華能沁北電廠增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓設(shè)定值對(duì)機(jī)組節(jié)能運(yùn)行的影響

吳偉，程世軍，王東振

(華能沁北發(fā)電有限責(zé)任公司，河南省濟(jì)源市 454662)

0 引言

火力發(fā)電廠生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)多，節(jié)能降耗的潛力巨大，目前發(fā)電廠節(jié)能降耗技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，如少油點(diǎn)火技術(shù)、采用變頻電機(jī)運(yùn)行技術(shù)以及采用超臨界等高參數(shù)運(yùn)行技術(shù)等［1］。近年來(lái)隨著煙氣脫硫系統(tǒng)的投入運(yùn)行，在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)運(yùn)行調(diào)整也可以明顯達(dá)到節(jié)能降耗的目的，特別是設(shè)置了增壓風(fēng)機(jī)的脫硫系統(tǒng)在與主機(jī)引風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行上還是有潛力可以發(fā)掘的［2-9］。這種工藝系統(tǒng)在脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中，需要控制增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓或引風(fēng)機(jī)出口壓力來(lái)滿足生產(chǎn)的正常需求。但增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓的控制數(shù)值各廠或各脫硫公司均不盡相同，大部分廠家或公司基本上都設(shè)定在－200 Pa左右，因此造成了脫硫增壓風(fēng)機(jī)和機(jī)組引風(fēng)機(jī)電功率的浪費(fèi)。本文嘗試在機(jī)組運(yùn)行時(shí)保持鍋爐爐膛負(fù)壓不變的情況下，通過(guò)改變?cè)鰤猴L(fēng)機(jī)入口負(fù)壓設(shè)定值，研究增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)消耗的總電功率的變化趨勢(shì)，為火電廠脫硫系統(tǒng)的節(jié)能降耗工作積累經(jīng)驗(yàn)，并為電廠集控人員運(yùn)行調(diào)整指明方向。

1 試驗(yàn)項(xiàng)目背景

華能沁北電廠一、二期工程共裝設(shè)4臺(tái)超臨界機(jī)組(4×600 MW)，每臺(tái)鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為1 900 t/h。一期2×600 MW超臨界燃煤機(jī)組于2004年底全部投產(chǎn)，二期2×600 MW超臨界燃煤機(jī)組于2007年底全部投產(chǎn)并同步投運(yùn)脫硫裝置，同時(shí)對(duì)一期機(jī)組進(jìn)行改造安裝脫硫設(shè)施。該電廠脫硫島采用設(shè)計(jì)－采購(gòu)－施工(engineer-procure-construct，EPC)總包方式建設(shè)，于2007年底至2008年初陸續(xù)完成調(diào)試以及性能考核試驗(yàn)工作。該電廠煙氣脫硫工程，采用石灰石－石膏濕法、一爐一塔脫硫裝置。從鍋爐引風(fēng)機(jī)后的總煙道上引出的煙氣，通過(guò)增壓風(fēng)機(jī)升壓接入煙氣－煙氣換熱器降溫，然后再進(jìn)入吸收塔，在吸收塔內(nèi)脫硫凈化，經(jīng)除霧器除去水霧后，再接入主體發(fā)電工程的煙道經(jīng)煙囪排入大氣。在主體發(fā)電工程煙道上設(shè)置旁路擋板門(mén)，當(dāng)鍋爐啟動(dòng)、進(jìn)入煙氣脫硫裝置(flue gas desulfurization，F(xiàn)GD)的煙氣超溫或小于FGD最低負(fù)荷或FGD裝置故障停運(yùn)時(shí)，煙氣由旁路擋板經(jīng)煙囪排放。

2 增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓定值與風(fēng)機(jī)耗功關(guān)系試驗(yàn)

華能沁北電廠一、二期工程2臺(tái)引風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行并和增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行，共同建立爐膛負(fù)壓，克服爐膛、煙風(fēng)系統(tǒng)、電除塵器和脫硫煙氣系統(tǒng)的阻力并將鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣排向大氣。由于引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)各工況下的效率存在差異，引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)相同流量和總壓頭下如改變引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)的升壓比，則引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)總的功耗可能存在差異。為驗(yàn)證該差異的存在并為風(fēng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行提供依據(jù)，特進(jìn)行本項(xiàng)試驗(yàn)。

2.1 試驗(yàn)方案

在脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下，爐膛負(fù)壓設(shè)定值和機(jī)組負(fù)荷固定，通過(guò)改變?cè)鰤猴L(fēng)機(jī)入口負(fù)壓設(shè)定值，記錄不同設(shè)定值下的增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)所消耗的電功率，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析二者之和與增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓設(shè)定值的關(guān)系，摸索出節(jié)能運(yùn)行的最佳方案。同時(shí)為檢驗(yàn)不同負(fù)荷下的工況是否存在差別，試驗(yàn)選取300～600 MW多個(gè)工況點(diǎn)進(jìn)行。

2.2 試驗(yàn)條件

(1)脫硫系統(tǒng)在旁路擋板關(guān)閉和增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)投入自動(dòng)控制工況下運(yùn)行。

(2)鍋爐空氣預(yù)熱器和煙氣換熱器(gas gas heater，GGH)差壓在正常值范圍內(nèi)，因2號(hào)機(jī)組剛進(jìn)行過(guò)檢修，因此選擇2號(hào)機(jī)組進(jìn)行該試驗(yàn)。

(3)鍋爐爐膛壓力設(shè)定值為－100 Pa，采集機(jī)組在350、400、500、600 MW各工況下，并且增壓風(fēng)機(jī)入口壓力設(shè)定為100、50、0、－50、－100、－150、－200、－250、－300、－350、－400 Pa時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

(1)350、400、500、600 MW負(fù)荷下增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓設(shè)定值與功率關(guān)系曲線如圖1所示。

圖1350 、400、500、600 MW負(fù)荷下增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓設(shè)定值與功率關(guān)系曲線Fig.1Relation curves of entrance negative pressure of booster fan and power under 350，400，500，600 MW load

(2)不同負(fù)荷下增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓設(shè)定值與各風(fēng)機(jī)功率的匯總曲線如圖2所示。

圖2 不同負(fù)荷下增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓設(shè)定值與各風(fēng)機(jī)功率的匯總曲線Fig.2Relation curves of entrance negative pressure of booster fan and power under different load

2.4 試驗(yàn)結(jié)論

(1)從綜合匯總曲線來(lái)看，在試驗(yàn)壓力范圍內(nèi)不同機(jī)組負(fù)荷下引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)總功率消耗均隨增壓風(fēng)機(jī)入口壓力增大而降低。

(2)為達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的，可試探提高增壓風(fēng)機(jī)入口壓力設(shè)定值。但提高增壓風(fēng)機(jī)入口壓力設(shè)定值會(huì)使引風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)在流量－揚(yáng)程曲線上上移，過(guò)于增大可能進(jìn)入失速區(qū)。今后可采取循序漸進(jìn)試探性增大增壓風(fēng)機(jī)入口壓力的方法，達(dá)到引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行的目的。

3 引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行總功耗隨增壓風(fēng)機(jī)入口壓力升高降低的原因

由于煙氣的可壓縮性強(qiáng)，隨著增壓風(fēng)機(jī)入口煙氣壓力的增大，在引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)總的壓升相同時(shí)(相同的鍋爐煙氣流量引風(fēng)機(jī)入口壓力和增壓風(fēng)機(jī)出口壓力相同)引風(fēng)機(jī)的壓出側(cè)、引風(fēng)機(jī)至增壓風(fēng)機(jī)入口煙道、增壓風(fēng)機(jī)吸入側(cè)煙氣的比容降低。將煙氣視為理想氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程來(lái)計(jì)算。另外標(biāo)準(zhǔn)煙氣的壓力、溫度分別為101 kPa、0℃。比容可按下式計(jì)算:

式中:v為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣比容;p=101 kPa;p'為實(shí)際煙氣的絕對(duì)壓力;t'為實(shí)際煙氣的溫度。

因此由于實(shí)際煙氣絕對(duì)壓力的升高造成比容降低，相同的煙氣流量煙氣的流速降低。上述區(qū)域煙氣流速降低使引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率相對(duì)增大，同時(shí)煙道的運(yùn)行阻力降低，因此引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)總的功率消耗相對(duì)降低。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)在正常生產(chǎn)中根據(jù)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整發(fā)掘機(jī)組的節(jié)能降耗潛力，希望能為電力生產(chǎn)人員提供一些啟示和思路，但在實(shí)際工作中還要考慮到機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性的統(tǒng)一。

致謝

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程和論文編寫(xiě)過(guò)程中得到了相關(guān)專(zhuān)家熱心的幫助和沁北電廠運(yùn)行人員的鼎力支持，在此表示誠(chéng)摯感謝。

［1］QHB-J-08.L05—2009中國(guó)華能集團(tuán)公司節(jié)能監(jiān)督技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):火力發(fā)電廠節(jié)能監(jiān)督技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國(guó)華能集團(tuán)公司，2009.

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(編輯:馬曉華)