增壓風機增加旁路煙道改造工程

張建科，周立群

(福建華電可門發電有限公司，福州 350512)

0 引言

福建華電可門發電有限公司(以下簡稱可門發電公司)#3機組每臺鍋爐配2臺引風機、1套選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝系統及1套石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(FGD)。#3機組引風機和增壓風機設計裕量較大，在低負荷運行時，風機長時間遠離高效區運行，運行經濟性差，在脫硫系統取消旁路后，若增壓風機故障，勢必會引起主機停機。可門發電公司從運行經濟性、安全性角度考慮，對#3機組增壓風機進行了增加旁路煙道改造。

1 改造前的情況

1.1 鍋爐概況

可門發電公司#3機組為超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，采用單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式，為平衡通風、固態排渣、全鋼懸吊結構Π形鍋爐，是露天布置的燃煤鍋爐。設計煤種為神府煤，校核煤種為晉北煤。鍋爐主要設計參數見表1。

表1 鍋爐主要設計參數

1.2 引風機

鍋爐配2臺AN33e6(V19-1°)引風機，引風機主要參數見表2。引風機電機主要設計參數：形式，鼠籠異步式；型號，YKK900-8；額定功率，3 800 kW；額定電壓，6 000 V；額定電流，442 A；額定頻率，50 Hz；額定負荷時功率因數，0.86；額定轉速，746 r/min；極數，8；額定負荷時效率，96.10%。

表2 引風機主要參數

1.3 增壓風機

#3機組脫硫系統配置1臺AP1-47/22型動葉可調軸流式增壓風機，其電動機型號為YKK900-10W，電動機額定容量為3 200 kW，具體參數見表3。

表3 增壓風機設計參數

2 項目改造

在#3機組增壓風機增加旁路煙道改造工作中，結合現場實際情況，對現有#3機組FGD進行修改。

(1)增壓風機加裝小旁路，小旁路煙氣由主煙道引入，新增小旁路擋板門、增壓風機出口擋板門、膨脹節等設備。

(2)對原有擋板門密封風系統進行改造，將密封風接入新增擋板門密封風接口。

(3)結合現場實際情況，為新增煙氣系統增設平臺扶梯。

2.1 煙氣系統改造

在現有主煙道上新增一個開口，作為新裝增壓風機旁路的煙氣引接口，并增設增壓風機旁路擋板門、增壓風機出口擋板門，以便各工況之間進行切換。煙道留有足夠的直段以便布置儀控測點；吸收塔進口處煙道采用彎頭接入，保證了足夠的煙道截面，且不會對塔進口處氣流流場產生較大影響。

增壓風機旁路運行時，密封風系統需要為FGD入口擋板門、大旁路擋板門、增壓風機出口擋板門提供密封風，共17 250 m3/h。

根據核算，原有密封風系統能夠提供足夠的密封風量。對于擋板門漏煙的問題，則更換了擋板門密封片以獲得足夠的密封性，減少密封風耗量。

2.2 土建部分改造

在#3鍋爐每側原煙道支架、增壓風機支架、主煙道支架之間新增旁路煙道支架，支架采用鋼結構，每臺爐4根鋼柱，跨度為7 400 mm×6 000 mm，柱頂標高12.050 m。鋼支架全部為新建結構，不存在加固改造問題。

每臺爐支架基礎與原有各煙道基礎距離均較近，其中有2根柱基礎與原煙道基礎需做聯合基礎。基礎新增鋼筋與原有鋼筋采用雙面搭接焊。

采用強度等級為C35的鋼筋混凝土，HPB235一級、HRB335二級鋼筋，Q235B鋼材。

2.3 儀控部分改造

在#3機組增壓風機旁路煙道增加測量探頭，取樣管引到原煙氣自動監控系統(CEMS)分析儀上,通過旁路門的開關信號自動實現切換功能，實現對開啟增壓風機旁路運行后的污染物排放監測。

2.4 電氣部分改造

新增增壓風機小旁路擋板門及出口擋板門電源，從對應機組電機控制中心(MCC)段和脫硫保安段2段引接，實現2路供電，保證供電可靠性。

3 經濟性評價

#3機組增壓風機加裝旁路煙道連接工作從2012年9月27日開始，至10月11日結束，歷時15 d，前期開展了相關煙道的制作工作。

3.1 旁路運行試驗

2012年11月20日，可門發電公司開展了增壓風機旁路帶載試驗和增壓風機旁路運行切換至增壓風機主路運行試驗，以評估改造后增壓風機旁路運行的實際情況。#3機組負荷400 MW開啟增壓風機旁路，停運增壓風機，待機組在該負荷工況下穩定運行后，以負荷上升20 MW為一工況逐步增加機組負荷，考慮增壓風機旁路運行的最大帶載能力，試驗至500 MW負荷時由于引風機出現搶風失速傾向終止，降負荷至450 MW后啟動增壓風機運行，并逐步關閉增壓風機旁路擋板門。試驗期間機組相關參數見表4。

表4 試驗期間機組相關參數

3.2 邏輯修改

#3機組增壓風機增加旁路煙道改造后，對運行控制相關邏輯參數進行了修改。

(1)增壓風機入口擋板門(由原煙氣擋板門更名而來)啟閉控制邏輯修改。

(2)增壓風機旁路擋板門啟閉邏輯添加。

(3)增壓風機出口擋板門啟閉邏輯添加。

(4)增壓風機系統啟閉程序及保護邏輯修改。

(5)FGD保護條件邏輯修改。

(6)煙氣系統順控程序修改(包括增壓風機的啟動運行步序、增壓風機出現故障時的切換程序、不啟動增壓風機而運行煙氣系統時的啟動步序)。

(7)分散控制系統(DCS)邏輯修改。

在增壓風機旁路試驗運行期間，增壓風機旁路運行開啟與切換相關過程快速準確，運行人員能夠根據負荷工況等條件迅速做出動作，在異常情況下及時進行調整，說明邏輯修改考慮較為充分，運行控制可靠性較強。

3.3 改造后經濟性評價

由于引風機和增壓風機設計裕度較大，在較低負荷下，引風機和增壓風機均在低效率區運行，增壓風機旁路運行時，一方面增壓風機停運可以節約電耗，另一方面，引風機更接近高效點運行，提高了引風機效率。

此次試驗中，在400 MW負荷工況下，增壓風機運行時，引風機A和引風機B電流分別為91 A和92 A，增壓風機電流為164 A；增壓風機運行切換至旁路運行時，引風機A和引風機B電流分別為106 A和108 A，增壓風機電流為0 A。相對增壓風機運行，旁路運行時3臺風機總電流下降了約133 A，電耗下降了約967 kW·h。

在450 MW負荷工況下，增壓風機旁路運行時，引風機A和引風機B電流分別為148.5 A和147.5 A，增壓風機電流為0；旁路運行切換至增壓風機運行時，引風機A和引風機B電流都為119 A，增壓風機電流為179 A。相對增壓風機運行，旁路運行時3臺風機總電流下降了約121 A，則電耗下降了約880 kW·h。由于400 MW負荷工況下FGD為2臺循環泵運行，而450 MW負荷工況下FGD開始啟動3臺循環泵運行，引風機出力進一步增加，與400 MW工況相比，電耗有所下降。

由此可見，在中低負荷工況下，#3機組增壓風機旁路運行有較為明顯的節電效果。

#3機組近3年的負荷統計見表5。可以看出，機組負荷率分別為76.45%，84.02%和67.90%，機組在低于460 MW(76.67%負荷率)下運行時間較長。

表5 #3機組近3年來的負荷統計

機組在低于460 MW負荷下即可啟動增壓風機旁路運行模式，扣除增加旁路煙道后增加的電加熱及電動執行機構增加的功率，停運增壓風機按每小時節電800 kW·h計，每年停運增壓風機運行小時數保守按4 000 h計，則年節約廠用電為800×4 000=3.2×106(kW·h)，電價按上網電價0.45元/(kW·h)計，則每年可降低成本3.2×106×0.45÷10 000=144(萬元)。此部分費用還未考慮不設增壓風機旁路運行時，由于增壓風機故障而造成的啟停機及檢修費用。該項目總投資485萬元，運行時每年節約144萬元，則收回投資年限為485÷144=3.4(年)。

3.4 改造后安全性評價

根據中國華電集團公司脫硫實時監管系統統計，增壓風機是脫硫系統中僅次于煙氣換熱器(GGH)的第2大故障點，其故障率占總故障率30%以上。

可門發電公司#3機組脫硫系統未設置GGH，原設計帶脫硫煙道旁路的情況下僅設計1臺3 200 kW的增壓風機，增壓風機成為脫硫系統中最大故障點，在脫硫旁路煙道取消后，脫硫系統一躍成為第4大主機，單臺增壓風機運行的可靠性直接影響整臺機組的安全。增壓風機增加旁路煙道后，可有效減少系統故障點，在增壓風機故障發生時及時隔離增壓風機系統，適當降低負荷，進入旁路運行模式，實現“不停主機、隔離檢修增壓風機”，保證機組運行安全。同時，可以節省增壓風機故障導致的停機和啟機費用。

4 結論

可門發電公司#3機組通過增壓風機增加旁路煙道改造工程，經過旁路運行試驗，達到了機組安全、經濟運行預期目標，可為同類型機組增壓風機旁路系統改造提供參考。

(1)增壓風機增加旁路煙道，通過增壓風機運行和旁路運行試驗，可得知在負荷低于460 MW以下旁路運行，經濟效果、節能效果明顯。

(2)增壓風機作為第4大主機，其運行安全關系機組運行安全，增壓風機旁路切換由值長統一調度，保證機組安全。

(3)增壓風機增壓旁路后，邏輯修改、快速降負荷(RB)等通過啟機前及帶負荷后驗證，準確可靠。

參考文獻：

[1]華東六省一市電機工程(電力)學會.600 MW火力發電機組培訓教材:鍋爐設備及系統[M].北京：中國電力出版社，2000.