650 MW燃煤機組引風機和增壓風機合并節能分析

嚴加發

(華潤電力(常熟)有限公司，江蘇蘇州215536)

根據江蘇省環保廳（2010）254號文件關于“全省所有燃煤機組設旁路煙道的應于2013年底前將旁路煙道全部拆除”，以及江蘇省運行火電機組在2013年前要上脫硝裝置（SCR）的要求，華潤電力（常熟）有限公司計劃在未來兩年必須進行鍋爐脫硝改造，目前2號機組已改造完成，脫硝系統已投入運行。

根據日前SCR運行情況，SCR運行煙氣阻力增加500～1 000 Pa，故650 MW燃煤機組進行SCR改造，必須對現有引風機進行增容改造。同時脫硫旁路煙氣擋板拆除后，原有鍋爐引風機、脫硫增壓風機運行方式為并串并的方式，一旦發生某臺風機故障，對故障處理較為復雜。為便于調節既保證機組更安全運行，需將增壓風機與引風機進行合并改造。

1合并必要性及可行性

1.1合并必要性

目前運行的650 MW級全燃煤鍋爐大多數裝設有2臺引風機與2臺脫硫增壓風機，采用并聯-串聯-并聯的方式運行，如圖1所示。從風機選型設計上，鍋爐引風機出力按鍋爐BMCR工況的1.2倍余量選型，脫硫增壓風機出力按鍋爐BMCR工況的1.2倍余量選型，勢必造成串聯的風機出力選型參數過大，實際運行中導致風機空耗過大，導致廠用電率過高，造成火力發電廠供電煤耗偏高，不符合火電廠節能減排的運行原則。

按國家環保要求，脫硫旁路煙氣擋板必須拆除，無脫硫旁路后鍋爐運行脫硫系統必須投入運行。如此引風機、增壓風機串聯運行方式成為惟一運行方式，一旦發生一臺引風機跳閘或一臺增壓風機跳閘，或鍋爐送風機、引風機跳閘，均會對引風機、增壓風機調節造成影響，直接影響鍋爐的安全運行，甚至導致爐膛壓力過高或過低。為了鍋爐主要輔機發生故障不會影響鍋爐安全，以便實現引風機對爐膛壓力的快速響應，將引風機、增壓風機合并是必要的。

1.2合并可行性

就目前650 MW燃煤機組引風機與脫硫增壓風機運行工況進行分析，選擇機組負荷650 MW、脫硫3臺漿液循環泵運行工況來分析目前增壓風機與引風機實際運行參數及合并后系統參數，如圖2所示。爐膛壓力維持-95 Pa，爐膛至空氣預熱器入口煙道阻力+空氣預熱器入出口阻力+預熱器至電除塵煙道阻力+電器除塵器阻力+引風機出口壓力，則引風機入口壓力需要-3 752 Pa，則運行引風機運行全壓為3 730 Pa。如果再加上脫硝裝置1 000 Pa阻力（實際運行阻力為800～1 000 Pa），則引風機入口壓力則為-4 752 Pa，當增壓風機與引風機合并則引風機出口壓力應增加為2 332 Pa，所以新引風機全壓為7 084 Pa。若考慮引風機出口加裝煙氣余熱回收裝置，回收裝置煙氣側阻力為600～800 Pa，引風機出口壓力需要3 132 Pa，引風機全壓升為7 884 Pa。目前單機靜葉調節軸流引風機、雙級動葉可調引風機均可達到全壓8 000～9 000 Pa，引風機可以實現引增壓風機合并后運行要求[1]。

華潤電力（常熟）有限公司現運行引風機電機額定功率為2 900 kW、增壓風機額定功率為2 500 kW。機組負荷650 MW，單臺引風機實際耗功為2 050 kW、單臺增壓風機實際耗功為1 920 kW，單側引風機與增壓風機耗功為3 920 kW （實際運行時2臺風機功率之和），如果脫硝系統接入系統阻力增加1 000 Pa，則單側單臺耗功為4 330 kW（考慮系統阻力后功率增加）。故新改造引風機電機額定功率應選為5 000 kW，目前電動機完全滿足要求，是可行的。

引風機與增壓風機合并后，可簡化系統、減少占地、維護成本小、降低運行成本。經多家電廠運行實踐及專家分析，風機合并后對鍋爐防爆沒有影響，在鍋爐運行中發生MFT、送風機跳閘、引風機跳閘，由于風機調節速度較快，不會對爐膛承壓能力構成威脅，故在鍋爐防爆方面，風機合并后是安全的。合并風機后大大降低運行及維護成本。合并風機如果單級靜葉調節風機可加裝變頻裝置，實現變速調節后，調節性能更加快速，有利于鍋爐爐膛壓力調節；同時變速后啟動力矩大，有利于風機安全穩定；變頻調速后，節能量大，減少運行成本。同時亦可選用效率較高的雙極動葉可調軸流風機[2]。

圖1運行火電廠鍋爐引風機與增壓風機系統

圖2鍋爐各段阻力分配情況

2合并風機選型

靜葉可調軸流式風機的葉片為開放型葉片，如果單級葉片，風機轉速要達到990 r/min，葉片過長，速度過高在實際運行中由于工況不同風機易發生風機振動，風機可能會發生喘振等現象。而風機振動，在一定的運行時間以后，葉片會導致疲勞損壞，葉片可能會發生裂口。并且葉片磨損速度較快，影響葉片的使用壽命。靜葉可調軸流風機運行效率偏低，影響廠用電耗，故經濟性稍差。動葉可調軸流風機采用雙極葉輪，轉速990 r/min，葉片較短，不易發生喘振、振動，調節速度快，風機動葉可調效率較高，運行經濟好。

靜葉可調引風機受其特性限制，風機裝置效率不會超過87%（比動調軸流風機低，且高效率區比軸流式風機?。?，適用于壓力系數介于離心風機和動葉可調軸流式風機之間，而且前600 MW機組引風機的壓力系數相對于流量系數來說普遍較小，與動葉可調軸流式風機的壓力系數比較吻合。另外，其在小流量區的馬鞍型喘振線，會使風機在小流量運行或啟動后調節靜葉至運行工況的小流量階段，進入喘振區。因此，對于大型調峰機組不宜選用靜葉可調式軸流式風機[3]。故鍋爐引風機與增壓風機合并后，采用雙級動葉可調軸流風機為最佳，其系統圖如圖3所示。

圖3引風機與增壓風機合并后系統圖

3改造后節能情況分析

引增壓風機合并后，減少了風機空耗，風機出口至吸收塔煙道進行了優化，阻力大大降低，合并后耗能將大幅降低[4]。

在風機合并節能量預測方面，現在機組負荷650 MW，4臺風機運行總電流為898 A，耗功為6.3×898×1.732×0.8=7 838 kW，引風機、增壓風機耗電率占機組耗電率在1.0～1.3%，燃用優質煙煤機組引風機、增壓風機耗電率偏低在1.0%左右，燃用褐煤機組引風機、增壓風機耗電率在1.3%左右。合并改造為2臺引風機后，機組帶相同負荷總電流為600 A，功率因數按0.8計算，耗功量為6.3×600×1.732×0.8=5 238 kW，節能量為（7 838-5 238）/7 838=33.17%。所以，將2臺增壓風機、2臺引風機合并為2臺引風機，其節能量為33.17%；風機合并前后風機占廠用電率變化為：

合并前（引風機+增壓風機）耗電率為 7 838/630 000（機組負荷650 MW時廠用電耗）=1.244%；

合并后（引風機與增壓風機合并后）耗電率為5 238/630 000（機組負荷650 MW時廠用電耗）=0.831 4%。

1臺機組年發電量按40億kW·h計算、每kW·h電按0.42元計算，年運行經濟效益為40×（1.244-0.831 4）=1 650萬 kW·h。則 0.42×1 650=693萬元人民幣。折合節約標準煤，按國家標準節約每萬kW·h電折合3.5 t標準煤計算，得1 650×3.5=5 775 t（標準煤），即節約標準煤5 775 t。

4結束語

為適應目前鍋爐脫硝裝置改造，鍋爐引風機與脫硫增壓風機合并是可行的、必要的，合并后能夠保證鍋爐更安全、穩定、經濟、環保運行，所以現運行650 MW

級鍋爐均應進行引風機與增壓風機合并改造。

[1]蔣叢進，蔣詩遠，封乾君.鍋爐引風機與脫硫增壓風機合一技術經濟分析[J].電力技術經濟，2009（2）：31-34.

[2]李遠飛.300 MW機組引風機和脫硫增壓風機合并分析[J].科技情報開發與經濟，2007，17（36）：287-288.

[3]竇連玉，李樂豐.煙氣脫硫增壓風機的選型[J].山東電力技術，2005（5）：66-67，70.

[4]李燕青.600 MW火力發電廠濕法煙氣脫硫系統增壓風機的技術經濟比較[J].電力技術經濟，2007，19（3）：34-38.