強度，可以恢復(fù)加裝該密封風系統(tǒng)。

    作者簡介
趙訓海：山東濟寧，男，1968年10月出生，1991年山東產(chǎn)業(yè)大學電力系畢業(yè)，同年分配到山東鄒縣發(fā)電廠運行分場。高級工程師職稱，現(xiàn)擔任鄒縣發(fā)電廠副總工程師職務(wù)。主要從事發(fā)電廠運行治理工作。