二次风改造（共4篇）
二次风改造 篇1
1改造的必要性
1.1原系统或设备基本情况及存在的主要问题
本文讨论技术方案针对针对哈锅四角切圆锅炉, 二次小风门为STI执行器、电气转换器、STI位置反馈以及DE/3M定位器所构成的气动控制系统, 该系统为开环控制方式, 即指令给出后执行器按照预设位置进行动作, 当执行器卡涩及反馈偏差等故障状态时, 执行器指令和实际动作位置有偏差。这就造成了运行人员对二次小风门实际位置不清楚, 机组调节存在盲目性, 为机组带来安全隐患。
STI小风门采用气动控制系统, 气源管路较长, 造成实际行程存在偏差, 控制精度较低。STI反馈存在精度差, 湿润条件下故障率高, 多次调节仍然不准, 检修过程中由于STI反馈不准占用大量工时进行反馈调节, 但调节精度仍不理想, 只能勉强控制在偏差10%附近, 这对运行人员机组调节造成影响, 并在机组运行期间带来大量设备缺陷。
二次风门安装靠近炉墙, 温度较高, 经常发生卡涩现象, 开环控制无法应对, 只能靠人工处理, 就地小风门处无平台, 增加了检修作业风险。
1.2进行改造的必要性及主要依据
当前, 由于二次风门气动执行机构控制方式不合理, 使用一个电气转换器同时控制一层四个二次风门, 不能满足安全生产的需要, 并带来较大安全隐患, 一旦二次风门故障, 导致同一层的四个二次风门失控;而且机械式定位器本身质量不可靠, 经常出现执行机构开关不灵活、开关线性度不好、定位器卡涩、响应时间不等、反馈信号漂移等问题, 严重影响运行人员对二次风配风的控制, 给锅炉稳定燃烧带来安全隐患, 国内各大电力公司都相继进行了二次风门改造工作。
本文改造方案针对哈锅四角切圆锅炉进行改造, 经济性良好, 系统可靠性高, 设备精度优良。保留原有STI气缸降低设备投入, 采用定位器控制, 以实现闭环控制提高控制精度, 采用分体式反馈设计, 提高设备可靠性。最大程度实现机组调节稳定性, 为机组二次风自动调节奠定基础。
2改造方案论证
2.1改造方案描述
针对原有STI小风门实际情况, 对原有哈锅四角切圆锅炉的112台小风门进行升级改造:
2.1.1控制原理
拆除原有STI定位器及控制管路, 改用SIEMENS智能定位器为主控制设备。DCS采用原有控制信号, 减少通道成本投入。4-20m A信号通过就地控制箱中信号分配器分配到四角小风门定位器进行控制。就地反馈采用SIEMENS分体式反馈, 反馈固定于原有气缸上, 减少高温对定位器产生的影响。控制原理图如图:
2.1.2就地安装
由于原有哈锅四角切圆锅炉小风门系统采用的指令信号采用一控四, 一控二, 以及一控一等不同形式, 由DCS系统提供一个4-20m A信号到电气转换器对四角进行控制, 要实现定位器闭环控制, 必须在原有基础上增加多组4-20m A信号, 对原有DCS卡件通常不能实现要求, 增加DCS指令成本巨大。结合现场的实际情况及成本考虑, 我们可使用原有DCS指令, 拆除原有控制柜内气动控制设备, 保留原有DCS指令反馈, 在控制箱中加装信号分配器, 从原有控制柜内延伸控制信号去每个角的小风门控制箱。信号结构图如图:
针对具体环境, 拆除原有STI风门上DE/3M定位器, 保留原有STI汽缸, 28层小风门112台SIEMENS智能定位器根据小风门实际位置分4层4个角安装于二次风箱及每个角的AB, CD, EF燃烧器平台, 新设定位器控制柜位于上述位置, 根据定位器数量及安装位置, 定位器控制柜定制安装。布置如下表:
为了方便对改造后的进行维护, 在SIEMENS智能定位器的进气端和两个出气端加入截门, 在进行单台小风门检修时, 关闭此小风门定位器截门, 可防止小风门动作, 而且不影响控制柜内其他定位器, 增加设备可靠性, 提高机组安全稳定。
2.2方案实施的可行性、合理性、存在问题和解决办法
由于STI小风门存在的普遍问题, 各发电公司相继进行了二次风门改造, 以提高锅炉燃烧的安全可靠。
根据改造项目的时间及成本投入不同, 二次风改造可进行一次性全改或分批次改造, 但由于原有系统管路布局影响, 最多只能按照定位器控制柜安装位置分4批次自上而下 (即控制柜布置表序号前后) 完成改造, 否则会因原有管路影响改造效果, 增加施工难度。
2.3改造实施前的过渡措施
二次风门改造前, 仍使用原有二次风门, 由于改造对机组控制方式没有影响, 对部分改造的设备, 运行人员可使用原有控制方式。
3改造结论
二次小风们改造的主要设备包括:SIEMENS智能定位器、定位器控制柜、信号分配器、SIEMENS分体式反馈。本次改造采用SIEMENS智能阀门定位器, 它性能稳定, 调节精度高, 反应快, 在现场组态, 可视化手动操作, 智能定位器直接接收4-20m A给定信号, 无需电气转换器及其它一些繁杂的机械结构, 可以做到免维护运行。采用信号分配器可节省DCS卡件投入及电缆费用。分批次改造适应于多数电力公司实际工程情况, 具有较高的可行性。对于已改造设备可以看出改造方案成本较低, 系统运行良好, 设备一次性投入少等优点。
三次风阀门的技术改造 篇2
第一阶段：我公司干法线建成投产初期使用的三次风阀门是电动蝶阀，优点是使用调控方便、操作灵活，但最大的缺点是阀本体易被磨蚀、损坏，使用寿命短，平均在2个月左右就得更换，特别是损坏后不可调节，导致窑炉用风失控，工艺参数得不到有效的控制。
第二阶段：针对电动蝶阀使用周期短这一缺点，我们采用耐火砖固定砌筑来加以控制三次风用量，其具体方法是在窑头罩与三次风管交接处按三次风管截面积的50%比例在底部砌筑一挡墙，同时在三次风管A、B两列底部按三次风管截面积的30%各砌筑一挡墙(见图1)。挡墙为耐火砖砌筑，由于耐火砖本身抗高温、抗剥落，因此大大延长了三次风阀的使用寿命，但由于固定挡墙的不可调性，加上多处底部砌筑，多次改变三次风管的有效通风面积，导致三次风管内大量沉积熟料细颗粒，最严重时连人孔门高度都不足0.5m，积料从挡墙一直延伸到窑头罩的三次风管取风处，造成窑、炉用风严重不匹配，产质量大幅下滑。
第三阶段：根据前面两种方式的优缺点，借鉴其他公司的经验，从浙江一耐火材料厂家定做了双面浇注料的耐热钢板做三次风阀门，由现场人工通过手动葫芦控制阀板的插入深度来调节三次风用风比例(见图2)。使用该阀板调节灵活，使用周期长，一般在半年左右。且三次风管内无积料，但该阀板在使用一定时间后，左、右侧、下侧易被腐蚀、损坏，损坏后阀板边缘呈不规则状，使用到一定时间后无法校对三次风用量，导致三次风比例失真，准确性差。
第四阶段：针对第三阶段阀板磨蚀、损坏的缺点，我们又进行了一次技术改造，即在三次风A、B两列阀板前200mm处沿三次风管壁左右两侧分别砌筑耐火砖挡墙，预留出50%的通风截面(见图3)。使用过程中，大大减少了三次风阀板的插入深度，同时两侧挡墙有效的保护了三次风对阀板两侧的磨损、腐蚀，延长了阀板的使用周期，平均在一年左右更换一次，阀板仍由人工通过手动葫芦来调节阀板的插入深度来控制三次风的用风比例。另外由于阀板底部未砌筑挡墙，风管内积料很少。
第五阶段：三次风风速快、温度高，由于阀板两侧的挡墙是垂直三次风管管壁砌筑的，三次风在遇到挡墙时风速、风向都发生很大改变，挡墙所受冲击力较大。易发生挡墙被扫倒或局部扫烂，继而加快阀板的磨损或损坏。针对这一弊端，我们又对挡墙的砌筑方式加以改进，采取沿三次风管管壁小于45°砌筑，让三次风在经过挡墙转向时沿着一定坡度改变风速和风向，大大减少了三次风对挡墙的冲刷和破坏，从而延长了挡墙的使用寿命。
三次风高温闸阀控制系统的改造 篇3
1 原闸阀控制原理及存在的问题
三次风管与分解炉间有一尘降室, 工况不正常时易出现塌料现象, 调整三次风闸阀频率较高。三次风高温闸阀在中控窑操作监控画面上是单独一组, 其开度是用正反转电动机来控制。电动机在闸阀固定端上方, 靠齿轮传动带动链条使闸阀上下移动, 侧面有两个固定滑轮分别配有两个配重, 两个配重同时上下, 且有上下限位开关, 分别为开、关限位。闸阀的开度显示靠人工看现场闸阀上的标杆刻度 (即配重停留在标杆的具体位置) 来判断。
投产初期, 设备相对较新, 窑操作员从中控室窗户透过玻璃窗看三次风闸阀开关的具体位置。但仅数月后, 现场标杆刻度从中控室窗户看起来比较模糊了, 每次确定三次风闸阀的具体位置都要在中控室内跑到窗户前去看, 或用对讲机询问窑中巡检工阀门现处位置, 既费时又费力。
2 改造方案
首先对配重铁链落道现象分析并改造, 在固定滑轮上加深轮槽, 在固定滑轮边缘加焊铁条, 并作一防护罩, 定期给链条加油, 使链条在轮槽内平稳运行, 改后再也没有出现落道现象。
为解决闸阀控制操作不便的问题, 通过与自动化人员商讨, 得到可行的控制方案。自动化控制系统采用的是西门子DCS控制系统, 使用WINCC操作界面和SETP 7组态编程, 改造保留其原有的机械设备和限位开关部分不变 (滑轮、配重等附件) , 把三次风闸阀作为一个模拟执行器来使用。
具体做法如下:
1) 在现场手动把三次风闸阀关至零位, 手持秒表, 打开闸阀到全开位置, 反复几次测试, 先全开-全关, 再全关-全开, 经实际测定单行程所需要的时间为47s。
2) 首先在操作 (WINCC) 画面上做一选择按钮, 再做一个模拟量给定和反馈显示, 将其定义为两个模拟量, 选择按钮及模拟量给定和反馈显示放在窑尾系统主控画面上闸阀旁边。选择按钮是为了保留原有设计程序, 其赋值为布尔型变量, 点击选择按钮, 按钮为灰色时, 表示操作时按原设计程序执行, 得靠人工去看标杆来确认闸阀位置;选择按钮为绿色时, 表示操作时按改造后程序执行。其原三次风高温闸阀组窗口的正反转电动机启停控制部分显示灰色, 不可点击控制, 可防止操作员误操作。窑操作员可根据操作界面上的模拟量值知道闸阀位置。
3) 其次在SETP 7上编定PLC程序, 只要给模拟量给定赋值时, 程序就要把给定量与当前反馈量数值相比较, 差值取绝对值, 把绝对值除以100 (阀门开度为0~100%) , 乘以单行程周期时间 (47s) , 乘积取整, 作为电动机运行时间;反馈量与给定量数值做比较, 反馈量>给定量时 (关限位未到时) 说明要把闸阀开度关小, 反之, 反馈量<给定量时 (开限位未到时) 说明要把闸阀开度开大;当两值相等时, 发一脉冲信号使电动机停止, 此时把给定量数值赋值给反馈量, 说明三次风闸阀开关已到位。
二次风改造 篇4
关键词：热一次风旁路系统,排烟温度,送风系统,电耗,经济性
1 概况
扬州第二发电厂4#墙式燃烧锅炉为配套600MW发电机组的超临界参数变压运行直流炉,单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。锅炉的总体设计由三井巴布科克(MitsuiBabcock)公司完成。锅炉型号HG-1956/25.4-YM。
4#锅炉在投产后一直存在着排烟温度偏高的现象。引起排烟温度偏高的因素固然很多,其制粉系统掺入的冷风量过多是公认的主要因素之一。
扬州第二发电厂4#锅炉的空气预热器采用三分仓式回转式,同时,制粉系统掺入冷风过多,且一次风机有一定的余量。为此,该厂在4#锅炉上进行热一次风旁路装置改造,其目的是通过热一次风旁路装置的应用,改善空气预热器的换热效果,减少掺入原制粉系统的冷一次风量,最终达到降低锅炉排烟温度1.5℃以上的目的。
2 热一次风旁路装置简介(见图1)
设置一次风旁路装置的目的主要是为了增加空气预热器的吸热量,其途径是增加热一次风量,减少二次风量。这样,一方面通过增加热一次风量降低热一次风的出口温度,进而减少制粉系统掺入的冷风量;同时,改善空气预热器的吸热效果,使单位质量的空气吸热量增加。最终,达到降低锅炉排烟温度的目的。
3 改后试验结果
根据图1对4#炉进行施工设计,并在2008年10月初实施了改进措施。2008年10月8日至13日,电厂与西安热工研究院一道进行了改后调整,试验数据均由当值运行人员依据表盘进行记录。
3.1 总体效果
试验工况1,在试验过程中,负荷设定为600MW,热一次风的旁路风门开度由0开到100%,磨煤机出口风粉温度由72℃提高到75℃。在经过3个多小时的试验后,热一次风温度降低了约10℃,排烟温度降低了5℃,进风温度降低了1℃,修正后的排烟温度降低值为4.3℃。
本次试验在磨出口风粉温度提高3℃的情况下,排烟温度降低了2.1℃。扣除这部分影响后可知,热一次风的旁路风门开度在100%时,可降低排烟温度在2.2℃以上。
3.2 热一次风旁路风门开度变化试验
在上述试验结束后,进行了试验工况2,仍然采用固定煤量的运行方式,其他运行参数也维持相同,仅将热一次风旁路风门的开度由100%减小到70%。在空气预热器进口烟温降低0.5℃、进风温度降低的情况下热一次风温度提高排烟温度在表盘上尚看不出变化,而修正后的排烟温度升高值为0.6℃。其呈现的规律性和理论定性分析结果是一致的,也就是说,在减少通过空气预热器的热一次风量时,热一次风温度和排烟温度都是升高的。
试验工况3,运行控制方式由固定煤量改为自动协调控制方式,机组的负荷仍然设定为600MW,在其他运行参数维持相同的试验条件下,将热一次风旁路风门的开度由60%减小到0。热一次风的温度提高3.5℃、进风温度提高0.6℃的情况下,排烟温度升高2℃,而修正后的排烟温度升高值为1.5℃。
试验工况4,在自动协调控制方式下,机组的负荷设定为585MW,在其他运行参数维持相同的试验条件下,将热一次风旁路风门的开度由0开大到70%。在这种情况下,由于进入空气预热器的烟气温度升高,热一次风的温度未出现变化,进风温度提高0.8℃的情况下,排烟温度降低了0.8℃,修正后的排烟温度降低值为1.5℃。
试验工况5,在自动协调控制方式下,机组的负荷设定为500MW,在其他运行参数维持相同的试验条件下,将热一次风旁路风门的开度由70%减小到0。由于进入空气预热器的烟气温度升高,热一次风的温度提高了4℃,进风温度未发生变化,在此种情况下,排烟温度升高了2℃,修正后的排烟温度降低值为1.8℃。
从上述试验结果可以看出:热一次风旁路风门变化对热风温度和排烟温度的影响具有明显的规律性和重现性,且和理论分析结果吻合。从试验结果看,热一次风旁路风门开度在70%时,降低排烟温度的幅度在1.5～2.0℃之间,比100%开度下至少低0.2℃以上。
3.3 旁路风门开度变化对风机电耗的影响
一次风机的电压为10kV,送风机的电压为3kV,在旁路风门由0开到100%时,一次风机的电流总计增加24A;送风机电流总计下降了38A,相当于一次风机电耗增加240kWh,送风机的电耗下降114kWh,电耗净增加126kWh。
在旁路风门不同开度时,分别试验记录相关数据对比上述数据可以看出在旁路风门由开到60%时,电耗净增加46kWh;在旁路风门由0开到70%时,电耗净增加58kWh;在旁路风门由0开到100%时,电耗净增加126kWh。
4 经济性分析及比较
电耗对比:机组负荷为600MW,当热旁路风门由关闭开至70%时,送风机电流下降了5%,一次风机电流增加了7%,电耗净增加58kWh;以电价0.5元/kWh计算,增加运行费用为24元;以旁路风开度100%计算,电耗净增加126kWh,增加运行费用为63元。
煤耗对比:当热旁路风门由关闭开至70%时,以排烟温度降低1.6℃计算,锅炉热效率至少提高0.1%,影响煤耗约0.33g/kWh,以机组运行负荷600MW计算,节省标准煤198kg/h;以标准煤800元/t计算,节省费用158.4元;以机组运行负荷500MW计算,节省标煤165kg/h,节省费用132元。以旁路风开度100%,以排烟温度降低2.2℃计算,锅炉热效率至少提高0.13%,影响煤耗约0.43g/kWh,以机组运行负荷600MW计算,节省标准煤258kg/h,节省206.4元;以机组运行负荷500MW计算,节省标煤215kg/h,节省费用172元。
净节省:当热旁路风门由关闭开至70%时,机组负荷为600MW,净节省运行费用134.4元/h;机组负荷为500MW,净节省运行费用108元/h;在旁路风开度为100%时,机组负荷为600MW,净节省运行费用143.4元/h;机组负荷为500MW,净节省运行费用109元/h。
在旁路风门不同开度时,分别试验计算并对比数据,不难看出,在旁路风开度为100%和70%时,经济效益略好(按理论分析应更好)。但因为100%开度下,热一次风旁路管道出现了明显的噪音,从环境和安全运行方面考虑,建议将热一次旁路风门开度设定70%。
5 结论和建议
由上述分析可知,热一次风量增加越大,回收烟气的热量也越大,即降低排烟温度的幅度也越大,但送风系统的电耗增加也越大。因此,要更好地发挥热一次风旁路系统的作用,关键是增加热一次风量。与此同时,还尽量减少送风系统的电耗。也就是说,减少热一次风旁路系统的阻力是非常必要的就4#锅炉的热一次风旁路风系统而言,进一步增加旁路风道的流通截面,对增加热一次风流量,降低送风系统电耗是有利的。
根据试验结果及以上分析,得出结论如下:
(1)热一次风旁路风系统的旁路风门开启70%时,能够降低排烟温度1.5℃,提高锅炉热效率约0.1%;但送风系统电耗增加了56kWh,前者抵消后者后尚可节省运行费用约100元/h。以机组每年运行10个月计算,年节省运行费用100万元左右。
(2)通过运行调整,降低锅炉排烟温度1.5℃以上,加上降低热一次风旁路系统的排烟温度值,总计降低排烟温度3℃以上,每年总计节省运行费用20万元以上(运行调整手段不增加电耗损失)。
(3)热一次风旁路风系统是通过提高空气预热器的换热效率和减少制粉系统的冷风量来降低锅炉排烟温度,其幅度虽然不大,但在经济上绝对是合算的;其另一优势是改造工程对锅炉安全运行无任何影响,改造风险为零;此外,投资很小,3个月即可收回投资。
(4)总体看,4#锅炉的热一次风旁路风系统改造是成功的,但同时其改造也存在缺憾(热一次风值比较有限),该缺憾并非热一次风旁路风系统自身的问题,而是方案设计考虑不周。因此,就这项新技术本身而言,是非常值得推广的。