增壓風(fēng)機增加旁路煙道改造工程

張建科，周立群

(福建華電可門發(fā)電有限公司，福州 350512)

0 引言

福建華電可門發(fā)電有限公司(以下簡稱可門發(fā)電公司)#3機組每臺鍋爐配2臺引風(fēng)機、1套選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝系統(tǒng)及1套石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)(FGD)。#3機組引風(fēng)機和增壓風(fēng)機設(shè)計裕量較大，在低負荷運行時，風(fēng)機長時間遠離高效區(qū)運行，運行經(jīng)濟性差，在脫硫系統(tǒng)取消旁路后，若增壓風(fēng)機故障，勢必會引起主機停機?？砷T發(fā)電公司從運行經(jīng)濟性、安全性角度考慮，對#3機組增壓風(fēng)機進行了增加旁路煙道改造。

1 改造前的情況

1.1 鍋爐概況

可門發(fā)電公司#3機組為超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，采用單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式，為平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π形鍋爐，是露天布置的燃煤鍋爐。設(shè)計煤種為神府煤，校核煤種為晉北煤。鍋爐主要設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 鍋爐主要設(shè)計參數(shù)

1.2 引風(fēng)機

鍋爐配2臺AN33e6(V19-1°)引風(fēng)機，引風(fēng)機主要參數(shù)見表2。引風(fēng)機電機主要設(shè)計參數(shù)：形式，鼠籠異步式；型號，YKK900-8；額定功率，3 800 kW；額定電壓，6 000 V；額定電流，442 A；額定頻率，50 Hz；額定負荷時功率因數(shù)，0.86；額定轉(zhuǎn)速，746 r/min；極數(shù)，8；額定負荷時效率，96.10%。

表2 引風(fēng)機主要參數(shù)

1.3 增壓風(fēng)機

#3機組脫硫系統(tǒng)配置1臺AP1-47/22型動葉可調(diào)軸流式增壓風(fēng)機，其電動機型號為YKK900-10W，電動機額定容量為3 200 kW，具體參數(shù)見表3。

表3 增壓風(fēng)機設(shè)計參數(shù)

2 項目改造

在#3機組增壓風(fēng)機增加旁路煙道改造工作中，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對現(xiàn)有#3機組FGD進行修改。

(1)增壓風(fēng)機加裝小旁路，小旁路煙氣由主煙道引入，新增小旁路擋板門、增壓風(fēng)機出口擋板門、膨脹節(jié)等設(shè)備。

(2)對原有擋板門密封風(fēng)系統(tǒng)進行改造，將密封風(fēng)接入新增擋板門密封風(fēng)接口。

(3)結(jié)合現(xiàn)場實際情況，為新增煙氣系統(tǒng)增設(shè)平臺扶梯。

2.1 煙氣系統(tǒng)改造

在現(xiàn)有主煙道上新增一個開口，作為新裝增壓風(fēng)機旁路的煙氣引接口，并增設(shè)增壓風(fēng)機旁路擋板門、增壓風(fēng)機出口擋板門，以便各工況之間進行切換。煙道留有足夠的直段以便布置儀控測點；吸收塔進口處煙道采用彎頭接入，保證了足夠的煙道截面，且不會對塔進口處氣流流場產(chǎn)生較大影響。

增壓風(fēng)機旁路運行時，密封風(fēng)系統(tǒng)需要為FGD入口擋板門、大旁路擋板門、增壓風(fēng)機出口擋板門提供密封風(fēng)，共17 250 m3/h。

根據(jù)核算，原有密封風(fēng)系統(tǒng)能夠提供足夠的密封風(fēng)量。對于擋板門漏煙的問題，則更換了擋板門密封片以獲得足夠的密封性，減少密封風(fēng)耗量。

2.2 土建部分改造

在#3鍋爐每側(cè)原煙道支架、增壓風(fēng)機支架、主煙道支架之間新增旁路煙道支架，支架采用鋼結(jié)構(gòu)，每臺爐4根鋼柱，跨度為7 400 mm×6 000 mm，柱頂標高12.050 m。鋼支架全部為新建結(jié)構(gòu)，不存在加固改造問題。

每臺爐支架基礎(chǔ)與原有各煙道基礎(chǔ)距離均較近，其中有2根柱基礎(chǔ)與原煙道基礎(chǔ)需做聯(lián)合基礎(chǔ)?；A(chǔ)新增鋼筋與原有鋼筋采用雙面搭接焊。

采用強度等級為C35的鋼筋混凝土，HPB235一級、HRB335二級鋼筋，Q235B鋼材。

2.3 儀控部分改造

在#3機組增壓風(fēng)機旁路煙道增加測量探頭，取樣管引到原煙氣自動監(jiān)控系統(tǒng)(CEMS)分析儀上,通過旁路門的開關(guān)信號自動實現(xiàn)切換功能，實現(xiàn)對開啟增壓風(fēng)機旁路運行后的污染物排放監(jiān)測。

2.4 電氣部分改造

新增增壓風(fēng)機小旁路擋板門及出口擋板門電源，從對應(yīng)機組電機控制中心(MCC)段和脫硫保安段2段引接，實現(xiàn)2路供電，保證供電可靠性。

3 經(jīng)濟性評價

#3機組增壓風(fēng)機加裝旁路煙道連接工作從2012年9月27日開始，至10月11日結(jié)束，歷時15 d，前期開展了相關(guān)煙道的制作工作。

3.1 旁路運行試驗

2012年11月20日，可門發(fā)電公司開展了增壓風(fēng)機旁路帶載試驗和增壓風(fēng)機旁路運行切換至增壓風(fēng)機主路運行試驗，以評估改造后增壓風(fēng)機旁路運行的實際情況。#3機組負荷400 MW開啟增壓風(fēng)機旁路，停運增壓風(fēng)機，待機組在該負荷工況下穩(wěn)定運行后，以負荷上升20 MW為一工況逐步增加機組負荷，考慮增壓風(fēng)機旁路運行的最大帶載能力，試驗至500 MW負荷時由于引風(fēng)機出現(xiàn)搶風(fēng)失速傾向終止，降負荷至450 MW后啟動增壓風(fēng)機運行，并逐步關(guān)閉增壓風(fēng)機旁路擋板門。試驗期間機組相關(guān)參數(shù)見表4。

表4 試驗期間機組相關(guān)參數(shù)

3.2 邏輯修改

#3機組增壓風(fēng)機增加旁路煙道改造后，對運行控制相關(guān)邏輯參數(shù)進行了修改。

(1)增壓風(fēng)機入口擋板門(由原煙氣擋板門更名而來)啟閉控制邏輯修改。

(2)增壓風(fēng)機旁路擋板門啟閉邏輯添加。

(3)增壓風(fēng)機出口擋板門啟閉邏輯添加。

(4)增壓風(fēng)機系統(tǒng)啟閉程序及保護邏輯修改。

(5)FGD保護條件邏輯修改。

(6)煙氣系統(tǒng)順控程序修改(包括增壓風(fēng)機的啟動運行步序、增壓風(fēng)機出現(xiàn)故障時的切換程序、不啟動增壓風(fēng)機而運行煙氣系統(tǒng)時的啟動步序)。

(7)分散控制系統(tǒng)(DCS)邏輯修改。

在增壓風(fēng)機旁路試驗運行期間，增壓風(fēng)機旁路運行開啟與切換相關(guān)過程快速準確，運行人員能夠根據(jù)負荷工況等條件迅速做出動作，在異常情況下及時進行調(diào)整，說明邏輯修改考慮較為充分，運行控制可靠性較強。

3.3 改造后經(jīng)濟性評價

由于引風(fēng)機和增壓風(fēng)機設(shè)計裕度較大，在較低負荷下，引風(fēng)機和增壓風(fēng)機均在低效率區(qū)運行，增壓風(fēng)機旁路運行時，一方面增壓風(fēng)機停運可以節(jié)約電耗，另一方面，引風(fēng)機更接近高效點運行，提高了引風(fēng)機效率。

此次試驗中，在400 MW負荷工況下，增壓風(fēng)機運行時，引風(fēng)機A和引風(fēng)機B電流分別為91 A和92 A，增壓風(fēng)機電流為164 A；增壓風(fēng)機運行切換至旁路運行時，引風(fēng)機A和引風(fēng)機B電流分別為106 A和108 A，增壓風(fēng)機電流為0 A。相對增壓風(fēng)機運行，旁路運行時3臺風(fēng)機總電流下降了約133 A，電耗下降了約967 kW·h。

在450 MW負荷工況下，增壓風(fēng)機旁路運行時，引風(fēng)機A和引風(fēng)機B電流分別為148.5 A和147.5 A，增壓風(fēng)機電流為0；旁路運行切換至增壓風(fēng)機運行時，引風(fēng)機A和引風(fēng)機B電流都為119 A，增壓風(fēng)機電流為179 A。相對增壓風(fēng)機運行，旁路運行時3臺風(fēng)機總電流下降了約121 A，則電耗下降了約880 kW·h。由于400 MW負荷工況下FGD為2臺循環(huán)泵運行，而450 MW負荷工況下FGD開始啟動3臺循環(huán)泵運行，引風(fēng)機出力進一步增加，與400 MW工況相比，電耗有所下降。

由此可見，在中低負荷工況下，#3機組增壓風(fēng)機旁路運行有較為明顯的節(jié)電效果。

#3機組近3年的負荷統(tǒng)計見表5。可以看出，機組負荷率分別為76.45%，84.02%和67.90%，機組在低于460 MW(76.67%負荷率)下運行時間較長。

表5 #3機組近3年來的負荷統(tǒng)計

機組在低于460 MW負荷下即可啟動增壓風(fēng)機旁路運行模式，扣除增加旁路煙道后增加的電加熱及電動執(zhí)行機構(gòu)增加的功率，停運增壓風(fēng)機按每小時節(jié)電800 kW·h計，每年停運增壓風(fēng)機運行小時數(shù)保守按4 000 h計，則年節(jié)約廠用電為800×4 000=3.2×106(kW·h)，電價按上網(wǎng)電價0.45元/(kW·h)計，則每年可降低成本3.2×106×0.45÷10 000=144(萬元)。此部分費用還未考慮不設(shè)增壓風(fēng)機旁路運行時，由于增壓風(fēng)機故障而造成的啟停機及檢修費用。該項目總投資485萬元，運行時每年節(jié)約144萬元，則收回投資年限為485÷144=3.4(年)。

3.4 改造后安全性評價

根據(jù)中國華電集團公司脫硫?qū)崟r監(jiān)管系統(tǒng)統(tǒng)計，增壓風(fēng)機是脫硫系統(tǒng)中僅次于煙氣換熱器(GGH)的第2大故障點，其故障率占總故障率30%以上。

可門發(fā)電公司#3機組脫硫系統(tǒng)未設(shè)置GGH，原設(shè)計帶脫硫煙道旁路的情況下僅設(shè)計1臺3 200 kW的增壓風(fēng)機，增壓風(fēng)機成為脫硫系統(tǒng)中最大故障點，在脫硫旁路煙道取消后，脫硫系統(tǒng)一躍成為第4大主機，單臺增壓風(fēng)機運行的可靠性直接影響整臺機組的安全。增壓風(fēng)機增加旁路煙道后，可有效減少系統(tǒng)故障點，在增壓風(fēng)機故障發(fā)生時及時隔離增壓風(fēng)機系統(tǒng)，適當(dāng)降低負荷，進入旁路運行模式，實現(xiàn)“不停主機、隔離檢修增壓風(fēng)機”，保證機組運行安全。同時，可以節(jié)省增壓風(fēng)機故障導(dǎo)致的停機和啟機費用。

4 結(jié)論

可門發(fā)電公司#3機組通過增壓風(fēng)機增加旁路煙道改造工程，經(jīng)過旁路運行試驗，達到了機組安全、經(jīng)濟運行預(yù)期目標，可為同類型機組增壓風(fēng)機旁路系統(tǒng)改造提供參考。

(1)增壓風(fēng)機增加旁路煙道，通過增壓風(fēng)機運行和旁路運行試驗，可得知在負荷低于460 MW以下旁路運行，經(jīng)濟效果、節(jié)能效果明顯。

(2)增壓風(fēng)機作為第4大主機，其運行安全關(guān)系機組運行安全，增壓風(fēng)機旁路切換由值長統(tǒng)一調(diào)度，保證機組安全。

(3)增壓風(fēng)機增壓旁路后，邏輯修改、快速降負荷(RB)等通過啟機前及帶負荷后驗證，準確可靠。

參考文獻：

[1]華東六省一市電機工程(電力)學(xué)會.600 MW火力發(fā)電機組培訓(xùn)教材:鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2000.