330MW CFB鍋爐超低排放改造引風機選型研究

孟洛偉

（宜昌東陽光火力發電有限公司，湖北 宜都 443300）

宜昌東陽光火力發電有限公司2×330MW循環流化床機組分別于2009年11月、2010年4月投入商業化運行，鍋爐煙氣處理采用爐內石灰石脫硫+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能改造工作方案》(環發【2015】164號)，宜昌東陽光火力發電有限公司于2018年10月開始進行超低排放改造，本次改造采用爐內石灰石脫硫+煙氣循環流化床法脫硫+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系統參數即引風機選型依據及同類型工程改造后煙風系統參數的分析；進行了維持電機功率不變的情況下引風機選型的研究。并將研究結果實施于改造的過程中，經過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整特性及安全裕量。

1 系統概述

宜昌東陽光火力發電有限公司2×330MW發電機組鍋爐采用東方鍋爐自主研發的DG1100/17.4-Ⅱ1型循環流化床鍋爐。燃料與石灰石分別從前墻給煤機與后墻回料腿給入爐膛，在一次風作用下與爐膛物料混合流化，與前后墻上下二次風分級補充風量作用下，實現低溫分級燃燒，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，進入旋風分離器，被分離器捕集下來的灰以及未反應完全的石灰石，通過分離器下部的回料器送回爐膛實現循環燃燒。在分離器的入口布置SNCR噴槍，噴入氨水與NOX反應生成氮氣與水，進一步消除NOX。通過旋風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，而后煙氣流經省煤器、空氣預熱器后再進入除塵器，最后由引風機抽進煙囪，排入大氣。見圖1為改造前鍋爐煙風系統示意圖。

圖1 改造前鍋爐煙風系統示意圖

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

圖2 改造后鍋爐煙風系統示意圖

2 改造前煙風系統及引風機參數分析

2.1 超低排放改造前鍋爐煙風系統參數分析

煙氣系統BMCR工況設計參數與實測參數見表1。

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

表1 改造前煙氣系統參數對比表

2.2 引風機設計參數分析

鍋爐配有2臺的RJ60-DW3050F型雙吸離心式引風機；引風機配套電動機為湘潭電機生產的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。通過變頻器來調整電機的頻率，從而調節風機轉速，以改變風機的性能，單臺引風機設計參數見表2。

表2 引風機設計參數表

通過表2與表1數據比較，可以看出，引風機全壓升設計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。表明原引風機選型裕度偏大。

3 超低排放改造煙風系統及引風機參數變化情況分析

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

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

比如，已改造完成的同類型工程中：改造后設計BMCR工況引風機全壓為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。按此選擇風機、電動機、油站、變頻器、電纜都需進行更換，風機、電機基座都需進行改造，廠用電、高廠變系統定值需重新核算，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 煙氣系統及引風機參數變化

4 超低排放改造引風機參數選擇分析研究

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

表4 改造后風機選型參數

該參數下，風機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《大中型火力發電廠設計規范》（GB50660-2001）的設計要求。通過引風機選型進行了謹慎的核實和計算，改造后，風機型號改變為RJ48－DW3020F，保持電動機功率不變，避免引起其他系統的改造，符合風機的選型要求。

在超低排放改造后，煙氣系統參數基本與運行預計符合，鍋爐BMCR工況下，引風機變頻器在40Hz左右運行。在1年多的運行時間里，經歷鍋爐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 結語

鍋爐在進行超低排放改造過程中，應認真核算鍋爐實際運行BMCR工況煙氣系統參數及原引風機選型參數，與改造后預計的煙風系統參數進行比較分析，從而精準地對超低排放改造中引風機進行選型。宜昌東陽光火力發電有限公司在超低排放改造過程中，在滿足設計前提的基礎上，僅對引風機本體進行改造，保持了電動機功率不變，從而避免引風機配套電機、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。