某電廠300MW火電機(jī)組“引增合一”改造研究

董金錄，劉斌，杜亮

（華電青島發(fā)電有限公司，山東青島 266100）

某電廠300MW火電機(jī)組“引增合一”改造研究

董金錄，劉斌，杜亮

（華電青島發(fā)電有限公司，山東青島 266100）

某電廠300MW火電機(jī)組超低排放改造后，引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行方式不能滿足使用要求，因此進(jìn)行“引增合一”改造。文章采用熱態(tài)試驗(yàn)及性能曲線對運(yùn)行現(xiàn)狀及風(fēng)煙系統(tǒng)阻力進(jìn)行分析，確定“引增合一”改造方案。取消增壓風(fēng)機(jī)后，不僅新引風(fēng)機(jī)綜合效率將得到較大提高，而且有利于機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

超低排放；熱態(tài)試驗(yàn)；性能曲線；引增合一

1 機(jī)組簡介

該電廠300MW火電機(jī)組鍋爐采用2015 t／h亞臨界參數(shù)、中間再熱控制循環(huán)、單爐膛、燃煤汽包爐，風(fēng)機(jī)煙系統(tǒng)運(yùn)行方式為2臺(tái)引風(fēng)機(jī)與1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行。2臺(tái)引風(fēng)機(jī)為YA15036-8Z靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)為RAF37.5-20-1型動(dòng)葉可調(diào)軸流式脫硫風(fēng)機(jī)。

2 “引增合一”改造的必要性

2.1 目前引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行情況

機(jī)組風(fēng)煙系統(tǒng)目前運(yùn)行方式為引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行，為達(dá)到機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，在電廠實(shí)際運(yùn)行中曾嘗試采用在機(jī)組中低負(fù)荷工況時(shí)引風(fēng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)行，停運(yùn)旁路增壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式，但實(shí)際運(yùn)行操作中由于目前引風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的失速裕量較小，在停運(yùn)增壓風(fēng)機(jī)時(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)阻力波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致2臺(tái)引風(fēng)機(jī)發(fā)生失速搶風(fēng)的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行［1］。

2.2 超低排放改造對引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的影響

隨著國家最新環(huán)保政策的出臺(tái)，電廠計(jì)劃對機(jī)組進(jìn)行超低排放環(huán)保改造。經(jīng)環(huán)保科研單位設(shè)計(jì)，需對現(xiàn)有脫硝系統(tǒng)增加備用層改造，增加濕式除塵器改造，這直接影響現(xiàn)有系統(tǒng)的狀態(tài)。依據(jù)超低排放科研單位的資料，本次環(huán)保改造技術(shù)路線為：選擇性催化還原（SCR）脫銷提效改造+濕式除塵器改造。

（1）SCR脫硝提效增容改造阻力修正：電廠已安裝脫硝裝置，本次改造計(jì)劃增加一層催化劑，系統(tǒng)阻力增加200Pa。

（2）增加濕式除塵器改造：在脫硫二級(jí)塔出口增加濕式除塵器，設(shè)計(jì)系統(tǒng)阻力增加500Pa。

因此，從運(yùn)行方式上講，超低排放環(huán)保改造時(shí)，新的引風(fēng)機(jī)需采用引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)二合一（以下簡稱“引增合一”）方式運(yùn)行。

2.3 從機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)方面的分析

（1）取消了增壓風(fēng)機(jī)，減少了大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行，從而減小了故障點(diǎn)，可提高機(jī)組運(yùn)行安全性。同時(shí)也減少了設(shè)備維護(hù)工作量和維修費(fèi)用。

（2）該機(jī)組只配1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)，2臺(tái)引風(fēng)機(jī)。當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，會(huì)增加機(jī)組非停的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)施“引增合一”改造后，即便有1臺(tái)引風(fēng)機(jī)故障停運(yùn)，仍可單臺(tái)引風(fēng)機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行，可避免機(jī)組停運(yùn)。提高了機(jī)組運(yùn)行的安全、可靠性，同時(shí)也提升了經(jīng)濟(jì)性。

（3）“引增合一”后系統(tǒng)能耗降低，引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)合一，取消增壓風(fēng)機(jī)后，新“引增合一”引風(fēng)機(jī)的綜合效率得到較大提高，從而降低風(fēng)機(jī)耗電量，降低廠用電率［2］。

3 引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀分析

3.1 引風(fēng)機(jī)的熱態(tài)試驗(yàn)

熱態(tài)試驗(yàn)分為2個(gè)工況負(fù)荷進(jìn)行：工況I為負(fù)荷260MW，鍋爐蒸發(fā)量為955 t／h；工況II為負(fù)荷220MW，鍋爐蒸發(fā)量為748 t／h。

2個(gè)工況下熱態(tài)試驗(yàn)鍋爐本體主要運(yùn)行參數(shù)見表1，引風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)煙氣系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)見表2。

表1 引風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)爐側(cè)主參數(shù)

表2 引風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)煙氣系統(tǒng)參數(shù)

工況Ⅰ，Ⅱ條件下引風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)詳細(xì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果見表3、表4。

3.2 增壓風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)

熱態(tài)試驗(yàn)同樣分為2個(gè)工況負(fù)荷進(jìn)行：其中工況Ⅰ負(fù)荷為260MW，鍋爐蒸發(fā)量955 t／h；工況Ⅱ負(fù)荷為220MW，鍋爐蒸發(fā)量為748 t／h。

表5為2個(gè)工況條件下增壓風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)的計(jì)算分析。

表3 引風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果（工況I）

表4 引風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果（工況Ⅱ）

表5 增壓風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)結(jié)果

實(shí)測的增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)在其性能曲線上的位置如圖1所示。從圖1可以看出，增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行在其較高效率區(qū)域內(nèi)，增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。

圖1 增壓風(fēng)機(jī)性能曲線及熱態(tài)運(yùn)行點(diǎn)的位置

3.3 風(fēng)煙系統(tǒng)阻力情況分析

試驗(yàn)期間選擇大負(fù)荷工況I（鍋爐蒸發(fā)量955 t／h）對系統(tǒng)沿程靜壓進(jìn)行了測量，結(jié)果見表6。

表6 煙氣系統(tǒng)沿程測量壓力Pa

由表6可看出：（1）脫硝系統(tǒng)A側(cè)阻力為528 Pa，B側(cè)阻力為484Pa，考慮到脫硝系統(tǒng)加裝了二層催化劑，設(shè)備阻力正常，空預(yù)器A側(cè)阻力為1 448 Pa，B側(cè)阻力為1463Pa；（2）試驗(yàn)期間電袋除塵器系統(tǒng)A側(cè)阻力888Pa，B側(cè)阻力為925Pa，系統(tǒng)阻力正常；（3）引風(fēng)機(jī)出口至增壓風(fēng)機(jī)入口煙道的差壓為494 Pa，屬于正常阻力值范圍；（4）脫硫吸收塔阻力為2800Pa，脫硫吸收塔阻力在正常范圍內(nèi)。

4 “引增合一”改造方案

4.1 “新引風(fēng)機(jī)”入口流量的確定

環(huán)保改造后，以煙氣系統(tǒng)總的標(biāo)況流量1238176m3／h為基礎(chǔ)，綜合機(jī)組進(jìn)行超低排放改造后，脫硝系統(tǒng)增加備用層催化劑，引風(fēng)機(jī)前的系統(tǒng)阻力增加，風(fēng)機(jī)入口靜壓降低；經(jīng)計(jì)算得在鍋爐最大連續(xù)出力（BMCR）工況時(shí)，引風(fēng)機(jī)入口密度變?yōu)?.854 kg／m3，單臺(tái)引風(fēng)機(jī)入口處的煙氣流量為267.5m3／s。

綜合考慮系統(tǒng)漏風(fēng)與煤質(zhì)變化的因素，風(fēng)機(jī)選型（TB）工況裕量在BMCR工況參數(shù)上取10%，則風(fēng)機(jī)TB工況設(shè)計(jì)風(fēng)量為267.5×1.1=292.3（m3／s）。

4.2 新引風(fēng)機(jī)壓力的確定

新引風(fēng)機(jī)改造后，需要克服從爐膛出口至煙囪出口之間的系統(tǒng)總阻力。

新的BMCR工況：根據(jù)表5，目前BMCR工況時(shí)的引風(fēng)機(jī)壓力為5351Pa，增壓風(fēng)機(jī)壓力為4128Pa，并綜合超低排放改造引起系統(tǒng)總阻力增加700 Pa，則新引風(fēng)機(jī)的BMCR工況壓力為5 351+4 128+ 700=10180（Pa）（入口密度0.856 kg／m3）。

在現(xiàn)引風(fēng)機(jī)前的煙氣系統(tǒng)阻力基礎(chǔ)上取15%的裕量（為空預(yù)器與電袋除塵器堵塞預(yù)留裕量），在現(xiàn)引風(fēng)機(jī)后的煙氣系統(tǒng)阻力基礎(chǔ)上取10%的裕量（吸收塔阻力裕量），脫硝系統(tǒng)不留裕量，濕式除塵器不再額外留裕量［3］。

新引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的TB點(diǎn)總的壓力裕量為：5351×0.15+4541×0.10=948（Pa）；新的TB風(fēng)機(jī)壓力為10 180+948=11 128（Pa）（入口密度0.849 kg／m3）。TB工況相對BMCR工況的總壓力裕量約10%。

綜合現(xiàn)引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)及超低排放改造的要求，則新“引增合一”引風(fēng)機(jī)選型參數(shù)見表7。

4.3 新引風(fēng)機(jī)電機(jī)功率的確定

按照表7中TB點(diǎn)的風(fēng)機(jī)空氣功率（3126 kW）并考慮87%的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)效率，98%的軸效率后計(jì)算得出TB點(diǎn)的軸功率為3 126÷87%÷98%=3 666（kW），再取5%的裕量作為電動(dòng)機(jī)的額定功率，即3666×1.05=3850（kW），圓整后取3900 kW。

表7 超低排放改造后新引風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)

4.4 新引風(fēng)機(jī)改造設(shè)計(jì)及施工內(nèi)容

（1）新引風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)的設(shè)備基礎(chǔ)局部改造設(shè)計(jì)。（2）新引風(fēng)機(jī)進(jìn)口煙道局部改造的設(shè)計(jì)，增壓風(fēng)機(jī)拆除后上部煙道的優(yōu)化設(shè)計(jì)。（3）設(shè)備檢修起吊支架及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。（4）電動(dòng)機(jī)增容后現(xiàn)高壓電纜及開關(guān)側(cè)等的設(shè)計(jì)。（5）熱工控制及低壓電氣系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)。（6）引風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)設(shè)備及附屬設(shè)備的拆除安裝。（7）引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)改造施工。（8）電氣、熱控系統(tǒng)的改造施工。（9）增壓風(fēng)機(jī)拆除；增壓風(fēng)機(jī)上部煙道改造施工。（10）引風(fēng)機(jī)進(jìn)口與出口煙道改造施工。

5 結(jié)束語

“引增合一”改造后，以煙氣系統(tǒng)總的標(biāo)況流量1238176m3／h為基礎(chǔ)，結(jié)合超低排放改造，取BMCR工況總壓力裕量10%為TB工況設(shè)計(jì)參數(shù)。確定鍋爐TB工況下的新引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)為：風(fēng)機(jī)入口流量292.2 m3／s，風(fēng)機(jī)壓力11128Pa，空氣功率3126kW。

該火電機(jī)組“引增合一”改造之后將大大提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性，同時(shí)可以提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境效益。

［1］徐鋼，袁星，楊勇平，等.火電機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32（32）：22-29.

［2］王賀岑，白紅濤，許明峰，等.鍋爐引風(fēng)機(jī)選型改造的可靠性分析［J］.中國電力，2010，43（1）：51-55.

［3］葉勇健.引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)合二為一模式的探討［J］.華東電力，2007，35（11）：106-109.

（本文責(zé)編：齊琳）

TM 621.2

B

1674-1951（2016）12-0042-03

董金錄（1989—），男，山東菏澤人，助理工程師，工學(xué)碩士，從事風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造方面的工作（E-mail：dongjinlu1990＠163.com）。

2016-10-18；

2016-11-25