煙氣脫硫系統(tǒng)中增壓風(fēng)機(jī)選型問(wèn)題探討

倪迎春

(江蘇利港電力有限公司,江蘇 江陰 214444)

煙氣脫硫系統(tǒng)中增壓風(fēng)機(jī)選型問(wèn)題探討

倪迎春

(江蘇利港電力有限公司,江蘇 江陰 214444)

江蘇利港電廠(chǎng) 4期脫硫增壓風(fēng)機(jī)裕量過(guò)大,風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率低,耗電率高,低負(fù)荷時(shí)容易搶風(fēng)和失速。經(jīng)過(guò)具體計(jì)算指出風(fēng)機(jī)選型方面存在的問(wèn)題,并提出了相關(guān)技術(shù)措施,為同類(lèi)機(jī)組運(yùn)行提供了參考。

增壓風(fēng)機(jī);失速;搶風(fēng);效率;節(jié)能

0 引 言

增壓風(fēng)機(jī)是脫硫系統(tǒng)的主要設(shè)備,其工況直接影響到整個(gè)脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)增壓風(fēng)機(jī)耗電占整個(gè)脫硫系統(tǒng)耗電的 40%以上,所以增壓風(fēng)機(jī)的選型很重要,如選型不當(dāng),運(yùn)行中風(fēng)機(jī)容易出現(xiàn)效率低、電耗高、失速和搶風(fēng)等問(wèn)題。利港電廠(chǎng) 4期脫硫增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)過(guò)類(lèi)似問(wèn)題,主要原因是選型時(shí)風(fēng)量裕量過(guò)大,后經(jīng)過(guò)試驗(yàn)提出了相關(guān)技術(shù)措施,避免了此問(wèn)題的發(fā)生。

1 系統(tǒng)概述

江蘇利港電廠(chǎng) 4期 7號(hào)、8號(hào)機(jī)組為 600 MW超臨界燃煤機(jī)組,各采用一套石灰石/石膏濕法煙氣脫硫裝置,由鍋爐引風(fēng)機(jī)排出的原煙氣經(jīng) 2臺(tái)成都電力機(jī)械廠(chǎng)制造的 ANT40e6(V13+4°)靜葉可調(diào)軸流式增壓風(fēng)機(jī)增壓后,從塔體的下部直接進(jìn)入吸收塔,與布置在塔上部的 3個(gè)噴淋層噴出的循環(huán)漿液吸收反應(yīng),凈化后的煙氣繼續(xù)向上流經(jīng)布置在塔頂?shù)某F器,凈煙氣中的液滴在除霧器中被除去,離開(kāi)除霧器后的凈煙氣經(jīng)防腐后的濕煙囪直接排入大氣中,未設(shè)立 GGH。該增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范見(jiàn)表 1。

7號(hào)機(jī)組脫硫系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái),2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷 (300～360 MW)時(shí),增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況極不穩(wěn)定,導(dǎo)葉開(kāi)度只能維持在 17%～20%之間,風(fēng)機(jī)搶風(fēng),電流晃動(dòng)大,風(fēng)量低的一臺(tái)失速報(bào)警頻繁,要不斷的切至手動(dòng)方式調(diào)節(jié),很難維持原煙氣壓力穩(wěn)定,嚴(yán)重時(shí)旁路擋板因原煙氣壓力波動(dòng)大保護(hù)打開(kāi),并影響爐膛負(fù)壓,給機(jī)組和脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)不利影響。另一方面,增壓風(fēng)機(jī)的電耗一直很高,利港電廠(chǎng) 3期工程 5號(hào)、6號(hào)機(jī)組與 7號(hào)、8號(hào)機(jī)組主機(jī)型式完全相同,脫硫煙氣系統(tǒng)布置方式、吸收塔噴淋方式也相同,增壓風(fēng)機(jī)也為成都電力機(jī)械廠(chǎng)生產(chǎn)的靜葉可調(diào)軸流式增壓風(fēng)機(jī),只是風(fēng)機(jī)的型號(hào)和電機(jī)的功率不同。在同等鍋爐工況下,對(duì)比 6號(hào)、7號(hào)增壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行電流和功率,可以發(fā)現(xiàn)相差很大如表 2。

表 1 增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范Fig.1 Design code for boost fan

表 2 同等負(fù)荷下三、四期單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)電流和功率對(duì)比情況Fig.2 Electric current and power o f boost fan o f the third phase project com pared with the forth phase project under the sam e duty

從表中可以看出,在機(jī)組 500 MW負(fù)荷時(shí),單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)功率最大相差 390 kW,如果按幾種工況平均下來(lái)每臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)的功率也相差 274 kW。因?yàn)樵鰤猴L(fēng)機(jī)的能耗大,每月進(jìn)行廠(chǎng)用電分析時(shí),發(fā)現(xiàn) 4期脫硫系統(tǒng)耗電率要比 3期平均高0.2個(gè)百分點(diǎn)。

2 原因分析

為了解風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況,2008年 01月,江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心對(duì) 7號(hào)機(jī)組兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行了性能測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果得出,在機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷時(shí),單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)標(biāo)態(tài)流量的平均值為 295.35 Nm3/s(A：294.3;B：296.4),其對(duì)應(yīng)的壓力大氣壓力102 000 Pa,煙溫 137.4℃,增壓風(fēng)機(jī)入口煙氣靜壓 -100 Pa,換算后得出單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)入口實(shí)際煙氣流量為 441.25m3/s。

設(shè)計(jì)單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)在機(jī)組 60%B MCR標(biāo)況風(fēng)量：60%×2 069 200/3 600=345 Nm3/s,B MCR工況下給的溫度為 122℃,增壓風(fēng)機(jī)入口煙氣靜圧 0 Pa,經(jīng)換算后得出單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)入口實(shí)際煙氣流量為 497.5 m3/s,實(shí)測(cè)的增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)與 B MCR工況的參數(shù)比較：風(fēng)量裕量為 11.3%,與風(fēng)機(jī) TB點(diǎn)工況相比,風(fēng)量裕量為：22.1%。

由于 3,4期工程鍋爐參數(shù)都一致,但 3,4期脫硫增壓風(fēng)機(jī)選型參數(shù)相差較多 (3期增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)功率 1 400 kW,電機(jī)轉(zhuǎn)速 370 r/min,TB點(diǎn)風(fēng)壓 2 300 Pa),按 3,4期相同的煙氣參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,煙氣條件：100%B MCR工況下風(fēng)機(jī)入口處濕煙氣流量 Qfan,in(Nm3/h)為 2 069 200,風(fēng)機(jī)入口處煙氣表圧 Pfan,in(Pa)為 0,風(fēng)機(jī)入口處煙氣溫度 Tfan,in(℃)為 122。

2.1 單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)煙氣設(shè)計(jì)流量計(jì)算

增壓風(fēng)機(jī)煙氣設(shè)計(jì)流量 Qfan,in,d(按 《火力發(fā)電廠(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定,考慮 10%裕量)

2.2 單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)全壓計(jì)算

整個(gè)煙氣脫硫系統(tǒng)的阻力為 1 707 Pa,按《火力發(fā)電廠(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定,考慮 20%裕量：

因設(shè)計(jì)中就無(wú) GGH,不考慮因 GGH隨運(yùn)行時(shí)間所增加的煙氣阻力。

2.3 電機(jī)功率計(jì)算

式中：η1為設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)效率 85.3%;η2為機(jī)械傳動(dòng)效率,聯(lián)軸器直聯(lián)傳動(dòng),取 0.98。

電動(dòng)機(jī)功率

式中：ηd為電動(dòng)機(jī)效率 94.6%;K為電動(dòng)機(jī)容量富裕系數(shù),因電廠(chǎng)風(fēng)機(jī)功率遠(yuǎn)大于 5 kW,為保險(xiǎn),K選 1.15[1]。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果,合適的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)在 1 400 kW左右,與 3期工程所選擇的增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)功率基本相同,從實(shí)際的運(yùn)行工況來(lái)看,目前 3期增壓風(fēng)機(jī)在 100%B MCR工況時(shí),導(dǎo)葉開(kāi)度在65%～70%之間,剛好是風(fēng)機(jī)的高效區(qū),而低負(fù)荷時(shí),也剛好能躲開(kāi)失速區(qū)。

通過(guò)以上選型計(jì)算可以看出,4期增壓風(fēng)機(jī)選型時(shí)在按《火力發(fā)電廠(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定,考慮 10%風(fēng)量裕量的基礎(chǔ)上每臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)又增加了一定裕量,導(dǎo)致風(fēng)量裕量太大。正常工況下靜葉開(kāi)度已小于正常值,進(jìn)而在低負(fù)荷工況下開(kāi)度過(guò)小,很容易進(jìn)入失速區(qū),風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率也很低[2]。

3 現(xiàn)有條件下的調(diào)節(jié)

(1)低負(fù)荷時(shí)單側(cè)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行。4期 2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)裕量大,且低負(fù)荷時(shí)并聯(lián)運(yùn)行困難,對(duì)此,提出在低負(fù)荷下單側(cè)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的設(shè)想。在 8號(hào)機(jī)組上進(jìn)行了試驗(yàn),從節(jié)能性方面評(píng)估：300 MW時(shí),克服相同煙氣系統(tǒng)的阻力單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率比 2臺(tái)低 248 kW,360 MW時(shí),克服相同煙氣系統(tǒng)的阻力單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率比2臺(tái)低 151 kW;從操作性方面評(píng)估：低負(fù)荷時(shí)單側(cè)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行對(duì)于脫硫效率無(wú)任何影響,不會(huì)影響環(huán)?？己?能夠在旁路擋板關(guān)閉的情況下啟、停增壓風(fēng)機(jī),在 300～360 MW之間單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化的情況良好。

試驗(yàn)結(jié)果表明：在 360 MW負(fù)荷以下時(shí)可以將并聯(lián)運(yùn)行的增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn) 1臺(tái),改為單側(cè)運(yùn)行,能夠避免搶風(fēng)失速現(xiàn)象,而且也有節(jié)能效果。但也發(fā)現(xiàn)由于設(shè)計(jì)時(shí)增壓風(fēng)機(jī)出口無(wú)擋板,停運(yùn)1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)時(shí)會(huì)有煙氣反串泄漏,且對(duì)運(yùn)行人員啟停控制的要求較高,從單臺(tái)到并聯(lián)之間轉(zhuǎn)換的過(guò)程需要一段時(shí)間,不能滿(mǎn)足機(jī)組快速的升負(fù)荷。對(duì)于上述第一個(gè)問(wèn)題,后來(lái)采取在增壓風(fēng)機(jī)軸端加裝密封,基本不再泄漏,對(duì)于運(yùn)行人員操作,也制定了啟停操作票卡,運(yùn)行人員按票卡一步步執(zhí)行就可以了。

(2)低負(fù)荷時(shí)停運(yùn)一層噴淋。低負(fù)荷時(shí),滿(mǎn)足脫硫效率的前提下,可以停運(yùn)一層噴淋,降低增壓風(fēng)機(jī)出口阻力,2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)搶風(fēng)的現(xiàn)象也會(huì)減少。

(3)盡量降低除霧器的差壓。平時(shí)要對(duì)除霧器的沖洗情況加以關(guān)注,確保除霧器沖洗水的壓力和流量,消除除霧器沖洗門(mén)內(nèi)漏現(xiàn)象,使除霧器的阻力降低。

(4)如果低負(fù)荷 2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行搶風(fēng)情況太嚴(yán)重,可聯(lián)系主機(jī)適當(dāng)增加風(fēng)量,對(duì)安全有利但對(duì)節(jié)能不利。

4 改造設(shè)想

上述運(yùn)行調(diào)節(jié)只能是一種被動(dòng)的調(diào)整,無(wú)法在根本上消除增壓風(fēng)機(jī)低負(fù)荷搶風(fēng)失速、能耗高的問(wèn)題,如果要從根本上解決,應(yīng)對(duì)增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)降速或?qū)θ~輪進(jìn)行改造。如果假設(shè) 4期改造后的增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況和 3期相同,失速搶風(fēng)的問(wèn)題沒(méi)有了,改造后能帶來(lái)的效益計(jì)算如下。

從表 2可知：?jiǎn)闻_(tái)增壓風(fēng)機(jī)平均每小時(shí)功率降低 274 kW,每年按運(yùn)行 7 000小時(shí)計(jì)算,2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)每年可節(jié)電量為：274×2×7 000=3 836 000 kW?h。若 1 kW?h按 0.45元計(jì)算,折合人民幣為：3 836 000×0.45=1 726 200元,可見(jiàn)改造的潛力還是很大的,改造的費(fèi)用不需很長(zhǎng)的時(shí)間就能夠回收,而且能徹底解決現(xiàn)在低負(fù)荷搶風(fēng)、失速的安全問(wèn)題。

5 結(jié) 論

通過(guò)以上分析可以得知,設(shè)計(jì)單位在考慮增壓風(fēng)機(jī)性能保證時(shí),按 《火力發(fā)電廠(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定,取 10%的風(fēng)量裕度和 20%的風(fēng)壓裕度的基礎(chǔ)上,又增加了額外的裕度,使該型的增壓風(fēng)機(jī)與鍋爐煙氣系統(tǒng)極不匹配,造成靜葉開(kāi)度長(zhǎng)期在 40%以下運(yùn)行,增壓風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行效率低,能耗高,低負(fù)荷時(shí)很容易進(jìn)入失速區(qū)。運(yùn)行中雖然能采取一系列措施,盡量使風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定,但從節(jié)能和安全兩個(gè)方面長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,應(yīng)對(duì)風(fēng)機(jī)的葉輪或電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行改造,提高風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效率。另外也提醒了設(shè)計(jì)單位在以后脫硫增壓風(fēng)機(jī)的選型時(shí)對(duì)于裕量的考慮應(yīng)該周全。

[1]郭立君,何川.泵與風(fēng)機(jī) [M].北京：中國(guó)電力出版社,2004.

[2]王志成,張新平,董康田.國(guó)電石嘴山發(fā)電有限責(zé)任公司引風(fēng)機(jī)節(jié)能改造 [J].熱力發(fā)電,2006,35(3)：54-56.

Approach to Type Selection of Boost Fan in FGD System

NiYingchun
(Jiangsu Ligang Power Co.,Ltd.,Jiangyin 214444,China)

The boost fans chosen in the forth phase of Jiangsu Ligang Power Plant have large design abundance.The fans often operate on low efficiency,and consume a lot of power.When the boiler working on low duty,the fans often go into a stalland scrambing for air.Itmust be pointout that itexist some prob lems in choosing the correct fans after recalculating,and give out some technical suggestions.Gave a sample for reference.

boost fan;stall;scrambing for air;efficiency;energy saving

TK 223.26

A

2010-02-11。

倪迎春 (1983-),男,工程師,E-mail：niych@jlepc.com.cn。