600MW機組一次離心風(fēng)機系統(tǒng)的整體優(yōu)化節(jié)能改造

孫大偉 石清鑫/西安熱工研究院有限公司

喬海勇 閃恒杰/華能沁北發(fā)電有限責(zé)任公司

600MW機組一次離心風(fēng)機系統(tǒng)的整體優(yōu)化節(jié)能改造

孫大偉 石清鑫/西安熱工研究院有限公司

喬海勇 閃恒杰/華能沁北發(fā)電有限責(zé)任公司

本文針對國內(nèi)火電機組實際運行情況，提出了風(fēng)機系統(tǒng)整體優(yōu)化的節(jié)能思路，并對一臺600MW機組離心式一次風(fēng)機系統(tǒng)進行整體優(yōu)化節(jié)能改造。其結(jié)果在提高風(fēng)機運行效率的同時，還降低了系統(tǒng)風(fēng)量和阻力，取得了非常理想的節(jié)能效果。

整體優(yōu)化；一次離心風(fēng)機；節(jié)能降耗

0 引言

隨著國家節(jié)能減排政策的深入，國內(nèi)火電機組的節(jié)能壓力非常大，國內(nèi)各大發(fā)電集團紛紛開展火電機組深度節(jié)能工作。電站風(fēng)機作為火電機組的最大耗能輔機是節(jié)能工作的重點。電站風(fēng)機做功主要是對一定體積的煙氣或空氣做功，以滿足工藝系統(tǒng)的需要。因此，風(fēng)機節(jié)能需要從系統(tǒng)優(yōu)化和風(fēng)機提效兩個方面同時入手。首先通過系統(tǒng)優(yōu)化將系統(tǒng)阻力和風(fēng)量降低到合理水平，在此基礎(chǔ)上進行風(fēng)機優(yōu)化設(shè)計，才能達到最佳節(jié)能效果，這就是風(fēng)機系統(tǒng)整體優(yōu)化節(jié)能思路。

本文對某電廠一臺600MW機組的一次離心式風(fēng)機系統(tǒng)進行了整體優(yōu)化節(jié)能改造，首先通過系統(tǒng)優(yōu)化改造，改善了系統(tǒng)特別是空預(yù)器的漏風(fēng)，降低了熱一次風(fēng)機母管壓力。同時采用雙級動調(diào)軸流風(fēng)機對一次風(fēng)機進行了技術(shù)改造。改造后系統(tǒng)風(fēng)量和阻力明顯下降，風(fēng)機運行效率明顯提高，風(fēng)機節(jié)能效果顯著。

1 一次風(fēng)機系統(tǒng)改造前狀態(tài)介紹

1.1 機組系統(tǒng)設(shè)備介紹

該600MW超臨界燃煤汽輪發(fā)電機組，采用國產(chǎn)超臨界滑壓運行直流鍋爐，鍋爐型號DG1900/25.4-Ⅱ1型，單爐膛，一次中間再熱，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)。鍋爐設(shè)計燃用晉南、晉東南地區(qū)貧煤、煙煤的混合煤種，制粉系統(tǒng)配置有六臺ZGM113N型中速輥式磨煤機，并設(shè)有兩臺一次離心式風(fēng)機，提供一次熱、冷風(fēng)并輸送煤粉（配置有變頻器），一次離心風(fēng)機設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 改造前離心一次風(fēng)機設(shè)備參數(shù)表

1.2 機組系統(tǒng)運行狀態(tài)

為了解一次風(fēng)機運行狀態(tài)，依據(jù)我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 469-2004電站鍋爐風(fēng)機現(xiàn)場性能試驗對一次風(fēng)機進行現(xiàn)場熱態(tài)試驗。試驗結(jié)果見表2，試驗期間因變頻器故障一次風(fēng)機工頻運行。

表2 一次風(fēng)機實測值與設(shè)計值對比表

1.3 機組系統(tǒng)狀態(tài)分析

通過試驗數(shù)據(jù)及機組運行參數(shù)分析，得出目前一次離心風(fēng)機系統(tǒng)存在如下問題：

1）機組變頻器故障較多，一次離心風(fēng)機長期工頻運行，擋板門調(diào)節(jié)節(jié)流損失大；

2）試驗期間機組特別是空預(yù)器漏風(fēng)較嚴(yán)重，滿負(fù)荷時風(fēng)機風(fēng)量已接近其TB最大設(shè)計風(fēng)量。

3）原風(fēng)機設(shè)計壓力過高，風(fēng)壓裕量高達40％，一次離心風(fēng)機與系統(tǒng)不匹配。

綜上所述，現(xiàn)有一次風(fēng)系統(tǒng)不僅流量高，阻力大，而且風(fēng)機運行效率低，具有較大節(jié)能空間。

2 一次風(fēng)機系統(tǒng)整體優(yōu)化節(jié)能改造方案

2.1 系統(tǒng)空預(yù)器漏風(fēng)改造

通過改前試驗發(fā)現(xiàn)，一次風(fēng)系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重，本次改造中對空預(yù)器密封裝置進行了改造，降低了系統(tǒng)漏風(fēng)。

2.2 一次風(fēng)機參數(shù)設(shè)計

通過對一次風(fēng)機參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，在試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上取10％的風(fēng)量裕量，1 500Pa的風(fēng)壓裕量。新一次風(fēng)機TB工況設(shè)計參數(shù)為：風(fēng)機流量：104m3/s；風(fēng)機壓力：16 000Pa；進氣密度：1.128kg/m3。

2.3 一次風(fēng)機設(shè)計選型

通過選型計算，新一次風(fēng)機的設(shè)計比轉(zhuǎn)速為59，轉(zhuǎn)速為1 490r/min，可以選取離心風(fēng)機也可以選取雙級動調(diào)軸流風(fēng)機，通過對比分析采用動調(diào)軸流風(fēng)機具有如下優(yōu)勢：

1）由制粉系統(tǒng)運行特點所決定，各負(fù)荷一次風(fēng)機的運行點比較集中，尤其是工作壓力變化比較小。由于動調(diào)風(fēng)機的高效區(qū)比較寬，而且高效區(qū)在風(fēng)機中等開度附近，所以如果選型合理，可以使各負(fù)荷下的一次風(fēng)機均能運行到動調(diào)風(fēng)機的高效區(qū)，確保一次風(fēng)機的運行效率。

2）軸流動調(diào)風(fēng)機與離心風(fēng)機相比，雖然增加了液壓油系統(tǒng)，但不需采用變頻器，設(shè)備的可靠性要較高。

綜上所述，一次風(fēng)機節(jié)能改造采用雙級動調(diào)軸流風(fēng)機。

2.4 一次離心風(fēng)機動調(diào)軸流改造設(shè)計

由于動調(diào)軸流風(fēng)機與離心風(fēng)機相比在結(jié)構(gòu)上差別很大，現(xiàn)場改造量很大。新動調(diào)風(fēng)機與送風(fēng)機平行布置，仍布置在原離心風(fēng)機位置，改造前后風(fēng)機系統(tǒng)現(xiàn)場情況見圖1和圖2，布置具體改造如下：

1）拆除原一次離心風(fēng)機地面上基礎(chǔ)，利用原地下基礎(chǔ)重新澆灌；

2）原風(fēng)機進口管道及消聲器利用，但進行進口移位；

3）對風(fēng)機出口至空預(yù)器進口之間的風(fēng)道進行優(yōu)化改造；

4）增設(shè)油站系統(tǒng)并進行DCS邏輯改造；

5）原電機不換，但進行移位處理。

圖1 改造前離心一次風(fēng)機現(xiàn)場圖

圖2 改造后動調(diào)一次風(fēng)機況現(xiàn)場圖

3 一次風(fēng)機系統(tǒng)整體優(yōu)化節(jié)能改造效果

西安熱工研究院利用上述改造方案對該機組一次風(fēng)機進行了改造，并對改造后風(fēng)機進行了現(xiàn)場熱態(tài)性考核試驗。圖4給出了改造后動調(diào)風(fēng)機的性能曲線及風(fēng)機實際運行工況點位置，表3給出了改造前后一次風(fēng)機系統(tǒng)參數(shù)對比。

圖4 改造后動調(diào)一次風(fēng)機性能曲線及各運行工況點位置

通過上述參數(shù)對比可以看出：

1）改造后風(fēng)機風(fēng)量明顯下降

這主要是由于機組大修期間，電廠對空預(yù)器一次風(fēng)機側(cè)的漏風(fēng)進行檢修，降低了空預(yù)器一次風(fēng)側(cè)的漏風(fēng)率（改造前空預(yù)器漏風(fēng)比較嚴(yán)重），這對降低系統(tǒng)阻力以及風(fēng)機電耗都有直接影響。

2）機組檢修后系統(tǒng)阻力明顯降低

由于機組大修期間對空預(yù)器進行檢修，降低了系統(tǒng)漏風(fēng)，系統(tǒng)通風(fēng)量降低，同時對一次風(fēng)機出口風(fēng)道進行了改造，使空預(yù)器阻力和風(fēng)道阻力均有明顯下降。滿負(fù)荷時，改造后空預(yù)器阻力下降約600Pa，空預(yù)器出口熱風(fēng)母管壓力下降約1 000Pa，使得一次風(fēng)機的電耗降低。

表3 一次風(fēng)機系統(tǒng)改造前后參數(shù)對比表

3）風(fēng)機運行效率提高明顯

通過風(fēng)機技術(shù)改造，各負(fù)荷下風(fēng)機實際運行效率均在80％以上，與改造前相比高負(fù)荷提高了20個百分點，中低負(fù)荷提高了30個百分點。風(fēng)機運行經(jīng)濟性有非常明顯的提高。

綜上所述，通過對系統(tǒng)的優(yōu)化檢修以及風(fēng)機節(jié)能改造，一次風(fēng)機的電耗下降非常明顯。按機組年均74.5％的負(fù)荷率，年利用小時5 500小時計算，一次風(fēng)機改造后與改前試驗狀態(tài)相比，每年風(fēng)機耗能下降約1 300萬kW·h，廠用電率下降0.31個百分點，按照電費0.4元/kW·h核算，每年節(jié)省電費520萬元，風(fēng)機節(jié)能效果顯著。

4 總結(jié)

1）從系統(tǒng)和風(fēng)機兩個角度同時對機組風(fēng)機系統(tǒng)進行優(yōu)化技術(shù)改造，才能取得最大的節(jié)能效果。

2）對于600MW機組離心一次風(fēng)機系統(tǒng)而言，可采用雙級動調(diào)軸流風(fēng)機進行節(jié)能技術(shù)改造。

3）本次系統(tǒng)整體優(yōu)化節(jié)能改造技術(shù)應(yīng)用十分成功，對今后火電機組風(fēng)機節(jié)能改造具有很好的參考價值。

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[3]西安熱工研究院有限公司.華能沁北電廠2號機組一次風(fēng)機技術(shù)改造后性能考核報告[R].2015.

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[5]孫大偉,董康田,鄭金,等.集流器改造對電站離心風(fēng)機性能的影響[J].熱力發(fā)電,2011（10）:38-42.

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[7]董凌.電站鍋爐風(fēng)機節(jié)能降耗淺析[J].風(fēng)機技術(shù),2008（4）: 57-60.

The Integral Optimization Research on Energy Saving Reforms for 600MW Primary Centrifugal Fans

Sun Da-wei，Shi Qing-xin/Xi'an Thermal Power Research Institude Co.Ltd
Qiao Hai-yong，Shan Heng-jie/Huaneng Qinbei Power Generation Limited Liability Company

According to the actual operating standard of domestic thermal power units, theenergysavingreformsolutionfor integral optimization of fan systems was put forward,andtheintegraloptimization energy saving reform was implemented on a 600MW primary centrifugal fan unit.The operationefficiencyofthefanwas improved,meanwhile,systemairvolume and resistance was reduced.The energy saving target was met.

integral optimization;primary centrifugal fan;Saving energy and reducing consumption

TH432；TK05

A

1006-8155（2016）02-0078-04

10.16492/j.fjjs.2016.02.0014

2015-12-15陜西西安710003