650 MW燃煤機(jī)組引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)合并節(jié)能分析

嚴(yán)加發(fā)

(華潤(rùn)電力(常熟)有限公司，江蘇蘇州215536)

根據(jù)江蘇省環(huán)保廳（2010）254號(hào)文件關(guān)于“全省所有燃煤機(jī)組設(shè)旁路煙道的應(yīng)于2013年底前將旁路煙道全部拆除”，以及江蘇省運(yùn)行火電機(jī)組在2013年前要上脫硝裝置（SCR）的要求，華潤(rùn)電力（常熟）有限公司計(jì)劃在未來(lái)兩年必須進(jìn)行鍋爐脫硝改造，目前2號(hào)機(jī)組已改造完成，脫硝系統(tǒng)已投入運(yùn)行。

根據(jù)日前SCR運(yùn)行情況，SCR運(yùn)行煙氣阻力增加500～1 000 Pa，故650 MW燃煤機(jī)組進(jìn)行SCR改造，必須對(duì)現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)進(jìn)行增容改造。同時(shí)脫硫旁路煙氣擋板拆除后，原有鍋爐引風(fēng)機(jī)、脫硫增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式為并串并的方式，一旦發(fā)生某臺(tái)風(fēng)機(jī)故障，對(duì)故障處理較為復(fù)雜。為便于調(diào)節(jié)既保證機(jī)組更安全運(yùn)行，需將增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)進(jìn)行合并改造。

1合并必要性及可行性

1.1合并必要性

目前運(yùn)行的650 MW級(jí)全燃煤鍋爐大多數(shù)裝設(shè)有2臺(tái)引風(fēng)機(jī)與2臺(tái)脫硫增壓風(fēng)機(jī)，采用并聯(lián)-串聯(lián)-并聯(lián)的方式運(yùn)行，如圖1所示。從風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)上，鍋爐引風(fēng)機(jī)出力按鍋爐BMCR工況的1.2倍余量選型，脫硫增壓風(fēng)機(jī)出力按鍋爐BMCR工況的1.2倍余量選型，勢(shì)必造成串聯(lián)的風(fēng)機(jī)出力選型參數(shù)過(guò)大，實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)致風(fēng)機(jī)空耗過(guò)大，導(dǎo)致廠用電率過(guò)高，造成火力發(fā)電廠供電煤耗偏高，不符合火電廠節(jié)能減排的運(yùn)行原則。

按國(guó)家環(huán)保要求，脫硫旁路煙氣擋板必須拆除，無(wú)脫硫旁路后鍋爐運(yùn)行脫硫系統(tǒng)必須投入運(yùn)行。如此引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行方式成為惟一運(yùn)行方式，一旦發(fā)生一臺(tái)引風(fēng)機(jī)跳閘或一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)跳閘，或鍋爐送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)跳閘，均會(huì)對(duì)引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)造成影響，直接影響鍋爐的安全運(yùn)行，甚至導(dǎo)致?tīng)t膛壓力過(guò)高或過(guò)低。為了鍋爐主要輔機(jī)發(fā)生故障不會(huì)影響鍋爐安全，以便實(shí)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)對(duì)爐膛壓力的快速響應(yīng)，將引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)合并是必要的。

1.2合并可行性

就目前650 MW燃煤機(jī)組引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行分析，選擇機(jī)組負(fù)荷650 MW、脫硫3臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行工況來(lái)分析目前增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)及合并后系統(tǒng)參數(shù)，如圖2所示。爐膛壓力維持-95 Pa，爐膛至空氣預(yù)熱器入口煙道阻力+空氣預(yù)熱器入出口阻力+預(yù)熱器至電除塵煙道阻力+電器除塵器阻力+引風(fēng)機(jī)出口壓力，則引風(fēng)機(jī)入口壓力需要-3 752 Pa，則運(yùn)行引風(fēng)機(jī)運(yùn)行全壓為3 730 Pa。如果再加上脫硝裝置1 000 Pa阻力（實(shí)際運(yùn)行阻力為800～1 000 Pa），則引風(fēng)機(jī)入口壓力則為-4 752 Pa，當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)合并則引風(fēng)機(jī)出口壓力應(yīng)增加為2 332 Pa，所以新引風(fēng)機(jī)全壓為7 084 Pa。若考慮引風(fēng)機(jī)出口加裝煙氣余熱回收裝置，回收裝置煙氣側(cè)阻力為600～800 Pa，引風(fēng)機(jī)出口壓力需要3 132 Pa，引風(fēng)機(jī)全壓升為7 884 Pa。目前單機(jī)靜葉調(diào)節(jié)軸流引風(fēng)機(jī)、雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)均可達(dá)到全壓8 000～9 000 Pa，引風(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)引增壓風(fēng)機(jī)合并后運(yùn)行要求[1]。

華潤(rùn)電力（常熟）有限公司現(xiàn)運(yùn)行引風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率為2 900 kW、增壓風(fēng)機(jī)額定功率為2 500 kW。機(jī)組負(fù)荷650 MW，單臺(tái)引風(fēng)機(jī)實(shí)際耗功為2 050 kW、單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)實(shí)際耗功為1 920 kW，單側(cè)引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)耗功為3 920 kW （實(shí)際運(yùn)行時(shí)2臺(tái)風(fēng)機(jī)功率之和），如果脫硝系統(tǒng)接入系統(tǒng)阻力增加1 000 Pa，則單側(cè)單臺(tái)耗功為4 330 kW（考慮系統(tǒng)阻力后功率增加）。故新改造引風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率應(yīng)選為5 000 kW，目前電動(dòng)機(jī)完全滿足要求，是可行的。

引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)合并后，可簡(jiǎn)化系統(tǒng)、減少占地、維護(hù)成本小、降低運(yùn)行成本。經(jīng)多家電廠運(yùn)行實(shí)踐及專家分析，風(fēng)機(jī)合并后對(duì)鍋爐防爆沒(méi)有影響，在鍋爐運(yùn)行中發(fā)生MFT、送風(fēng)機(jī)跳閘、引風(fēng)機(jī)跳閘，由于風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)速度較快，不會(huì)對(duì)爐膛承壓能力構(gòu)成威脅，故在鍋爐防爆方面，風(fēng)機(jī)合并后是安全的。合并風(fēng)機(jī)后大大降低運(yùn)行及維護(hù)成本。合并風(fēng)機(jī)如果單級(jí)靜葉調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)可加裝變頻裝置，實(shí)現(xiàn)變速調(diào)節(jié)后，調(diào)節(jié)性能更加快速，有利于鍋爐爐膛壓力調(diào)節(jié)；同時(shí)變速后啟動(dòng)力矩大，有利于風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定；變頻調(diào)速后，節(jié)能量大，減少運(yùn)行成本。同時(shí)亦可選用效率較高的雙極動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)[2]。

圖1運(yùn)行火電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

圖2鍋爐各段阻力分配情況

2合并風(fēng)機(jī)選型

靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)的葉片為開(kāi)放型葉片，如果單級(jí)葉片，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速要達(dá)到990 r/min，葉片過(guò)長(zhǎng)，速度過(guò)高在實(shí)際運(yùn)行中由于工況不同風(fēng)機(jī)易發(fā)生風(fēng)機(jī)振動(dòng)，風(fēng)機(jī)可能會(huì)發(fā)生喘振等現(xiàn)象。而風(fēng)機(jī)振動(dòng)，在一定的運(yùn)行時(shí)間以后，葉片會(huì)導(dǎo)致疲勞損壞，葉片可能會(huì)發(fā)生裂口。并且葉片磨損速度較快，影響葉片的使用壽命。靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率偏低，影響廠用電耗，故經(jīng)濟(jì)性稍差。動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)采用雙極葉輪，轉(zhuǎn)速990 r/min，葉片較短，不易發(fā)生喘振、振動(dòng)，調(diào)節(jié)速度快，風(fēng)機(jī)動(dòng)葉可調(diào)效率較高，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)好。

靜葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)受其特性限制，風(fēng)機(jī)裝置效率不會(huì)超過(guò)87%（比動(dòng)調(diào)軸流風(fēng)機(jī)低，且高效率區(qū)比軸流式風(fēng)機(jī)?。?，適用于壓力系數(shù)介于離心風(fēng)機(jī)和動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)之間，而且前600 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)的壓力系數(shù)相對(duì)于流量系數(shù)來(lái)說(shuō)普遍較小，與動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)的壓力系數(shù)比較吻合。另外，其在小流量區(qū)的馬鞍型喘振線，會(huì)使風(fēng)機(jī)在小流量運(yùn)行或啟動(dòng)后調(diào)節(jié)靜葉至運(yùn)行工況的小流量階段，進(jìn)入喘振區(qū)。因此，對(duì)于大型調(diào)峰機(jī)組不宜選用靜葉可調(diào)式軸流式風(fēng)機(jī)[3]。故鍋爐引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)合并后，采用雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)為最佳，其系統(tǒng)圖如圖3所示。

圖3引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)合并后系統(tǒng)圖

3改造后節(jié)能情況分析

引增壓風(fēng)機(jī)合并后，減少了風(fēng)機(jī)空耗，風(fēng)機(jī)出口至吸收塔煙道進(jìn)行了優(yōu)化，阻力大大降低，合并后耗能將大幅降低[4]。

在風(fēng)機(jī)合并節(jié)能量預(yù)測(cè)方面，現(xiàn)在機(jī)組負(fù)荷650 MW，4臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行總電流為898 A，耗功為6.3×898×1.732×0.8=7 838 kW，引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)耗電率占機(jī)組耗電率在1.0～1.3%，燃用優(yōu)質(zhì)煙煤機(jī)組引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)耗電率偏低在1.0%左右，燃用褐煤機(jī)組引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)耗電率在1.3%左右。合并改造為2臺(tái)引風(fēng)機(jī)后，機(jī)組帶相同負(fù)荷總電流為600 A，功率因數(shù)按0.8計(jì)算，耗功量為6.3×600×1.732×0.8=5 238 kW，節(jié)能量為（7 838-5 238）/7 838=33.17%。所以，將2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)、2臺(tái)引風(fēng)機(jī)合并為2臺(tái)引風(fēng)機(jī)，其節(jié)能量為33.17%；風(fēng)機(jī)合并前后風(fēng)機(jī)占廠用電率變化為：

合并前（引風(fēng)機(jī)+增壓風(fēng)機(jī)）耗電率為 7 838/630 000（機(jī)組負(fù)荷650 MW時(shí)廠用電耗）=1.244%；

合并后（引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)合并后）耗電率為5 238/630 000（機(jī)組負(fù)荷650 MW時(shí)廠用電耗）=0.831 4%。

1臺(tái)機(jī)組年發(fā)電量按40億kW·h計(jì)算、每kW·h電按0.42元計(jì)算，年運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益為40×（1.244-0.831 4）=1 650萬(wàn) kW·h。則 0.42×1 650=693萬(wàn)元人民幣。折合節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)節(jié)約每萬(wàn)kW·h電折合3.5 t標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，得1 650×3.5=5 775 t（標(biāo)準(zhǔn)煤），即節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤5 775 t。

4結(jié)束語(yǔ)

為適應(yīng)目前鍋爐脫硝裝置改造，鍋爐引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并是可行的、必要的，合并后能夠保證鍋爐更安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行，所以現(xiàn)運(yùn)行650 MW

級(jí)鍋爐均應(yīng)進(jìn)行引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)合并改造。

[1]蔣叢進(jìn)，蔣詩(shī)遠(yuǎn)，封乾君.鍋爐引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合一技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2009（2）：31-34.

[2]李遠(yuǎn)飛.300 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并分析[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007，17（36）：287-288.

[3]竇連玉，李樂(lè)豐.煙氣脫硫增壓風(fēng)機(jī)的選型[J].山東電力技術(shù)，2005（5）：66-67，70.

[4]李燕青.600 MW火力發(fā)電廠濕法煙氣脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較[J].電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2007，19（3）：34-38.