汽動引風(fēng)機(jī)改造性能測試及經(jīng)濟(jì)性分析

杜雅琴，楊雪萍，王印

汽動引風(fēng)機(jī)改造性能測試及經(jīng)濟(jì)性分析

杜雅琴1，楊雪萍1，王印2

（1.鄭州電力高等?？茖W(xué)校，鄭州 450000；2.國電滎陽發(fā)電廠，鄭州 450000）

某電廠630MW超臨界機(jī)組增設(shè)了脫硝設(shè)備后，造成風(fēng)煙系統(tǒng)阻力增加，將鍋爐電動引風(fēng)機(jī)改為汽動引風(fēng)機(jī)。介紹了改造后的汽動引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)熱力循環(huán)系統(tǒng)，通過性能試驗(yàn)，分析了不同負(fù)荷下小汽輪機(jī)的內(nèi)效率。改造后系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，整個系統(tǒng)的做功能力增加，可大幅度減少廠用電率和機(jī)組的供電煤耗，增加上網(wǎng)電量和年收益。

汽動引風(fēng)機(jī)；熱力循環(huán)系統(tǒng)；內(nèi)效率；經(jīng)濟(jì)性；供電煤耗；收益

1 機(jī)組概況

某電廠安裝的2×630MW超臨界機(jī)組，鍋爐采用北京巴布科克威爾克斯有限公司生產(chǎn)的B＆WB-1950／25.4-M型超臨界參數(shù)、垂直爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、露天布置的“W”火焰∏型鍋爐。汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠制造的超臨界壓力、一次中間再熱、沖動式、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)，型號為N630-24.2／566／566，最大功率為695.781 MW（閥門全開工況），最大連續(xù)出力為678.885MW（最大連續(xù)出力工況），額定出力為630MW。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

在＃1機(jī)組大修期間，爐側(cè)進(jìn)行了低氮燃燒器的改造，同時在省煤器后增設(shè)了脫硝設(shè)備，造成風(fēng)煙系統(tǒng)阻力增加，使得原電動引風(fēng)機(jī)的出力不能滿足運(yùn)行要求，需進(jìn)行增容改造。在進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，選用以小汽輪機(jī)驅(qū)動的方式來拖動引風(fēng)機(jī)的改造方案。汽動引風(fēng)機(jī)投運(yùn)后運(yùn)行穩(wěn)定，為了考查對整個系統(tǒng)的影響及其經(jīng)濟(jì)性，通過試驗(yàn)得出機(jī)組在不同工況下的A引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)的熱效率以及機(jī)組在不同工況下的低壓缸效率、低壓缸排汽焓；通過試驗(yàn)對電動引風(fēng)機(jī)改造成汽動引風(fēng)機(jī)后的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。

試驗(yàn)前將除氧器、凝汽器水位補(bǔ)至較高允許水位，以保證試驗(yàn)期間不向系統(tǒng)補(bǔ)水。試驗(yàn)時停止鍋爐吹灰、排污，除氧器排氧門盡量關(guān)小，停止向凝汽器和除氧器補(bǔ)水，解除除氧器水位自動調(diào)節(jié)，盡量維持凝結(jié)水量穩(wěn)定。試驗(yàn)要求機(jī)組負(fù)荷和參數(shù)調(diào)整好后，應(yīng)先穩(wěn)定30min，正式試驗(yàn)持續(xù)60min并保持穩(wěn)定。

3 汽動引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)熱力循環(huán)系統(tǒng)分析

汽動引風(fēng)機(jī)驅(qū)動蒸汽采用四段抽汽即中壓缸排汽，引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)的乏汽進(jìn)入排汽換熱器，由軸封加熱器（以下簡稱軸加）出口的主機(jī)凝結(jié)水冷卻凝結(jié)，凝結(jié)后的疏水經(jīng)疏水泵回收到主機(jī)的凝汽器，主機(jī)凝結(jié)水經(jīng)引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)乏汽加熱后，進(jìn)入＃8低壓加熱器（以下簡稱低加）入口，＃7低加疏水經(jīng)疏水泵打至＃8低加入口。引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)熱力循環(huán)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)熱力循環(huán)系統(tǒng)

4 試驗(yàn)結(jié)果計算說明

試驗(yàn)計算以主凝結(jié)水流量不變?yōu)榍疤?，高壓加熱器用汽量通過熱平衡計算得出，除氧器水箱、凝汽器熱水井、汽包的水位變化采用主控分散控制系統(tǒng)（DCS）畫面的讀數(shù)，再用轉(zhuǎn)換的容積變化及相應(yīng)工質(zhì)密度計算其折算流量。

4.1 低壓缸排汽焓

將汽輪機(jī)看成一個封閉的整體，進(jìn)來的能量減去出去的能量，等于發(fā)電機(jī)的做功。式中：hyxin為引風(fēng)機(jī)小機(jī)進(jìn)汽焓，kJ／kg；hyxdps為引風(fēng)機(jī)小機(jī)理想排汽焓，kJ／kg。

式中：hdp為低壓缸排汽焓，kJ／kg；qmin為流入汽輪機(jī)的流量，kg／h；hin為低壓缸進(jìn)汽焓，kJ／kg；qmout為流出汽輪機(jī)的流量，kg／h；hout為流出汽輪機(jī)的焓，kJ／kg；Ne為發(fā)電機(jī)功率，kW；qmd為低壓缸排汽流量，kg／h。

4.2 低壓缸效率

5 試驗(yàn)結(jié)果及分析

式中：hin為低壓缸進(jìn)汽焓，kJ／kg；hdps為低壓缸等熵排汽焓，kJ／kg。

4.3 引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)排汽焓

式中：Gp為引風(fēng)機(jī)小機(jī)排汽能量，GJ；Gx為引風(fēng)機(jī)小機(jī)循環(huán)水能量，GJ；Gs為引風(fēng)機(jī)小機(jī)疏水能量，GJ；hyxdp為引風(fēng)機(jī)小機(jī)排汽焓，kJ／kg；hyxxhout為引風(fēng)機(jī)小機(jī)循環(huán)水出水焓，kJ／kg；hyxxhin為引風(fēng)機(jī)小機(jī)循環(huán)水進(jìn)水焓，kJ／kg；hyxs為引風(fēng)機(jī)小機(jī)疏水焓，kJ／kg；qmyxxh為引風(fēng)機(jī)小機(jī)循環(huán)水流量，kg／h；qmyxs為引風(fēng)機(jī)小機(jī)疏水流量，kg／h；qmxydp為引風(fēng)機(jī)小機(jī)排汽流量，kg／h。

4.4 引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)效率

為了分析引風(fēng)機(jī)改造及回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化對機(jī)組能耗的影響，改造完成后進(jìn)行了性能試驗(yàn)，試驗(yàn)在600，550和450MW 3個負(fù)荷下進(jìn)行。

5.1 引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)的效率分析

引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)試驗(yàn)計算結(jié)果見表1。

從表1可以看出，引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)在600MW負(fù)荷下的效率為84.68%，軸功率為3666.33 kW，機(jī)組的低壓缸排汽焓為2430.72 kJ／kg，低壓缸效率為86.94%；在550MW負(fù)荷下的效率為84.05%，軸功率為3320.57 kW，機(jī)組的低壓缸排汽焓為2442.25 kJ／kg，低壓缸效率為87.46%；在450MW負(fù)荷下的效率為82.11%，軸功率為2 668.93 kW，機(jī)組的低壓缸排汽焓為2 470.08kJ／kg，低壓缸效率為86.42%。

5.2 改造后的經(jīng)濟(jì)性分析

為了評價改造后的經(jīng)濟(jì)性，從改造后回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化對機(jī)組能耗的影響、改造后的節(jié)能收益和改造后的發(fā)電收益3個方面進(jìn)行分析。

5.2.1 回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化對機(jī)組能耗的影響

經(jīng)濟(jì)性分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析計算結(jié)果見表2。

引風(fēng)機(jī)由電動改為汽動后，主機(jī)凝結(jié)水作為引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)的循環(huán)冷卻水，四段抽汽作為汽動引風(fēng)機(jī)的驅(qū)動汽源，與原回?zé)嵯到y(tǒng)相比增加了四段抽汽量，提高了＃8低加的進(jìn)水溫度，減少了八段的抽汽流量。由于引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)的排汽壓力較高，排汽焓比低壓缸高，同樣的蒸汽流量在引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)的做功比在汽輪機(jī)的低，但是由于提高了＃8低加的進(jìn)水溫度，排擠了八段的抽汽量，增加了機(jī)組的做功能力。

表1 引風(fēng)機(jī)小汽輪機(jī)試驗(yàn)計算結(jié)果

同時，由于增設(shè)＃7低加疏水泵，＃5，＃6，＃7低加疏水經(jīng)疏水泵打到＃8低加入口，相應(yīng)也升高了＃8低加的進(jìn)水溫度，減少了八段的抽汽量，減少＃8低加的凝結(jié)水流量，同時降低凝結(jié)水泵電機(jī)的功率。5.2.2 節(jié)能收益

（1）做功變化及回?zé)嵯到y(tǒng)對供電煤耗的影響。在機(jī)組年平均負(fù)荷為450MW、年平均主機(jī)排汽壓力為6.5 kPa、年平均循環(huán)水流量為479.27 t／h、年平均引風(fēng)機(jī)小機(jī)進(jìn)汽流量為29.61 t／h、年平均小機(jī)效率為81.83%的情況下，對汽動引風(fēng)機(jī)和電動引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行對比，見表3。

表3 汽動引風(fēng)機(jī)與電動引風(fēng)機(jī)參數(shù)對比

由表3可知：蒸汽驅(qū)動與電驅(qū)動相比，總的做功增加15.58 kW，影響機(jī)組供電煤耗0.011 2 g／（kW·h）。由表2可知：增加＃7低加疏水泵影響機(jī)組供電煤耗0.0786 g／（kW·h），所以做功變化及回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化對機(jī)組供電煤耗的影響為0.089 8 g／（kW·h）。

（2）廠用電率變化。引風(fēng)機(jī)若采用小汽輪機(jī)驅(qū)動，在系統(tǒng)上需要設(shè)置小汽輪機(jī)抽真空系統(tǒng)、小汽輪機(jī)進(jìn)汽系統(tǒng)、凝結(jié)水回收系統(tǒng)、小汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)、小汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)。同變頻方式相比，廠用電率將增加0.02%，供電煤耗增加0.065 g／（kW·h）。

通過綜合分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，汽動驅(qū)動方式與電動變頻方式相比，平均供電煤耗可下降0.364 8 g／（kW·h），每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1 203.84 t，節(jié)煤收益84.27萬元。

5.2.3 發(fā)電收益

汽動引風(fēng)機(jī)同電動引風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻相比可節(jié)約廠用電1.30%，發(fā)電33億kW·h，汽動引風(fēng)機(jī)方式下可增加上網(wǎng)電量4290萬kW·h。每1 kW·h的收益為0.165元，則汽動引風(fēng)機(jī)方式下增加收益為707.85萬元。

因此，改造后采用蒸汽驅(qū)動引風(fēng)機(jī)時，可以多收益792.12萬元。

6 結(jié)論

（1）電動引風(fēng)機(jī)改為汽動引風(fēng)機(jī)后，整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）在600MW工況下，小汽輪機(jī)運(yùn)行效率為84.68%。

（3）電動引風(fēng)機(jī)改造為汽動引風(fēng)機(jī)后，雖然小汽輪機(jī)消耗了蒸汽，但安裝了小汽輪機(jī)排汽換熱器，使＃8低壓加熱器的進(jìn)口凝結(jié)水溫度升高，進(jìn)入＃8低壓加熱器的抽汽量減小，整個系統(tǒng)的做功能力增加。

（4）改造后，經(jīng)過回?zé)嵯到y(tǒng)的優(yōu)化，可以大幅度減少廠用電率，增加上網(wǎng)電量，減少機(jī)組的供電煤耗，增加年收益。

［1］謝新燕，陸生寬.超超臨界1000MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)兩種驅(qū)動方式技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2012（4）：13-17.

［2］邱世平，郭偉，崔寧.600MW級電廠采用汽動引風(fēng)機(jī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)探討［J］.勘測設(shè)計，2012（5）：26-31.

［3］王健.引風(fēng)機(jī)驅(qū)動方式比較分析［J］.北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報：自然科學(xué)版，2011（12）：108-110.

（本文責(zé)編：劉芳）

TK 223.26

：B

：1674-1951（2015）03-0001-04

杜雅琴（1971—），女，河南鄧州人，副教授，從事熱能工程及環(huán)境科學(xué)方面的教學(xué)和研究工作（E-mail：ligete＠163. com）。

2014-09-26；

2015-01-28