1 000 MW機(jī)組鍋爐單側(cè)風(fēng)機(jī)的節(jié)能試驗(yàn)及分析

劉希念，唐　晶，江　永

(華能海門(mén)電廠，廣東 汕頭515132)

0　概　述

節(jié)能降耗是提升發(fā)電企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要舉措，也是發(fā)展經(jīng)濟(jì)和保持碧水藍(lán)天的重要議題，火電廠是重要的能源轉(zhuǎn)換基地，采取有效的節(jié)能措施，是發(fā)電企業(yè)的核心任務(wù)之一。目前，許多火力機(jī)組普遍處于長(zhǎng)周期低負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)。為了挖掘低負(fù)荷工況下機(jī)組的節(jié)能降耗的潛能[1]，現(xiàn)以某機(jī)組為例，通過(guò)科學(xué)試驗(yàn)，論證了在提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，為低負(fù)荷工況下機(jī)組停運(yùn)后重大輔機(jī)的安全運(yùn)行，提出較全面的意見(jiàn)和建議。在火電機(jī)組中，廠用電的使用對(duì)象主要是鍋爐側(cè)設(shè)備，其中，鍋爐側(cè)6大風(fēng)機(jī)的消耗電量，約占全廠廠用電量的25%。因此，降低鍋爐側(cè)6大風(fēng)機(jī)的電耗量，是火電機(jī)組重要的節(jié)能課題[2]。

1　系統(tǒng)設(shè)備配置

海門(mén)電廠已投產(chǎn)了4×1 036 MW火電機(jī)組，每臺(tái)鍋爐配備2臺(tái)電動(dòng)送風(fēng)機(jī)、2臺(tái)電動(dòng)一次風(fēng)機(jī)、2臺(tái)汽動(dòng)或者電動(dòng)引風(fēng)機(jī)。送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)均為動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)。引風(fēng)機(jī)為入口靜葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)(3號(hào)、4號(hào)鍋爐的引風(fēng)機(jī)由小汽機(jī)驅(qū)動(dòng))。

鍋爐側(cè)各風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)(或則小汽輪機(jī))的設(shè)計(jì)參數(shù)，如表1～表4所示。

2　單側(cè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行試驗(yàn)

2.1　單側(cè)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行分析

一次風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉調(diào)節(jié)具有較高效率， 單臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與2臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性基本相當(dāng)(不考慮降負(fù)荷)。但一次風(fēng)機(jī)的節(jié)能效果不明顯，還增大了單側(cè)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行不安全系數(shù)。

表1電動(dòng)引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

電動(dòng)引風(fēng)機(jī)配套電動(dòng)機(jī)型號(hào)HA47436-8Z型號(hào)YKS1120-8風(fēng)量(BMCR)/M3·S-1828.69電壓/V6000全壓升(BMCR)/Pa7056功率/kW7900風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向(從電機(jī)側(cè)看)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)額定電流/A888風(fēng)機(jī)軸承型式滾動(dòng)軸承NU264轉(zhuǎn)速/(r·min-1)745軸承潤(rùn)滑方式脂潤(rùn)滑(油脂為SKF)功率因數(shù)0.879風(fēng)機(jī)效率/%84.9葉片數(shù)/片13

表2汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)減速箱型號(hào)HA47448-2F正常傳遞功率/kW6096風(fēng)量(BMCR)/(M3·S-1)828.69最大傳遞功率/kW10400全壓升(BM-CR)/Pa7056使用系數(shù)1.5風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向(從電機(jī)側(cè)看)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)比7.3風(fēng)機(jī)軸承型式滾動(dòng)軸承NU264油壓/MPa0.25～0.9軸承潤(rùn)滑方式脂潤(rùn)滑(油脂為SKF)最大輸入轉(zhuǎn)速/(r·min-1)6220風(fēng)機(jī)效率/%84.9調(diào)節(jié)范圍/(r·min-1)2900～6300葉片數(shù)/片19供油量/(L·min-1)約950

表3送風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

送風(fēng)機(jī)型號(hào)ASN-3200/1600送風(fēng)機(jī)電機(jī)型號(hào)YKS710-6公稱風(fēng)量(BMCR)/(m3·s-1)314.6電壓/V6000全壓升(BM-CR)/Pa4162功率/kW2900轉(zhuǎn)速/(r·min-1)990轉(zhuǎn)速/(r·min-1)990風(fēng)機(jī)軸承型式滾動(dòng)軸承額定電流/A329風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向(從電機(jī)側(cè)看)順時(shí)針功率因數(shù)0.873單級(jí)葉片數(shù)/片26用油牌號(hào)3號(hào)鋰基潤(rùn)滑脂用油牌號(hào)N46透平油葉片調(diào)節(jié)范圍/度10～55/風(fēng)機(jī)效率/%86

表4一次風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

風(fēng)機(jī)型號(hào)雙吸軸流式AST-2170/1400葉輪直徑/mm2170風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置型號(hào)350.2H葉片、輪轂材質(zhì)QT400-18葉輪級(jí)數(shù)/級(jí)2每級(jí)葉片數(shù)/片22葉片調(diào)節(jié)范圍/度10～55液壓缸缸徑及行程/mm170/96風(fēng)量/(m3·h-1)632592入口風(fēng)壓/kPa0出口風(fēng)壓/kPa11.596～17.729風(fēng)機(jī)的第一臨界轉(zhuǎn)速/(r·min-1)2020風(fēng)機(jī)軸承型式滾動(dòng)軸承軸承潤(rùn)滑方式油站強(qiáng)制潤(rùn)滑軸承冷卻方式循環(huán)油同時(shí)冷卻軸瓦冷卻水量/(t·h-1)4風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向(從電機(jī)側(cè)看)順時(shí)針額定轉(zhuǎn)速/(r·min-1)1494額定功率/kW4400

2.1.1風(fēng)機(jī)的功率消耗

當(dāng)一次風(fēng)機(jī)A停運(yùn)后，雖然總運(yùn)行電流減少約17A，但因電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的變化，從風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率計(jì)算，2臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的功率之和，為2 439 kW，單臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率，為2 662 kW，運(yùn)行中的功率消耗反而增加了，每小時(shí)電功率增加了223 kW。說(shuō)明單側(cè)一次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行并不節(jié)能。單側(cè)一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)前后的參數(shù)對(duì)比，如表5所示。

2.1.2單側(cè)一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)后的影響

當(dāng)單側(cè)一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，受停運(yùn)側(cè)的熱一次風(fēng)門(mén)關(guān)閉嚴(yán)密性的影響，可能造成熱風(fēng)反串至空預(yù)器的冷端，使空預(yù)器冷端密封片受熱膨脹，造成空預(yù)器轉(zhuǎn)子與內(nèi)部組件發(fā)生碰磨，增大空預(yù)器的電流波動(dòng)?？疹A(yù)器密封片被磨損后，還造成漏風(fēng)率增大，對(duì)機(jī)組后續(xù)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步造成影響[3]。

當(dāng)一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，受漏風(fēng)及一次風(fēng)機(jī)出力的限制，機(jī)組負(fù)荷將小于500 MW，而且，在變負(fù)荷的擾動(dòng)過(guò)程中，極易使一次風(fēng)機(jī)過(guò)流，甚至?xí)l(fā)跳閘，所以，運(yùn)行的安全性較低。

2.2　單側(cè)送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行

送風(fēng)機(jī)也可進(jìn)行動(dòng)葉調(diào)節(jié)，具有較高的運(yùn)行效率，1臺(tái)送風(fēng)機(jī)與2臺(tái)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性基本相當(dāng)。

2.2.1送風(fēng)機(jī)的功率消耗

當(dāng)送風(fēng)機(jī)A停運(yùn)后，保持系統(tǒng)的總風(fēng)量不變，總電流降低為約74 A。從風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率分析，2臺(tái)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行的功率之和，為657 kW，單臺(tái)送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率，為593 kW。每小時(shí)的電功率降低了64 kW。單側(cè)送風(fēng)機(jī)停運(yùn)前后的參數(shù)對(duì)比，如表6所示。

2.2.2送風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)與安全性

送風(fēng)機(jī)A停運(yùn)后，由于送風(fēng)運(yùn)行壓頭低，漏風(fēng)小，出口聯(lián)絡(luò)門(mén)開(kāi)啟運(yùn)行，機(jī)組負(fù)荷可在400-600 MW之間參與調(diào)節(jié)，具有較高的經(jīng)濟(jì)效果，但對(duì)安全性影響也較大。

2.3　單側(cè)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行節(jié)能分析

2.3.1電動(dòng)引風(fēng)機(jī)

2.3.1.1引風(fēng)機(jī)的功率消耗

電動(dòng)引風(fēng)機(jī)A停運(yùn)后，保持總風(fēng)量不變，總電流降低約30 A。計(jì)算了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率，2臺(tái)引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率之和，為5 042 kW，單臺(tái)送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率，為4 785 kW。每小時(shí)的功率消耗降低257 kW，經(jīng)濟(jì)性較為明顯。單側(cè)引風(fēng)機(jī)停運(yùn)前后的參數(shù)對(duì)比，如表7所示。

2.3.1.2安全性

由于電動(dòng)引風(fēng)機(jī)的功率較大，啟停時(shí)，對(duì)廠用電系統(tǒng)的沖擊較大。從電廠實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，對(duì)電動(dòng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行半邊的運(yùn)行操作，難度極大，容易造成電廠其他運(yùn)行設(shè)備的誤跳閘，而且，投運(yùn)的穩(wěn)燃油槍多，經(jīng)濟(jì)性和安全性極差。單臺(tái)電動(dòng)引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，對(duì)機(jī)組出力的受限較大，同時(shí)，還受系統(tǒng)設(shè)置是否有引風(fēng)機(jī)入口聯(lián)絡(luò)擋板的影響[4]。

表5單側(cè)一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)前后參數(shù)對(duì)比

狀態(tài)負(fù)荷/MW一次風(fēng)機(jī)的單側(cè)運(yùn)行熱一次風(fēng)壓力/Pa一次風(fēng)機(jī)電流/AAB功率因數(shù)動(dòng)葉開(kāi)度電功率ABAB停運(yùn)前4289.831521450.76202312171222停運(yùn)后4289.902800.8804402662出力差值//-17////

表6單側(cè)送風(fēng)機(jī)停運(yùn)前后的參數(shù)對(duì)比

狀態(tài)負(fù)荷/MWB送風(fēng)機(jī)單邊運(yùn)行送風(fēng)機(jī)電流總風(fēng)量風(fēng)壓AB功率因數(shù)A導(dǎo)葉B導(dǎo)葉A功率B功率停運(yùn)后45016560.6301110.51048.50593啟動(dòng)后45016560.6391940.3423.924.6320337出力差值-74

表7單側(cè)電動(dòng)引風(fēng)機(jī)停運(yùn)前后參數(shù)對(duì)比

狀態(tài)負(fù)荷/MW總風(fēng)量引風(fēng)機(jī)電流ABA導(dǎo)葉B導(dǎo)葉停運(yùn)前43018432873002829停運(yùn)后43618380557065出力差值//-30/

表8單側(cè)汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)停運(yùn)前后的參數(shù)對(duì)比

狀態(tài)負(fù)荷/MWB汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)單邊運(yùn)行小汽機(jī)總風(fēng)量引風(fēng)機(jī)耗汽量進(jìn)口靜葉開(kāi)度轉(zhuǎn)速進(jìn)汽調(diào)門(mén)開(kāi)度ABABABAB停運(yùn)后4201556025.908404982069啟動(dòng)后42015998.76.65353348834881821出力差值//+10.6/////

2.3.2汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)

2.3.2.1汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性

由于汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)采用了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，確保了進(jìn)口靜葉處于較大開(kāi)度，減少了節(jié)流損失，風(fēng)機(jī)運(yùn)行的效率較高。2臺(tái)運(yùn)行的效果明顯優(yōu)于單臺(tái)運(yùn)行。單臺(tái)汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)耗用的蒸汽量大于2臺(tái)汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的蒸汽量之和，單臺(tái)運(yùn)行反而增大了蒸汽量，約10.6 t，增大了69%，經(jīng)濟(jì)性極差。單側(cè)汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)停運(yùn)前后參數(shù)的對(duì)比，如表8所示。因受機(jī)組出力所限，機(jī)組帶負(fù)荷能力僅為420 MW，無(wú)調(diào)節(jié)余量[5]。

2.3.2.2汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)的安全性

汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)復(fù)雜，風(fēng)機(jī)投切過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1～2 h，投油穩(wěn)燃的油量高達(dá)4～8 t，在風(fēng)機(jī)并列過(guò)程中，存在明顯的搶風(fēng)現(xiàn)象，將造成鍋爐負(fù)壓的大幅波動(dòng)，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。

3　結(jié)　語(yǔ)

在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)，通過(guò)停運(yùn)1臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)，單側(cè)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí), 功率消耗反而增加。單側(cè)電動(dòng)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，每小時(shí)電功率消耗降低了257 kW。單側(cè)汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的耗用蒸汽量大于2臺(tái)汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行蒸汽量之和。

一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)的投切過(guò)程按0.5 h計(jì)算，在投切過(guò)程中，投4只油槍穩(wěn)燃，耗油總量約2 t，按每噸油6 500元計(jì)算，穩(wěn)燃費(fèi)用為1.3萬(wàn)元。引風(fēng)機(jī)的投切過(guò)程按1 h計(jì)算，投切過(guò)程中，投4只油槍穩(wěn)燃，耗油總量約4 t，也按每噸油6 500元計(jì)算，穩(wěn)燃費(fèi)用為2.6萬(wàn)元。

低負(fù)荷時(shí)單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的節(jié)能效果不明顯，若考慮操作過(guò)程，還需進(jìn)行燃油穩(wěn)燃，則經(jīng)濟(jì)性反而很差，不建議執(zhí)行。單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行節(jié)能受空預(yù)器熱端一次風(fēng)擋板、二次風(fēng)擋板、進(jìn)口煙氣擋板關(guān)閉嚴(yán)密性的影響極大，且影響空預(yù)器安全。單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行構(gòu)成較大威脅，操作量大，存在較大的非停風(fēng)險(xiǎn)。

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