330MW CFB鍋爐超低排放改造引風(fēng)機選型研究

孟洛偉

（宜昌東陽光火力發(fā)電有限公司，湖北 宜都 443300）

宜昌東陽光火力發(fā)電有限公司2×330MW循環(huán)流化床機組分別于2009年11月、2010年4月投入商業(yè)化運行，鍋爐煙氣處理采用爐內(nèi)石灰石脫硫+SNCR脫硝+超細布袋除塵器除塵工藝，煙氣排放指標為SO2≤200mg/m3,NOX≤200mg/m3,粉塵≤30mg/m3，僅能達到《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2011合格排放標準。按照《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》(環(huán)發(fā)【2015】164號)，宜昌東陽光火力發(fā)電有限公司于2018年10月開始進行超低排放改造，本次改造采用爐內(nèi)石灰石脫硫+煙氣循環(huán)流化床法脫硫+SNCR脫硝+COA輔助脫硝+超細布袋除塵器除塵工藝路線，煙氣排放目標達到“超低排放”的指標要求，為SO2≤35mg/m3,NOX≤50mg/m3,粉 塵≤5mg/m3。1#、2#鍋 爐分別于2019年6月、9月改造完成并投入運行。在改造方案研究過程中，我們對改造前鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)即引風(fēng)機選型依據(jù)及同類型工程改造后煙風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)的分析；進行了維持電機功率不變的情況下引風(fēng)機選型的研究。并將研究結(jié)果實施于改造的過程中，經(jīng)過1年多2臺機組各類工況（如鍋爐BMCR工況運行、鍋爐爆管等）的驗證，滿足機組各類負荷的調(diào)整特性及安全裕量。

1 系統(tǒng)概述

宜昌東陽光火力發(fā)電有限公司2×330MW發(fā)電機組鍋爐采用東方鍋爐自主研發(fā)的DG1100/17.4-Ⅱ1型循環(huán)流化床鍋爐。燃料與石灰石分別從前墻給煤機與后墻回料腿給入爐膛，在一次風(fēng)作用下與爐膛物料混合流化，與前后墻上下二次風(fēng)分級補充風(fēng)量作用下，實現(xiàn)低溫分級燃燒，降低氮氧化物NOX的生成，同時，石灰石高溫分解成CaO與燃料燃燒生成的SO2反應(yīng)形成CaSO4，從而達到脫除SO2的作用。煙氣及其攜帶的固體粒子離開爐膛，進入旋風(fēng)分離器，被分離器捕集下來的灰以及未反應(yīng)完全的石灰石，通過分離器下部的回料器送回爐膛實現(xiàn)循環(huán)燃燒。在分離器的入口布置SNCR噴槍，噴入氨水與NOX反應(yīng)生成氮氣與水，進一步消除NOX。通過旋風(fēng)分離器中心筒的煙氣由分離器出口煙道引至尾部豎井煙道，從前包墻及中間包墻上部的煙窗進入前后煙道并向下流動，沖刷布置其中的水平對流受熱面管組，將熱量傳遞給受熱面，而后煙氣流經(jīng)省煤器、空氣預(yù)熱器后再進入除塵器，最后由引風(fēng)機抽進煙囪，排入大氣。見圖1為改造前鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)示意圖。

圖1 改造前鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)示意圖

本次超低排放煙風(fēng)系統(tǒng)改造的范圍包括新增半干法脫硫吸收塔、旋轉(zhuǎn)噴吹布袋除塵器、COA亞氯酸鈉脫硝系統(tǒng)，將原有布袋除塵器改造為重力沉降預(yù)除塵器以及引風(fēng)機以及配套的生、消石灰系統(tǒng)及附屬輔機，電氣系統(tǒng)的改造。改造后，鍋爐煙氣系統(tǒng)示意圖見圖2。

圖2 改造后鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)示意圖

2 改造前煙風(fēng)系統(tǒng)及引風(fēng)機參數(shù)分析

2.1 超低排放改造前鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)分析

煙氣系統(tǒng)BMCR工況設(shè)計參數(shù)與實測參數(shù)見表1。

通過表1可以看出，鍋爐引風(fēng)機全壓升及入口工況煙氣流量在BMCR工況下，設(shè)計值分別是實測值的1.24倍與1.02倍。

表1 改造前煙氣系統(tǒng)參數(shù)對比表

2.2 引風(fēng)機設(shè)計參數(shù)分析

鍋爐配有2臺的RJ60-DW3050F型雙吸離心式引風(fēng)機；引風(fēng)機配套電動機為湘潭電機生產(chǎn)的YKK900-6型電動機，功率為3500kW，配套變頻器輸入功率為3750kW,輸出功率為3500kW。通過變頻器來調(diào)整電機的頻率，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，以改變風(fēng)機的性能，單臺引風(fēng)機設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 引風(fēng)機設(shè)計參數(shù)表

通過表2與表1數(shù)據(jù)比較，可以看出，引風(fēng)機全壓升設(shè)計TB工況是實測BMCR工況的1.69倍。TB工況煙氣量是實測BMCR工況的1.37倍。表明原引風(fēng)機選型裕度偏大。

3 超低排放改造煙風(fēng)系統(tǒng)及引風(fēng)機參數(shù)變化情況分析

超低排放改造煙氣系統(tǒng)變化較大，主要阻力變化為新增脫硫吸收塔、除塵器以及相應(yīng)的煙道改造，將原有布袋除塵器改造為重力沉降預(yù)除塵器。煙氣量的增加主要為新增系統(tǒng)的漏風(fēng)及噴吹、流化風(fēng)量輸入。煙氣系統(tǒng)及引風(fēng)機參數(shù)變化見表3煙氣系統(tǒng)及引風(fēng)機參數(shù)變化。

在許多超低排飯改造工程項目中，已考慮原引風(fēng)機的裕量，在引風(fēng)機選型中僅考慮煙氣阻力的變化情況，而不去復(fù)核實際BMCR運行工況各項煙氣量、系統(tǒng)阻力參數(shù)及原風(fēng)機的選型依據(jù)。

比如，已改造完成的同類型工程中：改造后設(shè)計BMCR工況引風(fēng)機全壓為8395Pa,TB工況選擇8395×1.25=10493Pa，入口體積流量選擇維持不變，即1117440m3/h，按此計算，風(fēng)機軸功率在3748kW，電機功率在4123kW左右。電機功率選配4200kW以上。按此選擇風(fēng)機、電動機、油站、變頻器、電纜都需進行更換，風(fēng)機、電機基座都需進行改造，廠用電、高廠變系統(tǒng)定值需重新核算，來決定是否需要改造。

但通過表3可以看出，這樣的選型不太嚴謹。

表3 煙氣系統(tǒng)及引風(fēng)機參數(shù)變化

4 超低排放改造引風(fēng)機參數(shù)選擇分析研究

通過對煙氣系統(tǒng)及引風(fēng)機參數(shù)可能發(fā)生的變化，我們選擇改造設(shè)計與運行預(yù)計壓頭的平均值為本次引風(fēng)機選型的BMCR工況壓頭參數(shù)，流量為仍選用改造設(shè)計的煙氣流量。把BMCR壓頭的1.2倍作為TB工況的風(fēng)機全壓，煙氣溫度裕度加15℃，考慮系統(tǒng)漏風(fēng)的特殊情況，把BMCR流量的1.3倍作為TB工況的風(fēng)機流量。如下表4改造后風(fēng)機選型參數(shù)。

表4 改造后風(fēng)機選型參數(shù)

該參數(shù)下，風(fēng)機BMCR工況下軸功率在2082kW，TB工況下軸功率在3047kW，原電機功率在3500kW，是軸功率的1.15倍。滿足《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》（GB50660-2001）的設(shè)計要求。通過引風(fēng)機選型進行了謹慎的核實和計算，改造后，風(fēng)機型號改變?yōu)镽J48－DW3020F，保持電動機功率不變，避免引起其他系統(tǒng)的改造，符合風(fēng)機的選型要求。

在超低排放改造后，煙氣系統(tǒng)參數(shù)基本與運行預(yù)計符合，鍋爐BMCR工況下，引風(fēng)機變頻器在40Hz左右運行。在1年多的運行時間里，經(jīng)歷鍋爐BMCR試驗測試及鍋爐爆管泄漏事故工況檢驗，滿足鍋爐各類工況運行。

5 結(jié)語

鍋爐在進行超低排放改造過程中，應(yīng)認真核算鍋爐實際運行BMCR工況煙氣系統(tǒng)參數(shù)及原引風(fēng)機選型參數(shù)，與改造后預(yù)計的煙風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)進行比較分析，從而精準地對超低排放改造中引風(fēng)機進行選型。宜昌東陽光火力發(fā)電有限公司在超低排放改造過程中，在滿足設(shè)計前提的基礎(chǔ)上，僅對引風(fēng)機本體進行改造，保持了電動機功率不變，從而避免引風(fēng)機配套電機、電纜、變頻器、油站、基座的更換與改造，2臺鍋爐4臺引風(fēng)機減少改造投資近千萬元，對同類型項目有一定的借鑒意義。