1 000MW超超臨界二次再熱燃煤機組風(fēng)機的選型

蔣德勇

（國電泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225327）

0 概 述

國內(nèi)對1 000MW機組風(fēng)機的選型，均參照600 MW機組的選型方法。這種選型方法相對保守，大大降低了風(fēng)機運行的經(jīng)濟性。隨著火力發(fā)電廠經(jīng)營壓力的日益增加，越來越多的電廠選擇了對原有風(fēng)機進行改造。對大型機組而言，更迫切需要優(yōu)化風(fēng)機選型方法，在確保機組安全運行的前提下，降低風(fēng)機運行的能耗。

國電泰州電廠二期工程為國家科技示范項目，建有2臺1 000MW超超臨界二次再熱燃煤機組。鍋爐采用塔式布置，四角切圓燃燒方式，以神華煤作為設(shè)計煤種，內(nèi)蒙古的滿世混煤及東北煤作為校核煤種。機組的出口蒸汽參數(shù)為34.21MPa／605／613／613℃，鍋爐配備6臺ZGM133G型中速磨煤機，送風(fēng)機、一次風(fēng)機及聯(lián)合風(fēng)機均采用動葉可調(diào)式軸流風(fēng)機。

1 送風(fēng)機

為保障鍋爐燃燒正常，降低飛灰含碳量，送風(fēng)機的風(fēng)量往往控制在2 000t／h以上，燃煤的變化對送風(fēng)量的影響較小，送風(fēng)系統(tǒng)阻力的變化甚微，因此，對送風(fēng)機的選型就無須考慮燃料品種的變化。目前，在機組滿負荷運行工況下，泰州1號爐送風(fēng)機的動調(diào)常在60%左右（冬季工況時更低）。較大的送風(fēng)裕量，使送風(fēng)機長期運行在低效區(qū)。表1為泰州一期及諫壁13號爐送風(fēng)機的裕量，從表1可知，按照 《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范－2011版》的選型范圍，送風(fēng)機的取值較大。

表1 送風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓裕量

經(jīng)測試，諫壁電廠送風(fēng)機的風(fēng)量裕量遠大于設(shè)計值的10%，壓力裕量也相當于此值?？紤]到機組長時間運行后，空預(yù)器有可能產(chǎn)生局部漏風(fēng)或管道漏風(fēng)等情況，以實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，取風(fēng)量裕量10%，風(fēng)壓裕量15%，確定風(fēng)機 TB點風(fēng)量為：316.0×1.1＝347.6m3／s，風(fēng)壓為：4 685.8×1.15＝5 388.7Pa。

若按照“火規(guī)”低限值進行選型計算，風(fēng)量為334.1×［5%＋311.1／288.8］＝376.6m3／s；壓頭為4 687×（1＋15%）＝5 390Pa。由此數(shù)據(jù)可知，風(fēng)量仍高出優(yōu)化值8%，這說明按照低值進行選型完全可以滿足工程需要。按2011版火規(guī)選型，風(fēng)機TB點參數(shù)為（356，4 916），風(fēng)量與諫壁優(yōu)化值一致而壓頭稍小，風(fēng)量的減少緣于發(fā)電效率的提高?？紤]鍋爐送風(fēng)系統(tǒng)阻力恒定，且在BMCR工況下的壓頭仍滿足要求，因此在送風(fēng)機選型時，可按照風(fēng)量裕量按5%＋溫度裕量、壓頭裕量按15%進行。送風(fēng)機實測數(shù)據(jù)與設(shè)計值的數(shù)據(jù)比較，如表2所示。

表2 送風(fēng)機實測值與設(shè)計值比較

2 一次風(fēng)機

燃料的變化對一次風(fēng)機運行工況的影響較大，尤其是對風(fēng)壓的影響，另外，空預(yù)器漏風(fēng)系數(shù)與之也有很大關(guān)系。因此，對一次風(fēng)機選型時，必須充分考慮電廠燃料的供應(yīng)情況，以及磨煤機磨損后期制粉系統(tǒng)的影響，還需考慮空預(yù)器漏風(fēng)嚴重時的極端情況。

在外高橋二期900MW機組中，雖然一次風(fēng)機選了較大的裕量，如表3所示，但在實際運行中，風(fēng)機的裕量還是偏小，尤其表現(xiàn)在夏季工況下進行磨煤機切換的過程中。在BMCR工況下，進入爐膛的一次風(fēng)量與計算值相當接近，但一次風(fēng)量卻超過TB點風(fēng)量，主要原因是空預(yù)器的一次風(fēng)漏風(fēng)率高達50%，大大超出設(shè)計值的27%。

表3 一次風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓裕量

隨著設(shè)備制造和安裝水平的提高，空預(yù)器的漏風(fēng)率往往在5%以下，國華寧海電廠空預(yù)器的漏風(fēng)率甚至為4%。因此，在考慮一次風(fēng)漏風(fēng)率時，可以適當收緊。諫壁電廠的空預(yù)器按30%的一次風(fēng)漏風(fēng)率進行計算選型，從測試數(shù)不難看出，一次風(fēng)機仍有較大裕量。一次風(fēng)機實測值與設(shè)計值的比較，如表4所示。

表4 一次風(fēng)機實測值與設(shè)計值比較

需要說明的是，實測風(fēng)量高出設(shè)計值28.2%，這是由于諫壁電廠的實際燃用煤種與設(shè)計煤種相差較多，而6臺磨煤機的運行又使得壓頭比設(shè)計值小。考慮到機組長時間運行后，空預(yù)器漏風(fēng)、管道漏風(fēng)情況將有所變化，再考慮到煤質(zhì)的變化，取風(fēng)量裕量為10%，風(fēng)壓裕量為20%，一次風(fēng)的漏風(fēng)率仍按30%選取。以實測數(shù)據(jù)為基準，得TB點風(fēng)量為：145.4×1.1＝160.0m3／s，風(fēng)壓為：12692.8×1.2＝15 231.4Pa。

電廠要求，在燃用2種校核煤種時，需滿足5臺磨煤機運行帶滿負荷的要求。在考慮空預(yù)器一次風(fēng)漏風(fēng)率為25%的前提下，按2011版火規(guī)上限選型得風(fēng)機TB的點參數(shù)為：風(fēng)量113.99×1.3×1.08＝160m3／s；風(fēng)壓17 364×1.3＝22 573Pa。目前，諫壁電廠在燃煤正常的情況下，仍保持風(fēng)機的變頻運行，足見風(fēng)機仍有裕量。壓頭直接影響到風(fēng)機電耗，因此，選型的上限不宜突破諫壁電廠風(fēng)機壓頭的上限?？紤]到燃燒2種校核煤種，且5臺磨煤機滿負荷運行的極端工況，風(fēng)量裕量的選擇，以校核2煤種并按30%＋溫度裕量考慮，壓頭按校核1煤種并按25%裕量選取，最終以校核2煤種進行校核。風(fēng)機TB點風(fēng)壓為17 065×1.25＝21 331Pa，折算到校核2煤種情況下的風(fēng)壓裕量為18%。

3 引風(fēng)機

該電廠同步建設(shè)了煙氣脫硫及脫硝設(shè)施，取消脫硫增壓風(fēng)機（設(shè)置引增合一風(fēng)機）。在電除塵器入口及脫硫吸收塔入口煙道中，布置煙氣余熱利用系統(tǒng)。在脫硫吸收塔出口處，布置導(dǎo)電玻璃鋼濕式電除塵器，出口煙氣溫度為50℃左右。引風(fēng)機采用電機驅(qū)動，雙級動葉調(diào)整。爐膛、煙道及相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生的阻力，全部由引風(fēng)機克服。另外，由于進入煙囪的煙溫較低，引風(fēng)機尚需克服一部分煙囪阻力。引風(fēng)機的風(fēng)量裕量及風(fēng)壓裕量的比較，如表5所示。

表5 引風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓裕量

從調(diào)研所得的塔式爐煙氣阻力情況分析，實際運行阻力與設(shè)計值相當，如表6所示。燃燒校核煤種2時，該部分阻力考慮為1 473Pa（二次再熱機組煙溫調(diào)節(jié)擋板的阻力為300Pa）。

表6 爐膛至空預(yù)器入口（含脫硝）阻力 （Pa）

對引風(fēng)機壓頭裕量的確定，主要考慮了機組運行后期空預(yù)器、脫硝阻力的增加；煙道及爐膛漏風(fēng)；燃料品質(zhì)惡化導(dǎo)致的煙氣量增加等。從諫壁電廠實測阻力的結(jié)果（表6）可知，風(fēng)機的實際運行風(fēng)量高出BMCR工況設(shè)計風(fēng)量8.4%，這主要是由于煤質(zhì)較差引起的，實際風(fēng)壓比設(shè)計風(fēng)壓低了21.1%。引風(fēng)機實測值與設(shè)計值的比較，如表7所示。

表7 引風(fēng)機實測值與設(shè)計值比較

考慮脫硫系統(tǒng)的阻力為2 300Pa，按2011版火規(guī)下限，確定風(fēng)機參數(shù)為：風(fēng)量＝650.9×（10%＋403／393）＝732m3／s；風(fēng)壓為（5 131＋2 300）×（1＋20%）＝8 917Pa。由于脫硫裝置沒有安裝煙氣換熱器（GGH），故阻力系數(shù)較為穩(wěn)定，風(fēng)壓值取10%的裕量，其余部分阻力在換算值基礎(chǔ)上再考慮20%的裕量，引風(fēng)機和增壓風(fēng)機風(fēng)量偏差僅1.7%，故風(fēng)量的選取以流量略微偏上的大引風(fēng)機流量為準。合并后的風(fēng)機選型參數(shù)為：風(fēng)量為780.0m3／s；風(fēng)壓為7 250.0Pa。兩者差異主要體現(xiàn)在煤質(zhì)的差異以及脫硝阻力的不同，泰州機組的風(fēng)機選型，建議參照2011版火規(guī)下限執(zhí)行。

由于脫硝不在鍋爐廠的設(shè)計范圍內(nèi)，應(yīng)避免脫硝島范圍內(nèi)的煙道阻力被鍋爐廠和脫硝設(shè)備供應(yīng)商重復(fù)考慮的情況，且校核2煤種已經(jīng)考慮了實際燃用煤種，因此風(fēng)壓裕量按20%，風(fēng)量裕量按10%＋環(huán)境溫度進行考慮。系統(tǒng)中的煙氣換熱器，可以降低引風(fēng)機入口煙溫，但在考慮溫度裕量時，仍應(yīng)按常規(guī)15℃考慮，以適應(yīng)余熱利用系統(tǒng)因故障退出的工況。

國華徐州電廠的聯(lián)合風(fēng)機選用了單級動調(diào)形式，風(fēng)量余量為13%，壓頭裕量為27%，在夏季1 000MW負荷時，動調(diào)開度為80%左右。綜合煤質(zhì)影響，聯(lián)合風(fēng)機裕量與國華徐州電廠的風(fēng)機裕量相當，可以滿足日益嚴峻的生產(chǎn)需要，同時，也適當提高了風(fēng)機的運行效率。

4 結(jié) 語

依據(jù)風(fēng)機實測數(shù)據(jù)及優(yōu)化結(jié)果，結(jié)合相關(guān)機組運行情況，根據(jù)2011版火規(guī)的要求，對風(fēng)機的選型參數(shù)進行了對比。通過比較，確定了相對合理的風(fēng)量裕量和風(fēng)壓裕量。在對已投產(chǎn)機組進行優(yōu)化的同時，滿足了機組安全運行的需要，通過提高風(fēng)機運行效率及減少空載損耗，降低了機組供電的煤耗。