330MW CFB鍋爐超低排放改造引風(fēng)機(jī)選型研究

孟洛偉

（宜昌東陽(yáng)光火力發(fā)電有限公司，湖北 宜都 443300）

宜昌東陽(yáng)光火力發(fā)電有限公司2×330MW循環(huán)流化床機(jī)組分別于2009年11月、2010年4月投入商業(yè)化運(yùn)行，鍋爐煙氣處理采用爐內(nèi)石灰石脫硫+SNCR脫硝+超細(xì)布袋除塵器除塵工藝，煙氣排放指標(biāo)為SO2≤200mg/m3,NOX≤200mg/m3,粉塵≤30mg/m3，僅能達(dá)到《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2011合格排放標(biāo)準(zhǔn)。按照《全面實(shí)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(hào))，宜昌東陽(yáng)光火力發(fā)電有限公司于2018年10月開(kāi)始進(jìn)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(xì)布袋除塵器除塵工藝路線，煙氣排放目標(biāo)達(dá)到“超低排放”的指標(biāo)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(yùn)行。在改造方案研究過(guò)程中，我們對(duì)改造前鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)即引風(fēng)機(jī)選型依據(jù)及同類(lèi)型工程改造后煙風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)的分析；進(jìn)行了維持電機(jī)功率不變的情況下引風(fēng)機(jī)選型的研究。并將研究結(jié)果實(shí)施于改造的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)1年多2臺(tái)機(jī)組各類(lèi)工況（如鍋爐BMCR工況運(yùn)行、鍋爐爆管等）的驗(yàn)證，滿(mǎn)足機(jī)組各類(lèi)負(fù)荷的調(diào)整特性及安全裕量。

1 系統(tǒng)概述

宜昌東陽(yáng)光火力發(fā)電有限公司2×330MW發(fā)電機(jī)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(jī)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(jí)補(bǔ)充風(fēng)量作用下，實(shí)現(xiàn)低溫分級(jí)燃燒，降低氮氧化物NOX的生成，同時(shí)，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(dá)到脫除SO2的作用。煙氣及其攜帶的固體粒子離開(kāi)爐膛，進(jìn)入旋風(fēng)分離器，被分離器捕集下來(lái)的灰以及未反應(yīng)完全的石灰石，通過(guò)分離器下部的回料器送回爐膛實(shí)現(xiàn)循環(huán)燃燒。在分離器的入口布置SNCR噴槍?zhuān)瑖娙氚彼cNOX反應(yīng)生成氮?dú)馀c水，進(jìn)一步消除NOX。通過(guò)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(jìn)入前后煙道并向下流動(dòng)，沖刷布置其中的水平對(duì)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(jìn)入除塵器，最后由引風(fēng)機(jī)抽進(jìn)煙囪，排入大氣。見(jiàn)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(jī)以及配套的生、消石灰系統(tǒng)及附屬輔機(jī)，電氣系統(tǒng)的改造。改造后，鍋爐煙氣系統(tǒng)示意圖見(jiàn)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(jī)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(jì)參數(shù)與實(shí)測(cè)參數(shù)見(jiàn)表1。

通過(guò)表1可以看出，鍋爐引風(fēng)機(jī)全壓升及入口工況煙氣流量在BMCR工況下，設(shè)計(jì)值分別是實(shí)測(cè)值的1.24倍與1.02倍。

表1 改造前煙氣系統(tǒng)參數(shù)對(duì)比表

2.2 引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)分析

鍋爐配有2臺(tái)的RJ60-DW3050F型雙吸離心式引風(fēng)機(jī)；引風(fēng)機(jī)配套電動(dòng)機(jī)為湘潭電機(jī)生產(chǎn)的YKK900-6型電動(dòng)機(jī)，功率為3500kW，配套變頻器輸入功率為3750kW,輸出功率為3500kW。通過(guò)變頻器來(lái)調(diào)整電機(jī)的頻率，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以改變風(fēng)機(jī)的性能，單臺(tái)引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)表

通過(guò)表2與表1數(shù)據(jù)比較，可以看出，引風(fēng)機(jī)全壓升設(shè)計(jì)TB工況是實(shí)測(cè)BMCR工況的1.69倍。TB工況煙氣量是實(shí)測(cè)BMCR工況的1.37倍。表明原引風(fēng)機(jī)選型裕度偏大。

3 超低排放改造煙風(fēng)系統(tǒng)及引風(fēng)機(jī)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(jī)參數(shù)變化見(jiàn)表3煙氣系統(tǒng)及引風(fēng)機(jī)參數(shù)變化。

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

比如，已改造完成的同類(lèi)型工程中：改造后設(shè)計(jì)BMCR工況引風(fēng)機(jī)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(jì)算，風(fēng)機(jī)軸功率在3748kW，電機(jī)功率在4123kW左右。電機(jī)功率選配4200kW以上。按此選擇風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、油站、變頻器、電纜都需進(jìn)行更換，風(fēng)機(jī)、電機(jī)基座都需進(jìn)行改造，廠用電、高廠變系統(tǒng)定值需重新核算，來(lái)決定是否需要改造。

但通過(guò)表3可以看出，這樣的選型不太嚴(yán)謹(jǐn)。

表3 煙氣系統(tǒng)及引風(fēng)機(jī)參數(shù)變化

4 超低排放改造引風(fēng)機(jī)參數(shù)選擇分析研究

通過(guò)對(duì)煙氣系統(tǒng)及引風(fēng)機(jī)參數(shù)可能發(fā)生的變化，我們選擇改造設(shè)計(jì)與運(yùn)行預(yù)計(jì)壓頭的平均值為本次引風(fēng)機(jī)選型的BMCR工況壓頭參數(shù)，流量為仍選用改造設(shè)計(jì)的煙氣流量。把BMCR壓頭的1.2倍作為T(mén)B工況的風(fēng)機(jī)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T(mén)B工況的風(fēng)機(jī)流量。如下表4改造后風(fēng)機(jī)選型參數(shù)。

表4 改造后風(fēng)機(jī)選型參數(shù)

該參數(shù)下，風(fēng)機(jī)BMCR工況下軸功率在2082kW，TB工況下軸功率在3047kW，原電機(jī)功率在3500kW，是軸功率的1.15倍。滿(mǎn)足《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50660-2001）的設(shè)計(jì)要求。通過(guò)引風(fēng)機(jī)選型進(jìn)行了謹(jǐn)慎的核實(shí)和計(jì)算，改造后，風(fēng)機(jī)型號(hào)改變?yōu)镽J48－DW3020F，保持電動(dòng)機(jī)功率不變，避免引起其他系統(tǒng)的改造，符合風(fēng)機(jī)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(yùn)行預(yù)計(jì)符合，鍋爐BMCR工況下，引風(fēng)機(jī)變頻器在40Hz左右運(yùn)行。在1年多的運(yùn)行時(shí)間里，經(jīng)歷鍋爐BMCR試驗(yàn)測(cè)試及鍋爐爆管泄漏事故工況檢驗(yàn)，滿(mǎn)足鍋爐各類(lèi)工況運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

鍋爐在進(jìn)行超低排放改造過(guò)程中，應(yīng)認(rèn)真核算鍋爐實(shí)際運(yùn)行BMCR工況煙氣系統(tǒng)參數(shù)及原引風(fēng)機(jī)選型參數(shù)，與改造后預(yù)計(jì)的煙風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行比較分析，從而精準(zhǔn)地對(duì)超低排放改造中引風(fēng)機(jī)進(jìn)行選型。宜昌東陽(yáng)光火力發(fā)電有限公司在超低排放改造過(guò)程中，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)前提的基礎(chǔ)上，僅對(duì)引風(fēng)機(jī)本體進(jìn)行改造，保持了電動(dòng)機(jī)功率不變，從而避免引風(fēng)機(jī)配套電機(jī)、電纜、變頻器、油站、基座的更換與改造，2臺(tái)鍋爐4臺(tái)引風(fēng)機(jī)減少改造投資近千萬(wàn)元，對(duì)同類(lèi)型項(xiàng)目有一定的借鑒意義。