脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)選型及運(yùn)行控制方法研究

黃海鵬

摘 ?要：文章首先分析了脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)選型中的關(guān)鍵問題，得出應(yīng)用靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)對(duì)脫硫系統(tǒng)的積極影響。同時(shí)分析了在選擇靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)方案下存在的問題，提出了運(yùn)行控制方面的優(yōu)化建議，望引起重視。

關(guān)鍵詞：脫硫系統(tǒng);增壓風(fēng)機(jī);選型;運(yùn)行控制

中圖分類號(hào)：TK223.7 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）36-0179-02

當(dāng)前，600 MW以上火力發(fā)電機(jī)組技術(shù)應(yīng)用與設(shè)備支持已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，這些大容量機(jī)組在新建電站項(xiàng)目中的應(yīng)用比例也不斷加大。雖然在美國和中國逐漸采用濕煙囪替代了脫硫CCH，但對(duì)于日本、歐洲以及一些國家旅游城市的電站都還保留CCH，設(shè)置CCH 會(huì)對(duì)脫硫系統(tǒng)的阻力增加1 000～2 000 Pa，整套脫硫系統(tǒng)總的阻力將會(huì)達(dá)到3 000 Pa以上，如果通過增加引風(fēng)機(jī)的壓升來克服整個(gè)脫硫系統(tǒng)的阻力將會(huì)使得引風(fēng)機(jī)的規(guī)格。但同時(shí)，燃煤儲(chǔ)量逐年下降，成本不斷提高也是客觀條件之一。為了應(yīng)對(duì)這一問題，一些電廠只能夠選擇燃燒臨近煤礦、較差煤種實(shí)現(xiàn)發(fā)電，造成大量機(jī)組的容量大、灰分高、以及煙氣量大。從設(shè)置煙氣旁路的角度上來看，基于負(fù)荷安全以及工況運(yùn)行方面的要求，必須同步設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)，以達(dá)到提高脫硫系統(tǒng)整體運(yùn)行水平的目的。具體分析如下。

1 ?脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)選型分析

從脫硫系統(tǒng)應(yīng)用增壓風(fēng)機(jī)的角度上來看，增壓風(fēng)機(jī)的選型主要是指對(duì)靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)、動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的對(duì)比選型。具體可分析如下：

①針對(duì)在運(yùn)行中所產(chǎn)生燃煤灰分較大、煙氣處理量較大的機(jī)組，建議配備2*靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)。該選型方案的依據(jù)是：雖然相較于靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)而言，動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的的運(yùn)行效率高，受喘振、失速的影響小，但風(fēng)機(jī)在各種負(fù)荷狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速均比較高，意味著旋轉(zhuǎn)葉輪的磨損速度高。故從延長(zhǎng)增壓風(fēng)機(jī)使用壽命的角度上分析，建議選型靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)。

②考慮到脫硫系統(tǒng)中增壓風(fēng)機(jī)所處的工作條件較差：

一方面，由于脫硫系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備、裝置的布置比較緊湊，煙氣換熱器與增壓風(fēng)機(jī)距離非常近，意味著煙氣換熱器運(yùn)行中的高壓水沖洗會(huì)將部分水汽帶入增壓風(fēng)機(jī)段煙道當(dāng)中;

另一方面，脫硫系統(tǒng)中所設(shè)置旁路煙道關(guān)閉不嚴(yán)，容易導(dǎo)致濕煙氣被回抽至增壓風(fēng)機(jī)內(nèi)。

故而，脫硫系統(tǒng)中增壓風(fēng)機(jī)會(huì)長(zhǎng)期處于一個(gè)比較超市的環(huán)境當(dāng)中，加之脫硫系統(tǒng)入口段的煙塵含量高，若選擇動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，則勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)葉片調(diào)節(jié)位置出現(xiàn)結(jié)垢，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后出現(xiàn)調(diào)節(jié)卡澀的現(xiàn)象，遠(yuǎn)期難以發(fā)揮隨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)量的作用。

因此，從增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境的角度上分析，建議選型靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)。

2 ?增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行優(yōu)化分析

2.1 ?存在的缺點(diǎn)

但同時(shí)必須注意的是，在增壓風(fēng)機(jī)應(yīng)用靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)時(shí)，此類型增壓風(fēng)機(jī)仍然存在一定的缺點(diǎn)：

第一是風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率相對(duì)較低，電耗水平高。分析中認(rèn)為：對(duì)于靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)而言，對(duì)風(fēng)量的調(diào)節(jié)是通過靜止風(fēng)機(jī)前導(dǎo)葉電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)葉輪未進(jìn)行角度調(diào)整。因此在增壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行中，風(fēng)機(jī)整體功率損耗高，運(yùn)行效率較低，其電耗水平高于動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī);

第二是靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)喘振問題。結(jié)合靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行性能曲線（如圖1所示）來看，其失速區(qū)在（風(fēng)量<50%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量）工況風(fēng)量時(shí)，失速線過低，若此時(shí)整個(gè)脫硫系統(tǒng)的阻力大，則會(huì)導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期處于失速區(qū)內(nèi)，最終導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振、跳機(jī)等故障，對(duì)整個(gè)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行有非常不良的影響。

2.2 ?要解決的問題

了使靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)在脫硫系統(tǒng)中的運(yùn)行更加穩(wěn)定與可靠，要求解決以下兩個(gè)方面的問題：其一是對(duì)靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)效率的提高，其二是在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下避免風(fēng)機(jī)失速。

2.3 ?優(yōu)化措施

為提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，可以對(duì)輪轂結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，引入AN型靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，采用鍋底式輪轂，使風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)范圍可以達(dá)到105 °左右，同時(shí)的調(diào)節(jié)效率也有提高效果;為避免風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷狀態(tài)下出現(xiàn)失速問題（失速狀態(tài)下風(fēng)機(jī)流量-壓力曲線，如圖2所示）可在風(fēng)機(jī)中引入KSE防失速裝置。具體方法是：在增壓風(fēng)機(jī)內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流板，將一部分增壓后的煙氣通過導(dǎo)流板引回風(fēng)機(jī)入口當(dāng)中，實(shí)質(zhì)上使風(fēng)機(jī)入口煙氣量避讓失速區(qū)，其特點(diǎn)是不增加占地面積，同時(shí)控制方式與常規(guī)靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)控制方式相同，不需要新增控制點(diǎn)。

3 ?增壓風(fēng)機(jī)控制方法分析

結(jié)合當(dāng)前脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行需求來看，宜選型2*臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)以并聯(lián)方式運(yùn)行，其中將單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)最大工況風(fēng)量設(shè)置為60%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量工況。換言之，在60%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量工況范圍內(nèi)，均運(yùn)行1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)，其優(yōu)勢(shì)是在脫硫系統(tǒng)低負(fù)荷狀態(tài)下，另1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)不會(huì)頻繁進(jìn)行啟停動(dòng)作。

從增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行控制的角度上來說，當(dāng)鍋爐機(jī)組負(fù)荷提高至60%并繼續(xù)增加時(shí)，另1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)需要啟動(dòng)并投入運(yùn)行。此時(shí)對(duì)增壓風(fēng)機(jī)風(fēng)量的控制方案是：首先將正在運(yùn)行狀態(tài)的增壓風(fēng)機(jī)出力下調(diào)20%，同時(shí)取消自動(dòng)，然后逐步增加新啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的開度（原運(yùn)行風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度同步降低），當(dāng)2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行后，逐漸上調(diào)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 ?結(jié) ?語

從機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn)以及運(yùn)行環(huán)境上分析，增壓風(fēng)機(jī)的選型建議以靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)為基礎(chǔ)方案。但針對(duì)靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中存在的效率低以及失速問題，需要對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行與控制方法進(jìn)行優(yōu)化，以提高靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)在脫硫系統(tǒng)中的運(yùn)行性能與水平。

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