炉膛负压和一次风压异常波动的原因分析

炉膛负压和一次风压异常波动的原因分析

张灿辉

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摘要：锅炉在运行时，炉膛负压和一次风压异常波动，通过试验和参数变化及历史数据分析，认为是两台空预器存在局部蓄热元件堵塞或局部密封失效情况引起，并提出相应的处理措施，以确保机组稳定运行，保证供电企业供电安全。

关键词：锅炉；一次风压；空预器；堵塞；波动

0 引言

锅炉炉膛负压是锅炉的重要保护，一次风压力直接影响锅炉制粉系统出力以及锅炉燃烧的稳定，某火电厂锅炉运行中出现炉膛负压和一次风压异常波动，严重影响到了锅炉的安全稳定运行，通过对问题进行逐一分析，查找问题根源，提出处理措施。

1 设备简介

电厂为2×330MW燃煤发电机组，锅炉型号为DG1080/17.4-II6型，亚临界参数、汽包自然循环炉，锅炉配有两台动叶可调轴流式引风机、两台动叶可调轴流式送风机、两台（变频器调节）离心式一次风机，制粉系统采用中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，配备5台中速磨煤机，在锅炉的尾部烟道布置了二台三分仓空气预热器。

2 异常概况

2023年3月16日，#2 机组结束 D 修工作启动运行，运行后发现炉膛负压存在周期性波动，最高360Pa，最低-550Pa，波动周期52s左右，负荷快速加减时引风机自动控制会跳出自动。进一步检查发现，#2炉冷、热一次风母管压力同样存在周期性波动情况，其波动频率同样为52s左右，波幅在1-1.5KPa左右；同时还存在110min左右的周期性变化情况，表现为每110min周期内，存在70min左右的大幅度波动，波动自发从弱变强再变弱，波幅最高可达1.5KPa，波动70min后收窄，进入40min左右的稳定期，期间波动依然存在，波幅较小，0.1-0.2KPa之间。其变化曲线如图1所示。

图 1 一次风压变化曲线

3 异常原因分析过程

3.1 优化调整情况

发现炉膛负压波动后，热控专业对DCS控制逻辑进行了优化，修改炉膛负压PID参数，延长系统响应时间，通过上述调整炉膛负压波动情况并未得到好转。

3.2 进行试验

将两台引风机动叶调为手动控制，固定其开度，观察锅炉运行情况。根据DCS曲线分析：在引风机手动控制状态下，炉膛负压与一次风母管压力、A、B 空预器出口一次风压力呈强关联性，波形一致，且空预器转速为每转52s左右，与波动频率一致。根据试验结果，分析认为#2炉炉膛负压波动由一次风母管压力波动引起，而一次风母管压力波动由两台空预器出口一次风压、风量波动引起。

3.3 一次风压与空预器出口风量关系分析

对一次风压波动和空预器出口风量波动曲线进行分析，发现一次风压波动波幅较小的期间，A、B两台空预器出口一次风量波动曲线呈互补状，如图2所示；而波幅较大期间，两台空预器出口一次风量波动曲线波峰、波谷存在重叠，如图3所示。因此得出结论：两台空预器出口一次风压和风量波动引起了一次风母管压力的波动；两台空预器出口一次风压和风量波动曲线不一致引起了一次风母管压力波动的周期性变化。

图 2  A、B空预器出口风量情况 1            图 3  A、B空预器出口风量情况 2

3.4 一次风压风量与两台空预器转速关系分析

现场测量两台空预器的转速，A空预器转动一圈51.2s，折算转速1.17r/min；B空预器转动一圈50.79s，折算转速1.18r/min；每110minA空预器转动128.7圈，B空预器转动129.8圈，每110min B空预器较A多转1圈。结合两台空预器一次风出口风压风量曲线，分析认为：#2 炉A、B空预器内部均局部存在一定的风阻点（漏风点），当两台空预器风阻点（漏风点）相对位置基本一致时，两台空预器出口一次风压、风量曲线呈重叠状，此时一次母管风压波动幅度较大；因空预器转速不一致，一段时间后，两台空预器风阻点（漏风点）相对位置偏离，两台空预器出口一次风压、风量曲线逐渐呈互补状，此时一次母管风压波动幅度较小；每110min多转一圈，与一次风压母管压力波动周期性变化周期基本一致。

3.5  #1炉类似情况验证

查询曲线，#1炉一次风母管差压在2023年D修前同样存在波动周期性变化情况，变化周期约150min。作为验证：#1炉A空预器转动一圈51.63s，折算转速1.162r/min，150min 转动174.3圈；#1炉B空预器转动一圈51.35s，折算转速1.168r/min，150min转动175.2圈；即每150min B空预器多转一圈，与一次风母管差压周期性变化频率一致。

3.6  #2炉空预器历史检修情况

进一步查询历史曲线数据，#2炉炉膛负压波动及一次风母管压力波动自2022年1月机组C修后开始出现，其中一次风压波动频率与目前基本一致，波动幅度较小，在1KPa以内。

2022年1月机组C修期间，#2炉A、B空预器检查发现上层蓄热元件破损严重，一部分碎片落入中层蓄热元件中，同时蓄热元件整体积灰和硫酸氢铵堵塞严重，进行高压水冲洗处理，冲洗后差压依然偏高。机组C修后出现炉膛负压波动情况，一段时间后自行恢复正常。至2023年3月机组D修，#2炉一次风压一直存在周期性波动情况。

2023年3月D修期间，更换#2 炉A、B空预器上层全部蓄热元件，对中层蓄热元件表面碎片进行清理，并进行水冲洗；检修后满负荷烟气侧通风阻力由3.5Kpa降至2KPa，检修效果较好。D修后，一次风压波动明显加剧，引起炉膛负压波动加剧，影响机组正常运行。查曲线可知，#2炉A、B空预器出口一次风量波动幅度均高达10KNm3/h，两者叠加后一次风压波动明显。

4 分析结论

结合空预器检修情况和出口一次风压、风量波动曲线，分析认为：两台空预器存在局部蓄热元件堵塞或局部密封失效情况，导致一次风在经过局部蓄热元件时逃逸严重，引起一次风压、风量波动。机组D修前两台炉空预器差压偏高，堵塞严重；经机组D修更换蓄热元件和水冲洗后，积灰和硫酸氢铵堵塞基本消除，但部分蓄热元件依然存在碎片堵塞或局部密封失效情况，空预器通风均匀性反而有所下降，进而导致出口一次风风量、风压波动幅度增大，引起一次风压波动和炉膛负压波动。一次风母管压力波动导致#2 炉炉膛负压波动。而A、B空预器转速不一致，则导致#2 炉一次风母管压力波动呈周期性变化。

5 处理措施

5.1 监控和手动调整

在锅炉的日常运行过程中，特别是在低负荷运行阶段，应加强对风烟系统运行参数的实时监控。这一策略的核心是密切关注炉膛负压和汽包水位的波动情况，这些都是锅炉运行状态的关键指标。当这些参数的波动超出正常运行的安全范围时，为了更有效地控制和应对潜在的风险，建议将一次风机的输出力度和炉膛压力的控制从自动模式手动切换至手动模式。通过手动调整，操作员可以更精确地对这些关键参数进行微调，从而确保锅炉的安全稳定运行。

5.2 空预器的调整和检查

为了有效缓解由于空预器问题导致的风压波动，关键的一步是对空预器的转速进行细致的调整。转速的调整不仅涉及到机械运行的平衡，也直接影响到整个锅炉系统的稳定性。除此之外，定期的检查和维护空预器的密封也是至关重要的。密封的完整性直接关系到空预器的效率和可靠性，任何密封失效都可能导致效率下降和不稳定的风压波动。

同时，通过对运行参数的综合调整，如优化控制系统的逻辑和调整PID（比例-积分-微分）控制参数，可以进一步降低一次风压和炉膛负压波动对锅炉运行的不利影响。这些措施将有助于实现更加精准和灵活的控制，保障锅炉系统的高效稳定运行。

5.3 控制脱硝系统和空预器维护

在锅炉的正常运行过程中，对脱硝系统进行精确控制是至关重要的。这包括合理地控制喷氨量，以及严格监控和控制氨的逃逸率。正确的喷氨量控制不仅可以确保脱硝效率，同时也有助于减少因氨逃逸引起的环境和设备相关问题。氨逃逸不仅会影响环境，还可能导致设备腐蚀和其他运行问题，因此控制氨逃逸率对保持系统健康至关重要。

此外，对空预器的维护也应得到充分重视。这包括加强吹灰工作，以确保空预器的清洁和高效运行。定期和高效的吹灰可以有效预防空预器的堵塞问题，从而避免因堵塞引起的风压波动。通过提高吹灰的效果，可以显著减少因空预器性能下降导致的运行效率问题，保证锅炉整体运行的稳定性。

5.4 空预器的彻底清洗

在每次锅炉停机后，对空预器进行彻底的冲洗和全面的检查是非常必要的。这种维护工作不仅包括表面的清洗，更重要的是深入到空预器的每个部分，确保没有遗留任何堵塞物或潜在的问题区域。彻底的清洗过程对于预防和减少运行过程中可能出现的局部堵塞现象至关重要，因为这些堵塞会对空预器的性能产生负面影响，从而影响整个锅炉系统的运行效率和安全性。

此外，细致的检查不仅涉及清除堵塞物，还包括对空预器各个部件的磨损情况、密封性能和整体结构完整性的评估。这样的检查可以帮助及时发现和修复可能的损坏或磨损问题，防止它们在未来的运行中造成更大的问题。因此，彻底清洗配合全面检查是保证空预器及整个锅炉系统正常运行的关键措施，也是对设备长期稳定性的一种重要投资。

5.5 空预器的技术改造

针对空预器不均匀堵塞或密封失效的问题，进行技术改造是一种长期而根本的解决方案。这种技术改造可能包括对空预器的整体设计进行升级，比如引入更先进的结构设计，采用新型高效的材料，或者实施更为现代化的控制技术。这些改进的目的是增强空预器的整体性能和可靠性，确保其在各种操作条件下都能保持高效和稳定的运行。

除了硬件的升级，也可以考虑引入智能化管理系统，比如实时监控和自动调节系统，以提高运行中的调节精度和响应速度。通过这些技术的综合运用，可以大幅度提高空预器的运行效率，减少故障发生的频率，从而降低维护成本和停机时间。

6 结语

通过此次炉膛负压和一次风压异常波动的分析，空预器局部堵塞加上两台空预器转速不一致的情况，导致了锅炉运行中不一样的一次风压周期波动现象，为同类电厂异常分析提供参考，为今后分析类似异常情况积累了宝贵经验。

参考文献：

[1]郑福国,炉膛负压异常波动原因分析与对策[J].电力安全技术. 2006(03)

[2]郭有福.空预器堵塞引起锅炉特性变化的分析[J].自动化博览.2021,38(07)

[3]丁波，罗琳.SCR锅炉空预器堵塞的原因及处理[J].重庆电力高等专科学校学报. 2021,26(03)