汽輪機驅(qū)動引風(fēng)機在1 036 MW機組中的應(yīng)用

孫偉鵬，江 永

(華能海門電廠，廣東 汕頭 515132)

汽輪機驅(qū)動引風(fēng)機在1 036 MW機組中的應(yīng)用

孫偉鵬，江 永

(華能海門電廠，廣東 汕頭 515132)

介紹了華能海門電廠的國內(nèi)首次采用汽輪機驅(qū)動引風(fēng)機的設(shè)備概況，并與電動驅(qū)動引風(fēng)機的運行方式做了經(jīng)濟性、安全性及調(diào)節(jié)性的對比分析，機組運行實踐證明：汽輪機驅(qū)動引風(fēng)機的方式節(jié)能效果顯著，并具有較好的安全性，對其他發(fā)電廠有借鑒意義。

引風(fēng)機;汽輪機驅(qū)動;超超臨界;節(jié)能

0 引言

華能海門電廠一期工程3，4號機組，鍋爐是復(fù)合變壓運行1 036 MW超超臨界本生直流鍋爐，型號DG3 000/26.15—Ⅱ1。汽輪機是N1000—25/600/600型、超超臨界、單軸、四缸、四排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機。

1 汽輪機驅(qū)動相對電動機驅(qū)動的主要優(yōu)點

大型火電機組中占廠用電率比重最大的輔機是引風(fēng)機［1］和給水泵，給水泵采用汽輪機驅(qū)動后，引風(fēng)機成為耗電量最大的輔機。如果定速引風(fēng)機也能采用汽輪機驅(qū)動方式的優(yōu)點:(1)可以大幅降低廠用電率 (降低約1.556%)，提高電廠運行的經(jīng)濟性。(2)可以方便地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使引風(fēng)機在不同負(fù)荷下保持高效率，提高了引風(fēng)機的整體效率。(3)可以避免大電機啟動時電流對廠用電系統(tǒng)的影響。

2 汽輪機驅(qū)動引風(fēng)機的系統(tǒng)配置

2.1 采用汽輪機驅(qū)動需要增設(shè)的相關(guān)配置

引風(fēng)機采用小汽輪機驅(qū)動，引風(fēng)機和小汽輪機之間通過機械變速聯(lián)軸器連接，變比7.3∶1。在系統(tǒng)上需要設(shè)置開式循環(huán)冷卻水、凝汽器抽真空系統(tǒng)、小汽輪機進(jìn)汽系統(tǒng)、凝結(jié)水回收系統(tǒng)、小汽輪機軸封系統(tǒng)、小汽輪機潤滑油系統(tǒng)。相對應(yīng)的設(shè)備有小汽輪機、凝汽器、凝結(jié)水泵、真空泵、汽封冷卻器、潤滑油供油裝置等。系統(tǒng)簡圖見圖1。

圖1 汽輪機驅(qū)動引風(fēng)機配套系統(tǒng)簡圖Fig．1 Auxiliary systems diagram of turbine-driven fan

2.2 汽輪機的進(jìn)汽汽源選擇

小汽輪機的進(jìn)汽汽源可以從再熱器前或再熱器后得到。由于再熱器前蒸汽過熱度偏低，汽輪機通流部分過早進(jìn)入濕蒸汽區(qū)，水沖擊較大，大部分動靜葉均需更換為經(jīng)抗水蝕處理的動靜葉，成本大大增加［2］。若不進(jìn)行水蝕處理，汽輪機壽命將大大縮短。因此進(jìn)汽不取用再熱器前蒸汽。對于汽源由再熱器之后得到，可以取自汽輪機中壓缸和低壓缸之間。綜合考慮，小汽輪機正常進(jìn)汽汽源取自四段抽汽。啟動蒸汽汽源采用1、2號機組的輔助蒸汽。

2.3 冷卻水源

凝汽器冷卻水由主廠房循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)水泵提供冷卻水源，經(jīng)專業(yè)核算，目前設(shè)置的循環(huán)水泵可以滿足增設(shè)小汽輪機后循環(huán)冷卻水流量和壓頭的需求，占總循環(huán)水總量的5%左右，對循環(huán)水系統(tǒng)影響較小。凝汽器冷卻水進(jìn)水取自主廠房A排外循環(huán)水泵出口母管，走地下埋管到爐后引風(fēng)機側(cè)。凝汽器冷卻水回水管接入虹吸井。

2.4 凝結(jié)水回收系統(tǒng)

兩臺引風(fēng)機機組分別設(shè)置兩臺臥式定速凝結(jié)水泵，一運一備。引風(fēng)機組凝結(jié)水管道通過凝結(jié)水泵升壓后接入主機凝汽器回收。

2.5 軸封系統(tǒng)

軸封供汽取與小機進(jìn)汽相同汽源，通過調(diào)節(jié)閥和減溫器后作為汽輪機軸封供汽。小機軸封漏汽通過專門設(shè)置的軸封冷卻器冷凝。

2.6 真空系統(tǒng)

兩臺引風(fēng)機汽輪機真空系統(tǒng)配置三臺水環(huán)式真空泵，兩臺運行且互為備用，另一臺備用。

3 不同驅(qū)動方式下的經(jīng)濟性分析

3.1 不同驅(qū)動方式初投資對比分析

3.1.1 引風(fēng)機采用靜葉可調(diào)引風(fēng)機，兩臺電動機引風(fēng)機與增壓風(fēng)機合并后，每臺爐兩臺風(fēng)機總價300萬 (不含電機，且無論何種驅(qū)動形式，風(fēng)機價格均不變)。電機總價370萬。

3.1.2 采用汽輪機驅(qū)動引風(fēng)機，根據(jù)杭州汽輪機股份有限公司報價，約900萬元/臺套。供貨范圍包括:汽輪機本體、油站、齒輪箱、凝汽器以及控制系統(tǒng)。

3.1.3 汽輪機驅(qū)動配套系統(tǒng)需要增設(shè)管道、閥門、真空系統(tǒng)共需約311.1萬元。

3.1.4 電氣投資變化，采用汽動引風(fēng)機，每臺機組電氣方面配套成本約降192萬元，見表1。

表1 電氣投資比較表Tab．1 Comparison of electrical investments

3.1.5 熱工控制投資變化。除去隨汽輪機、凝汽器等主設(shè)備配套供應(yīng)的儀控設(shè)備費用，采用汽動驅(qū)動引風(fēng)機配套系統(tǒng)增加的儀表、儀表閥門、各種類型電纜、電纜橋架、電纜保護(hù)管以及DCS IO點等費用約合100.7萬元。采用電動驅(qū)動引風(fēng)機的相應(yīng)控制費用約為10.4萬元。故因采用汽輪機驅(qū)動引風(fēng)機控制方面需要增加的費用約為90.3萬元。

3.1.6 土建及安裝費用變化。采用汽動驅(qū)動引風(fēng)機土建方面需要增加混凝土坑、底板、鋼梁、彈簧隔振、樁基 (10根)以及小汽機配套系統(tǒng)的建筑車間，總投資共計189.4萬元。綜合計算，采用汽輪機驅(qū)動初投資需要增加約1 828.8萬元(電動蝶閥按鎳鉻合金材質(zhì)計算)。

3.2 不同驅(qū)動方式的運行經(jīng)濟性對比分析

根據(jù)華能海門電廠機組的實際運行情況，不同驅(qū)動方式的經(jīng)濟性指標(biāo)見表2。

表2 不同驅(qū)動方式的經(jīng)濟性指標(biāo)對比Tab．2 The economic indicators comparison of different forms of driven

標(biāo)準(zhǔn)煤價格按900元∕t，可計算出汽動驅(qū)動比電動驅(qū)動方式每年大概可節(jié)約664.191 036(萬元)。那么共需要2.753 42(年)便可回收汽動驅(qū)動方式與電動驅(qū)動方式的初投資差價。

4 不同驅(qū)動方式下的調(diào)節(jié)性能對比分析

采用凝汽式小汽輪機驅(qū)動引風(fēng)機，要求小汽輪機相關(guān)的輔助系統(tǒng)齊全又復(fù)雜，故障率比較高［3］。但從實踐看來，小汽輪機驅(qū)動方式的穩(wěn)定性也相當(dāng)高。華能海門電廠3號機組某天小汽輪機驅(qū)動的引風(fēng)機啟動、兩臺引風(fēng)機并列、送風(fēng)機啟動及爐膛壓力的調(diào)節(jié)曲線如圖2所示。圖3是電動機驅(qū)動引風(fēng)機調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)性能曲線。從圖中可以看出，兩臺引風(fēng)機并列運行時，爐膛壓力波動較大，而汽輪機驅(qū)動則比較平穩(wěn)。從該機組實際運行的情況來看，采用汽輪機驅(qū)動引風(fēng)機方式運行是非常靈活的，而且調(diào)節(jié)快速、穩(wěn)定，能滿足爐膛壓力快速變化的要求。

5 結(jié)論

(1)小汽輪機啟停經(jīng)驗豐富，對廠用電沒有任何沖擊，調(diào)速性能和引風(fēng)機靜葉調(diào)節(jié)之間的協(xié)調(diào)控制，使得對爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)手段增加、調(diào)節(jié)性能優(yōu)秀、反應(yīng)快速，這些方面都提高了鍋爐的運行調(diào)節(jié)靈活性。

(2)用小汽輪機驅(qū)動代替引風(fēng)機和脫硫增壓風(fēng)機的兩大電動機，能大幅降低廠用電率，同時引風(fēng)機在不同負(fù)荷下，靜葉都能保持最優(yōu)開度，使風(fēng)機處于高效率區(qū)域運行，經(jīng)濟效益較高。

［1］劉家鈺，王寶華，岳佳全，等．1 000 MW機組引風(fēng)機與脫硫增壓風(fēng)機合并改造研究［J］．熱力發(fā)電，2010，39(8):45－50．

Liu Jiayu，Wang Baohua，Yue Jiaquan，et al．Study on retrofiting induced draft fan and fgd booster fan together for 1 000 MW unit［J］．Thermal Power Generation Publishing Department，2010，39(8):45 －50．

［2］沈士一，莊賀慶，康松，等．汽輪機原理［M］．北京:水利電力出版社，1992．

［3］馬曉瓏，劉超．超超臨界1 000 MW機組采用汽輪機驅(qū)動引風(fēng)機的可行性 ［J］．熱力發(fā)電，2010，39(8):57－60．

Ma Xiaolong，Liu Chao．The feasibility of driving induced draft fan using steam turbine for 1 000 MW ultrasupercritical unit．［J］．Thermal Power Generation Publishing Department，2010，39(8):57 －60．

Successful Application of the Induced Draft Fan with Steam Turbine in 1 036 MW Unit

Sun Weipeng，Jiang Yong

(Huaneng Haimen Power Plant，Shantou 515132，China)

Introduced the equipment of the induced draft fan with steam turbine of Huaneng Haimen power plant the first time，and the economic，safety and Regulatorybeing compared and analysed with that the motor-driven mode．Practice proved that the induced draft fan with steam turbine having remarkable energy-saving benefit．a(chǎn)nd the security is also better，it is a good reference for other power plants．

induced draft fan;turbine driven;ultra-supercritical;energy conservation

TK223

B

2010－11－15。

孫偉鵬 (1969－)，男，工程師，從事大型火電機組運行管理及其優(yōu)化工作，E-mail:sthnhm11@126．com。