大型機組引風機汽輪機技術改造及應用

董光輝

摘 要：隨著節能降耗工作深入推進，為減少廠用電，提高機組效率，某百萬兆瓦超超臨界機組將引風機和脫硫增壓風機合并設置，該工程借鑒改造同類電廠改造經驗，經過調試后的汽輪機驅動引風機調節爐膛負壓功能良好，保證汽輪機驅動引風機運行正常，滿足引風機與脫硫增壓風機合并的運行要求。

關鍵詞：引風機；汽輪機驅動；背壓汽輪機；回熱

引言

當前，電力行業節能環保標準逐步深入推行，要求電廠的脫硫系統與機組同時建設同時投產。對于超臨界及超超臨界燃煤發電廠，引風機與脫硫增壓風機合并后驅動功率將達到近10MW。將帶來廠用電的增加、啟動電流過大導致廠用電電壓短時過低等問題。為降低廠用電率，提高機組效率，在借鑒給水泵采用汽輪機驅動的經驗。引風機和增壓風機合并后采用汽輪機驅動引風機可以較大幅降低廠用電率，有效降低供電煤耗，提高電廠的運行經濟指標。

1 鍋爐設備

某電廠4號鍋爐系哈爾濱鍋爐廠有限責任公司引進日本三菱重工業株式會社（MHI）技術設計制造的HG-2953/27.46-YM1型1000MW超超臨界變壓運行直流鍋爐，引風機型號AN42e6（V19+4°）靜葉可調軸流式，引風機風量：753.6m3/s，全壓5450Pa，轉速490r/min。

2 汽輪機驅動引風機系統

工程設計將引風機與脫硫增壓風機合并。#4機組原共配置2臺50%BMCR引風機改為每臺引風機配置一臺背壓式汽輪機，引風機驅動小汽輪機汽源采用鍋爐一級再熱器出口蒸汽和汽輪機高壓缸排汽（冷段）的混合蒸汽。機組較高負荷時，小機汽源考慮全部采用鍋爐一級再熱器出口蒸汽；在低負荷工況，引風機軸功率較低，考慮到小機的運行效率和小機的排汽溫度，小機汽源采用混合蒸汽。為保證機組啟動的靈活性和運行可靠性，機組配置了一臺與現有引風機參數匹配的40%BMCR電動啟備引風機C。

兩臺小機排汽排入本汽輪機回熱六抽管道進入6號低加。當6號低加解列退出運行時，小機排汽溢流至凝汽器。小機超壓事故工況或調試時，排汽通過安全閥和PCV閥向大氣釋放。

由于汽輪機轉速較高，在汽輪機和引風機之間設有減速箱，減速箱的減速比為7.12：1風機軸向對齒輪箱的推力2.2t，風機軸向膨脹量8mm，汽動引風機對齒輪箱垂直方向力4.257t，減速箱的設計考慮風機的軸向推力及熱態軸向膨脹量。驅動引風機的汽輪機為單缸、單流、沖動式、背壓式型號汽輪機驅動。

每臺引風機汽輪機機組配備配置一套油系統，一套調速系統，一套減速箱，調節油及潤滑油均來自獨立的小機公有裝置，系統還設置電動盤車裝置，盤車轉速為37r/min。

3 引風機汽輪機聯鎖保護試驗

3.1 汽輪機系統的聯鎖保護邏輯

汽輪機的保護包括振動大、軸承溫度高、軸位移、排氣壓力高、手動停機、超速、潤滑油壓低等保護。汽輪機系統有關輔機的聯鎖試驗保護包括，交流潤滑油泵聯鎖，直流油泵聯鎖保護，盤車電磁閥聯鎖試驗，油箱電加熱聯鎖保護，調節油泵聯鎖試驗，油箱排煙風機聯鎖試驗。

3.2 引風機相關試驗

引風機的啟動條件增加：1無小汽機ETS（危急遮斷控制系統）跳閘條件2潤滑油壓力大于0.14MPa；3主汽閥關閉且調節汽閥關閉。

引風機聯鎖：C電動啟備引風機跳閘與A、B引風機的聯鎖。

4 引風機汽輪機試轉情況

A、B小汽輪機沖轉，單機沖轉，帶小減速箱，帶風機空載試驗完畢，12/22/5：30B小汽輪機轉速至2650r/min，機組振動，瓦溫正常范圍，引風機機殼振動正常，運行平穩，這時轉速控制方式有MEH轉為DCS控制方式，可以通過爐膛負壓設定值來控制轉速，（通過風機的可調靜葉也可控制爐膛負壓小汽輪機控制方式有自動，遙控，手動3種方式。

在試驗并機過程中，出現了鍋爐爐膛負壓波動較大的現象，為了避免2種控制方式相互干擾。B、C風機并列試運中，電動引風機C靜葉控制投自動，調整B小汽輪機10%，將轉速控制在3600r/min保持穩定，投入自動，調整靜葉開度平穩增加B小汽輪機的出力，B、C引風機并列運行，調整平穩最大帶至820MW。做單臺B小汽輪機帶最大負荷時，降C風機時，切換風機之間出現搶風的現象，而且爐膛負壓波動較大至+1kPa的左右，經現象判斷負荷較高引起所致，在切換時應保持引風機的靜葉開度，爐膛負壓保持穩定的前提進行，隨將機組負荷降至450MW逐漸減少C電動引風機靜葉開度后爐膛負壓較為穩定。試驗B小汽輪機單側最大出力試驗，帶至最大負荷至530MW，靜葉開度90%，小汽輪機轉速最高4650r/min。切換A小機，試驗A小汽輪機單側最大出力試驗，帶至最大負荷至533MW，靜葉開度92%。小汽輪機轉速最高4661r/min，機組各項指標正常。做引風機靜葉優化控制試驗，在汽動引風機運行情況下，在500、700、900、1000MW負荷下，爐膛負壓自動投入（引風機轉速自動），進行變引風機靜葉開度（100%、90%、80%、70%）的試驗，看不同引風機靜葉開度下的引風機轉速，以找出高效率的引風機靜葉開度（引風機轉速低的工況）。

5 引風機采用汽輪機驅動和電機驅動比較

5.1 引風機采用汽輪機驅動取消了引風機及增壓風機電機，減少6kV電機啟動對廠用電系統沖擊，提高廠用電系統的安全性和穩定性。

5.2 引風機改為由小汽輪機驅動后，廠用電率下降明顯：小汽輪機代替電機驅動引風機，減少大功率電機3臺，減少電動驅動的兩級能量轉換，據同等百萬機組的廠用電數據來看，廠用電率由聯合風機前的4.219%降低至3.103%，降幅達1.116%。國內百萬機組首次采用引風機與增壓風機合并的聯合風機節能優化方案，煙道阻力明顯降低，綜合供電標煤耗降低（0.47-0.90g/kW.h）。

5.3 汽輪機可以方便的實現轉速調節，減少節流損失，小機未采用凝汽器負壓真空系統，采用背壓機組，減少了凝汽器，凝結水泵，軸封供汽等附屬設施的投資。

5.4 將背壓式小機驅動引風機方案存在的問題結合同類電廠工程實際，采用回熱式汽動引風機技術，將小汽輪機的排汽引#6低加，在回收工質的同時，將排汽的熱量回收到熱力循環的工質中，減少冷源損失，從而以提高熱循環效率。

6 結束語

6.1 利用回熱式汽動引風機技術，有效的協調解決機組充分利用機組的回熱系統，減少節流能量損失，提高經濟性。

6.2 取消了鍋爐大功率的引風機及增壓風機電機，降低了廠用電率，增加了上網電量，提高了企業效益。

6.3 采用可調速背壓機代替定速電動機，提高引風機在各種工況下的運行經濟性，從而降低機組的供電煤耗，提高機組的經濟效益。

參考文獻

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