1000MW超超臨界鍋爐單側(cè)送引風(fēng)機(jī)運(yùn)行可行性研究

夏汨羅 殷浩 葉江海 杜洪利 李曉明 王海峰

摘要：介紹了某公司為解決機(jī)組低負(fù)荷階段輔機(jī)電耗高的問(wèn)題，在鍋爐低負(fù)荷階段實(shí)施的單側(cè)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行方案，通過(guò)具體的經(jīng)濟(jì)性分析和安全性分析，并對(duì)單側(cè)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行可能造成的影響進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及探討，最終證明了單側(cè)送風(fēng)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中是可行和安全的。通過(guò)實(shí)踐證明，和雙側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行相比可以明顯減少用電量。進(jìn)而取得良好節(jié)電效果及經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：超超臨界；單側(cè)送風(fēng)機(jī)；低負(fù)荷；廠用電

中圖分類(lèi)號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）04（b）-0000-00

0引言

目前1000MW級(jí)超超臨界機(jī)組已在我國(guó)發(fā)電行業(yè)大量普及，隨著國(guó)家政策和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，大部分百萬(wàn)機(jī)組的調(diào)峰力度都很大，最低穩(wěn)燃負(fù)荷一般為500MW，而且持續(xù)時(shí)間6小時(shí)/天左右。機(jī)組低負(fù)荷時(shí)段廠用電偏高，嚴(yán)重影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效率。為了節(jié)省廠用電，尋找節(jié)支增收的新途徑，積極開(kāi)展研究和實(shí)施單風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行非常必要。本公司根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，探討在鍋爐低負(fù)荷階段實(shí)施單側(cè)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式，節(jié)約了廠用電，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1概述

平頂山發(fā)電分公司兩臺(tái)1000MW燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐是東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司制造的 DG3000/26.15-∏1 型超超臨界變壓直流鍋爐，一次中間再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)∏型鍋爐。鍋爐主要輔機(jī)配備為2臺(tái)引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)送風(fēng)機(jī)、2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、6臺(tái)磨煤機(jī)。機(jī)組額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，2臺(tái)引、送、一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，以滿足鍋爐各項(xiàng)風(fēng)、粉輸送和燃燒的需求。根據(jù)公司機(jī)組RB試驗(yàn)結(jié)果，單臺(tái)送風(fēng)機(jī)出力滿足700MW，單臺(tái)引風(fēng)機(jī)出力滿足500MW左右。機(jī)組負(fù)荷小于700 MW時(shí)，由于投入的燃料較少，爐膛溫度低，鍋爐需要風(fēng)量較少，單臺(tái)送風(fēng)機(jī)出力完全可以滿足低負(fù)荷運(yùn)行的要求。這種情況下采用鍋爐一臺(tái)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行。既能有效降低電耗，又能滿足鍋爐燃燒風(fēng)量要求，減少了自用電的消耗。但是單側(cè)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)引起鍋爐兩側(cè)的煙溫產(chǎn)生偏差。對(duì)此，運(yùn)行人員反復(fù)調(diào)整試驗(yàn)，不斷總結(jié)，掌握了一套行之有效的調(diào)整方法，為機(jī)組單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)故障或機(jī)組減負(fù)荷情況下處理異常積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2平頂山發(fā)電分公司#2機(jī)組風(fēng)煙系統(tǒng)簡(jiǎn)介

鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)是指連續(xù)不斷的給鍋爐燃料燃燒提供所需的空氣量，并按要求分配風(fēng)量送到爐膛，同時(shí)使生成的含塵煙氣流經(jīng)各受熱面及電除塵和脫硫脫硝裝置，最終排至大氣。平頂山發(fā)電分公司風(fēng)煙系統(tǒng)按平衡通風(fēng)設(shè)計(jì)，其平衡點(diǎn)發(fā)生在爐膛中，因此空氣側(cè)正壓運(yùn)行，煙氣側(cè)負(fù)壓運(yùn)行，不僅使?fàn)t膛和風(fēng)道的漏風(fēng)量不會(huì)太大，而且保證了較高的經(jīng)濟(jì)性。

二次風(fēng)系統(tǒng)供給燃燒所需的空氣，設(shè)有2臺(tái)50%容量的動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，在出口設(shè)聯(lián)絡(luò)管，在入口設(shè)熱風(fēng)再循環(huán)，為使兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)出口壓力平衡和當(dāng)環(huán)境溫度低時(shí)提高入口風(fēng)溫，從而防止空預(yù)器冷端積灰和腐蝕。

煙氣系統(tǒng)是將爐膛中產(chǎn)生的煙氣抽走，經(jīng)尾部受熱面、空預(yù)器、電除塵器、脫硫塔經(jīng)煙囪排向大氣，設(shè)有2臺(tái)50%容量的動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)。

風(fēng)煙系統(tǒng)主要由下列設(shè)備組成：1）2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)，2）2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)，3）2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)，4）兩臺(tái)容克式三分倉(cāng)空預(yù)器，5）兩臺(tái)靜電除塵器，6）兩臺(tái)密封風(fēng)機(jī)，7）前后墻對(duì)沖低氮燃燒器及二次風(fēng)箱。

3鍋爐低負(fù)荷單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行方案探討

（1） 機(jī)組降負(fù)荷至700MW以下，制粉系統(tǒng)減至4臺(tái)磨運(yùn)行，鍋爐燃燒穩(wěn)定，風(fēng)煙系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行正常時(shí)，安排實(shí)施機(jī)組單側(cè)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行。運(yùn)行方式為單側(cè)送風(fēng)機(jī)、雙側(cè)引風(fēng)機(jī)。

（2） 停止單側(cè)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行前，相應(yīng)調(diào)整各一次風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的出力，將兩側(cè)煙溫偏差控制在合適的范圍。

（3） 單側(cè)送風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，運(yùn)行側(cè)送風(fēng)機(jī)電流大幅度波動(dòng)時(shí)及時(shí)調(diào)整至穩(wěn)定狀態(tài)后重新并入停運(yùn)風(fēng)機(jī)，過(guò)程中注意氧量和負(fù)壓的調(diào)節(jié)符合要求。

（4） 單側(cè)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行期間，運(yùn)行的引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)立即啟動(dòng)相應(yīng)停運(yùn)的風(fēng)機(jī)，恢復(fù)雙側(cè)運(yùn)行。

（5） 單側(cè)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行期間，加強(qiáng)監(jiān)視對(duì)排煙溫度和空預(yù)器電流，如有異常，及時(shí)恢復(fù)雙側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

（6） 值長(zhǎng)根據(jù)總負(fù)荷情況，合理安排各機(jī)組負(fù)荷分配，盡量滿足相關(guān)機(jī)組單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

（7） 機(jī)組加負(fù)荷超過(guò)650MW且系統(tǒng)負(fù)荷時(shí)，投入停運(yùn)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行，恢復(fù)雙側(cè)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

（8）運(yùn)行側(cè)送風(fēng)機(jī)發(fā)生異常跳閘時(shí)，按MFT處理。

4單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行存在的問(wèn)題和分析

1）鍋爐單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)鍋爐兩側(cè)各段受熱面會(huì)產(chǎn)生煙溫偏差，導(dǎo)致鍋爐兩側(cè)的蒸汽溫度產(chǎn)生偏差。單臺(tái)風(fēng)機(jī)停運(yùn)，運(yùn)行側(cè)風(fēng)機(jī)的煙溫比停運(yùn)側(cè)風(fēng)機(jī)高。這是由于爐膛產(chǎn)生的高溫?zé)煔獗贿\(yùn)行側(cè)的風(fēng)機(jī)抽走，在運(yùn)行側(cè)的煙道內(nèi)流通大量煙氣，并且流速高，使其煙溫升高，與管內(nèi)蒸汽產(chǎn)生較強(qiáng)烈的熱交換，使蒸汽溫度升高。而另一側(cè)由于引、送風(fēng)機(jī)停運(yùn)，煙氣流速低，造成輔機(jī)停運(yùn)側(cè)的蒸汽溫度低， 鍋爐兩側(cè)的蒸汽形成溫差。

2） 當(dāng)風(fēng)機(jī)單側(cè)運(yùn)行時(shí)可能導(dǎo)致空預(yù)器停轉(zhuǎn)，空預(yù)器失去風(fēng)的冷卻，空預(yù)器熱端會(huì)發(fā)生膨脹，使動(dòng)靜部分發(fā)生摩擦，表現(xiàn)為空預(yù)器電流周期性擺動(dòng)，嚴(yán)重情況下將導(dǎo)致空預(yù)器停轉(zhuǎn)，機(jī)組將停運(yùn)以消除故障。

3）當(dāng)風(fēng)機(jī)單側(cè)運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致一次風(fēng)溫降低，導(dǎo)致停運(yùn)側(cè)的熱一次風(fēng)溫迅速降低，制粉系統(tǒng)的熱風(fēng)溫度迅速降低，將導(dǎo)致磨煤機(jī)干燥出力嚴(yán)重不足，從而導(dǎo)致該制粉系統(tǒng)出力下降，嚴(yán)重時(shí)將造成磨煤機(jī)堵煤等問(wèn)題。

4）當(dāng)風(fēng)機(jī)單側(cè)運(yùn)行時(shí)可能造成送風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn)，一方面熱風(fēng)倒流入風(fēng)機(jī)內(nèi)部會(huì)造成設(shè)備損壞，另一方面給風(fēng)機(jī)的恢復(fù)啟動(dòng)制造了障礙。

5）運(yùn)行側(cè)引風(fēng)機(jī)可能導(dǎo)致電流超限，由于除送風(fēng)機(jī)外，其他向爐膛送風(fēng)的設(shè)備并沒(méi)有停運(yùn)，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行側(cè)的引風(fēng)機(jī)工況將非常接近額定工況，如果鍋爐負(fù)壓出現(xiàn)波動(dòng)的情況下，風(fēng)機(jī)將出現(xiàn)超電流運(yùn)行，威脅設(shè)備安全。

6）在風(fēng)機(jī)停運(yùn)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)失速，由于停運(yùn)側(cè)的動(dòng)葉不斷關(guān)小，兩側(cè)風(fēng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)極大的不平衡，停運(yùn)的的風(fēng)機(jī)可能由于出口阻力的增大而進(jìn)入失速區(qū)，從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)失速。

5 應(yīng)用情況

2015年11月和2016年1月在機(jī)組運(yùn)行時(shí)分別采用了單側(cè)送風(fēng)機(jī)雙側(cè)引風(fēng)機(jī)和單側(cè)引風(fēng)機(jī)雙側(cè)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)機(jī)組單風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出在低負(fù)荷區(qū)間運(yùn)行時(shí)由于引風(fēng)機(jī)特性曲線限定單引風(fēng)機(jī)雙側(cè)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行的方式，并不能減少引風(fēng)機(jī)電流和，其經(jīng)濟(jì)節(jié)能情況就不細(xì)做分析了。單送風(fēng)機(jī)雙側(cè)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行則可以節(jié)省大量電量，這些是顯而易見(jiàn)的。

6機(jī)組低負(fù)荷單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

低負(fù)荷單側(cè)送風(fēng)機(jī)雙側(cè)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的電量如下：

A引風(fēng)機(jī)：209 A

電量W=1.732×U×I×COSp×h=1.732×10×209×0.8×l=2895.904 kW·h

B引風(fēng)機(jī)：211 A

電量W=1.732×U×I X COSp×h=1.732×10 × 211×0.8×l=2923.616 kW·h

A送風(fēng)機(jī)：74 A

電量W=1.732 X U×I X COSp×h=1.732×10×74×0.8×l=1025.344 kW·h

總電量為6844.864 kW·h

低負(fù)荷雙側(cè)送引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的電量如下：

A引風(fēng)機(jī)：220 A

電量W=1.732×U×I×COSp×h=1.732×10×220×0.8×l=3048.32 kW·h

B引風(fēng)機(jī)：212 A

電量W=1.732×U×I × COSp×h=1.732×10 ×212×0.8×l=2937.472 kW·h

A送風(fēng)機(jī)：54 A

電量W=1.732 X U×I × COSp×h=1.732×10×54×0.8×l=748.224 kW·h

B送風(fēng)機(jī)：57 A

電量W=1.732 × U×I× COSp×h=1.732×10×57×0.8×l=789.792 kW·h

總電量為7523.748 kW·h

通過(guò)以上計(jì)算得知，在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，單側(cè)送風(fēng)機(jī)雙側(cè)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的電量為6844.864 kW·h，低負(fù)荷雙側(cè)送引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的電量為7523.748 kW·h。每小時(shí)可節(jié)約電量678.944kW·h，按0.35元/ kW·h計(jì)算，6小時(shí)可節(jié)約1425.78元，全年可節(jié)約52萬(wàn)元左右。

7.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析探討可知，公司兩臺(tái)1000MW機(jī)組鍋爐低負(fù)荷階段運(yùn)行時(shí)采用單側(cè)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行，在保證機(jī)組安全、可靠、長(zhǎng)周期、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提下，降低了廠用電，節(jié)約了能源，提高了公司的經(jīng)濟(jì)效益，該運(yùn)行方式值得推薦。

參考文獻(xiàn)

【1】《1000MW集控運(yùn)行規(guī)程》，殷浩等。

【2】《風(fēng)機(jī)單側(cè)運(yùn)行的管理及安全性分析》，王占波等，萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)。

【3】《泵與風(fēng)機(jī)（第三版）》，郭立君等，中國(guó)電力出版社。

【4】《電站風(fēng)機(jī)改造與可靠性分析》，劉家鈺，中國(guó)電力出版社。

作者簡(jiǎn)介

夏汨羅（1980---）男，河南人，大學(xué)本科，工程師，從事集控運(yùn)行工作。

殷浩（1978---）男，河南人，大學(xué)本科技師，助理工程師，從事集控運(yùn)行工作。

葉江海（1976---）男，河南人，大學(xué)本科，工程師，從事集控運(yùn)行工作。

杜洪利（1982---）男，河南人，大學(xué)本科，工程師，從事集控運(yùn)行工作。

李曉明（1985---）男，吉林人，大學(xué)本科，助理工程師，從事集控運(yùn)行工作。

王海峰（1986---）男，河南人，大學(xué)本科，助理工程師，從事集控運(yùn)行工作。