燃气锅炉配风控制系统改造

　　摘要：文章主要对邯钢西区自备电厂的3台纯燃煤气锅炉配风系统存在的一些问题进行分析，并采取了一些改进措施，实现了送风量可以投联锁，保障了锅炉的安全运行，炉前配风挡板调节阀可以实现精确控制，有效提高了煤气、锅炉的效率，为锅炉达标排放提供了有力保障。

　　邯钢西区自备电厂总装机容量为180MW（3×60MW）， 3 台锅炉均为杭州锅炉厂设计生产制造的NG-260/9.8-Q 型锅炉，为使用高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气的纯燃煤气锅炉，在生产中起到平衡煤气，并向厂区生产提供电力和蒸汽，使二次能源得到高效利用的作用。纯燃煤气锅炉具有空气和煤气在一定比例下会形成爆炸性气体，有易发生爆炸的危险性，一旦发生事故，造成的损失将无法估量。另外，空气和煤气的配比不合理，将导致燃烧不充分，降低锅炉效率或者造成环境污染。空气和煤气的合理配比是锅炉经济、高效燃烧的基本条件。因此，纯燃煤气锅炉运行的经济与否在于煤气燃烧的是否充分和配风系统的好坏。每台锅炉配风控制系统包括：2 台送风挡板调节阀、2 个送风流量计和压力差压变送器、 3 台焦炉煤气炉前配风挡板调节阀和12 台高炉煤气（转炉煤气掺入到高炉煤气里）炉前配风挡板调节阀。送风挡板调节阀和配风调节阀通过调节进入锅炉炉膛内的空气量来调整锅炉的负荷和炉膛内负压，与进煤气量达到一定比例，实现最佳空燃比，可以实现锅炉高效、安全和稳定运行。送风流量和压力测量的准确与否关系着锅炉的安全、经济运行和环保达标排放。

　　1　存在的问题及分析

　　1.1　送风挡板调节阀开、关不到位

　　送风挡板调节阀选用重庆川仪自动化股份有限公司执行器分公司采用德国哈特曼·布朗公司技术生产的RHA4000-70T 型角行程电动执行机构。存在的问题如下：①由于受到厂区生产的影响，煤气管网压力不稳定，使得锅炉负荷调整频繁，送风挡板调节阀随之频繁调整，送风挡板调节阀每次开或关阀门，电容就会充放电一次，而电容的充、放电次数的多少决定了电容性能，一旦电容衰减多了，电动执行机构就会出现故障，产生振动，动作不到位，甚至无法启动，送风挡板不动作，就会影响锅炉负荷的调整；②电动执行机构和送风挡板调节阀采用连杆和万向轴连接，在锅炉运行时，送风挡板会有振动，当送风开度达到一定开度时，还会发生喘振现象，使调节阀产生剧烈振动，驱动板和放大板上的固定螺丝产生松动脱落，一旦螺丝脱落后卡在线路板和底板之间，就会造成线路板短路，导致电动执行机构电源跳电，送风调节阀故障，无法调节负荷； ③送风挡板在运行时，拉圈卡在限位的凹槽之间进行上下运动，由于振动等原因，导致拉圈运动到限位凹槽的外沿上，造成拉圈卡死，送风挡板无法动作，引起送风调节阀动作不到位，无法调节负荷，有可能造成喘振，损坏设备。

　　1.2　送风量测量不准确

　　每台锅炉的送风量均采用德尔塔巴传感器来取压，通过导压管路连接差压变送器的方式来对送风量进行测量。存在的问题有：①德尔塔巴流量计的导压管采用φ8mm 的铁管，管路长7m，且有下“U”型弯，空气中的粉尘会堵塞或导压管路不畅，导致送风量测量不准确；②接头和管箍由于使用时间长导致生锈，有开裂漏气的隐患，一旦漏气，将导致送风量测量不准确；③锅炉设置有总风量低于39250Nm3/h 联锁停炉，而实际当送风机入口挡板调节阀开度大于70% 时，送风量就会达到满量程100000Nm3/h，开始“白闪”，横河 DCS 控制系统默认为是假信号，不计量，导致一投联锁就会停炉。送风量测量不准确，导致岗位工对煤气和空气的配比不能很好地掌握，为了环保达标排放往往减少配比，不能达到锅炉的高效运行。另外，“送风量”无法投联锁，对锅炉的运行会存在一定的安全隐患。

　　1.3　炉前配风挡板调节阀开、关不到位

　　炉前配风挡板调节阀选用德国PS Automation GmbH 公司生产的PSQ202MA-POT-PSAP 型角行程电动执行机构。存在的问题如下。

　　（1）由于运行近10 年，炉前配风挡板在燃烧器里，外面看不到风门挡板的实际位置，风门挡板有可能开、关不到位，导致行程缩短，影响实际进入燃烧器的空气量，进而影响空气和燃气的配比。

　　（2）每台锅炉的15 台炉前配风挡板执行机构均位于炉膛壁的内侧，燃烧器的上方，通风能力特别差。夏天温度最高时达到70℃以上，会造成的故障有：①执行机构的电机、伺服放大板和电位器烤坏。②执行机构的变速器里缺油使齿轮损坏。由于温度高，每年造成60％以上的执行机构伺服放大板损坏，20％的执行机构变速系统损坏，甚至彻底报废，造成大量的备件费用损耗，并加大了岗位人员和检修人员的工作量。③空间特别狭小，检修人员进出十分不便，再加上温度高的原因，以至于调节阀发生故障后，检修人员不能及时进行维护，配风调节阀就不能实现远程控制，只能通过手摇固定在中间某个位置。煤气多时，配风调节阀不能及时开大，无法加大进入锅炉的配风量，多产蒸汽，多发电，就有可能出现回火现象，烧坏燃烧器及煤气管道；煤气少时，配风调节阀不能及时关小，无法减少进入锅炉的配风量，就有可能出现吐火现象，产生安全隐患。

　　（3）由于配风挡板执行机构整体和炉膛保温层之间的距离特别狭小，仅有3cm，会导致以下故障：①执行机构的曲柄、连接杆容易碰到保温板上，发生卡蹭和卡死，很容易损坏变速器中的齿轮和电机；②对调节阀进行故障排除时，打开执行机构阀盖后，由于无法进行拆线、测量和调试，就需要先把执行机构整体拆下来，排除完故障，再对执行机构进行整体回装时，要提前标定好行程，接好线，通过调节曲柄的安装角度来调整阀门的行程，有可能导致配风风门挡板开关不到位，行程缩短。炉前配风挡板开关不到位和配风调节阀的频繁损坏，严重影响锅炉负荷的正常调节，降低了煤气和锅炉的效率，也对锅炉的运行造成一定的安全隐患。

　　2　改进措施

　　2.1　送风挡板调节阀优化改造

　　（1）加大调节阀的检修力度。利用锅炉每次检修的机会，对执行机构的运行情况进行检查，内容包括：电容是否衰减、驱动板和放大板的固定螺丝是否有松动、脱落情况，如果有，则应及时处理，保证执行机构处于良好的运行状态。

　　（2）送风挡板调节阀拉圈限位改造。在阀体上，沿着拉圈两侧均匀焊接3 对角钢，以保证拉圈始终在限位凹槽之间进行上下运动，彻底消除其出轨造成的卡塞，而导致送风挡板调节阀不能动作调节的隐患。

　　2.2　送风量改造

　　（1）量程扩大。根据计算书，对送风量量程进行重新计算，修改差压值，使量程扩大为150000Nm3/h，使得即使送风机入口挡板全开，送风量也不会超出满量程，产生“白闪”的现象。

　　（2）对变送器进行就近移位改造。变送器采用就近安装的方式，大大缩短了导压管的长度，另外导压管采用 φ10mm 的铝塑管，不容易发生漏气隐患，方便检修，且有上“U”型弯，以便变送器检修排污，消除粉尘堵塞管路的隐患。

　　2.3　炉前配风挡板调节阀改造

　　（1）对3 台锅炉45 台配风执行机构从位于炉膛壁内侧移位到炉膛壁外侧，散热通风好，可以大大减少炉膛壁高温对执行机构的影响。移位的过程中，首先需要确定执行机构的底座位置，其次确定炉前配风挡板连接杆曲柄的位置，最后根据炉前配风挡板的实际开度的大小调整执行机构的行程，实现炉前配风挡板开关到位的目的。

　　（2）对3 台锅炉下层的9 台配风执行机构的控制系统从调节阀内移位到执行机构外的一个独立的控制箱内，相当于分体式的执行机构，以达到电动执行机构有故障时，便于及时检修的目的。

　　3　结语

　　（1）通过对锅炉送风挡板调节阀进行拉圈的限位改造、变送器安装位置进行移位改造、送风量量程进行扩大修改、导压管采用铝塑管替代铁管方便检修等改进措施，确保送风流量准确测量，可以投联锁，为锅炉安全稳定运行提供了有力保障。

　　（2）通过对配风调节阀和部分控制系统进行移位改造，实现配风调节阀可以长周期稳定运行，降低故障率和备件费用，煤气和锅炉的效率得到了提高，可以有效控制烟气中的污染物，实现环保达标排放。

　　作者简介：李永华（1983-），男，河北井陉人，河钢集团邯钢公司自动化部工程师，研究方向：热电厂仪控设备的维护。

　　参考文献

　　[1]白凤臣.工业锅炉设备与运行[M].北京：机械工业出版社,2016.

　　[2]白凤臣,居晨红.工业锅炉设备与运行[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社,2014.

　　[3]赵辉,邱征宇,汪宏,等.工业锅炉运行能效分析与研究 [J].节能技术,2018,36（2）:161-165.

　　（责任编辑：张志明）

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