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600MW机组引风机与增压风机合一模式的技术改造

2013-01-11 13:32:44 点击数:

摘要:通过对某600MW机组引风机及增压风机的性能测试,确定了合一模式下引风机的技术改造参数,讨论了引风机的型式选择,并根据现场条件提出了原引风机技术改造方案。
关键词:引风机;性能试验;合一模式;技术改造
中图分类号:TH442 文献标志码:B
Technologic Retrofitting on Induced Draft Fan and Booster Fan Together for 600 MW Units
Abstract: This paper concludes technologic retrofitting parameter of integration mode and type selection of induced draft fan through performance testing on induced draft fan and booster fan for a certain 600MW unit,and brings up technologic retrofitting plan for original induced draft fan based on site condition.
Key words: induced draft fan; performance testing; integration mode; technologic retrofitting
0 引言
  对于脱硫装置和主体发电工程同步建设的电厂,可不必人为地把烟气流程分为主体发电工程部分和烟气脱硫部分而统一考虑风机的扬程达到烟气排放的最终目的。引风机和增压风机的设置有两种模式:一是将引风机和脱硫增压风机合二为一(简称合一模式);二是分别设置引风机和脱硫增压风机(简称分设模式)[1]。随着国家环保政策日益趋严,新建火电机组已要求取消旁路,取消旁路后的合一模式由于其运行维护简易、可靠性高、耗电低等优势已渐渐在国内大中型火电机中组被推广。而原有旧机组随着脱硝改造、除尘器改造、节能减排等需要也已开始由原有的分设模式改为合一模式。
  某电厂600MW亚临界空冷机组原采用分设模式,脱硫系统不设置GGH。现因该机组欲采用选择性还原催化法(SCR)进行脱硝,系统阻力增加约700Pa,而现有引风机裕量不大,增压风机略有出力不够现象,在此情况下,为一次性解决现存问题,通过对引风机及增压风机进行热态性能试验,根据试验结果及现场条件,对原引风机及增压风机进行合一模式技术改造。
1 设备主要参数及系统布置简图
1.1 引风机及配套电动机设备参数(表1)

2 热态性能试验及结果
2.1 热态性能试验

  根据电厂实际运行情况,确定热态性能试验的内容为:在机组600MW、450MW、300MW三个工况下,分别对A、B侧的引风机及增压风机进行热态性能试验。
2.2 试验结果
  风机各个工况下试验结果见表3。

3 确定技术改造方案
3.1 确定选型参数

  在热态试验600MW工况时,其锅炉平均蒸发量为1 897t/h,实测引风机平均流量为533.3 m3/s,合并后引风机总压力变为7 189Pa。在锅炉BMCR工况时的锅炉主汽流量为2 028t/h,将实测最大工况时的参数按照流量与蒸发量,及实测流量与压力的关系,换算到BMCR工况下,同时加上脱硝增加阻力700Pa,考虑煤质变化及系统阻力变化等因素,同时由于试验期间煤质较差,风机流量裕量取5%,风机压力裕量取10%,以此为依据确定新风机设计参数,见表4。

3.2 确定风机型式
  根据国家标准DL/T 468-2004电站风机选型和使用导则的要求,引风机转速不宜大于1 000r/min,而由于合一模式引风机全压大,600MW机组通常采取的风机转速主要有990 r/min和740r/min两种,而采取转速740r/min一般要采用双级叶轮才能满足压头的要求。根据选型参数可选择以下三种方案:子午加速静叶可调HA16248-8Z(方案一)、单级动叶可调HU16654-02(方案二)、双级动叶可调HU27050-22(方案三)。三种方案技术参数对比见表5。

3.2.1 运行经济性对比
  方案一采取静叶调节,运行时节流损失大,高负荷效率接近动叶可调,而低负荷效率明显低于动叶可调。方案二单级动叶可调风机由于全压高,因此轮毂比大,叶片较短,使轮毂及叶顶处流动损失所占比例增大,从而使风机效率降低[2] 。方案三由于双级动叶可调风机进气箱及扩压器产生的损失只需要计算一次,因此理论上来讲方案三的效率高于方案二的效率。当然实际风机的效率与系统阻力线在风机的性能曲线上的分布有关,对于该工程来讲,由表5可以看出无论TB点还是BMCR点,方案三效率都是最高,故经济性上,方案三占优。
3.2.2 可靠性等对比
  静叶可调风机由于调节结构简单,可靠性高。但是从磨损方面看,由于叶轮的磨损与其线速度的平方成正比,与烟气冲刷速度的3.5次方成正比[3] ,方案一虽然轮毂比大,但由于子午加速的特点,流道仅后端流道面积窄,磨损问题得到缓解。方案二轮毂比大,叶轮流道极窄,磨损快,且因线速度极大,需采用特殊材料,成本高,制造周期长。方案三叶轮流道相对较宽,从磨损方面看无疑占有优势。同时,高转速风机还有轴承寿命短、噪声大、密封件要求高等缺点。故从可靠性看,方案一与方案三各具优势。
3.2.3 改造工作量对比
  无论是方案一还是方案二,由于改造时转速跨度较大(由原590r/min改为990r/min),风机叶轮直径变化大(原为3 750mm),风机及电机需重新设计,原有地基需重新制作,进出口管道也需做过渡管与新风机配合,改造工作量较大。方案三由于转速及叶轮直接变化不大,可保留原有绝大部分基础,仅需增加油站、仪表箱、机壳部分基础,风机进出口尺寸不变,保留进气箱,新增部分过渡管以配合新风机,具体方案详见图2。从改造工作量来看,方案三占优。  

  综上所述,从技术方面看,方案三是该工程最为合理的方案。同时,采取方案三,在一定程度上节能效果好,风机长期运行在高效区,符合国家节能减排的要求。
3.3 合并后的烟道改造
  引风机、增压风机合并后的烟道改造有两种方案:一是另加增压风机旁路烟道,增压风机不拆除;二是全部拆除增压风机及其进、出口隔离风门,另外设计烟道。对此建议拆除集流器至扩压器出口间的部件,另用一圆锥形管段代替(其阻力仅10Pa),这样可充分利用增压风机的低阻力进气箱,同时还保留了增压风机的进、出口隔离门和膨胀节,大幅节约了烟道的改造费用和工作量[4]
4 改造结果
  在未加脱硝情况下满负荷改造前后运行电流对比见表6。

  由上表可知,改造后满负荷一台炉电流减少约148A, 节能效果明显,极大地降低了厂用电率;另一方面,由于合并后风机数目减少,联锁控制相应减少,使正常运行工作得到简化。
5 结论
  为了准确了解系统特性,使风机与锅炉正常运行相匹配,改造风机前,务必对锅炉所需的风量、风压进行试验测定,而试验测定应尽可能在锅炉最大负荷下进行[5]
  600MW引风机与增压风机合并引风机型式宜选用静叶可调或双级动叶可调,若TB点全压大于9kPa,为避免风机线速度过大而造成磨损大、叶片及轴承寿命短、噪声大等问题,宜选用低转速双级动叶可调。
  风机的现场改造应遵循保证核心部件符合设计标准要求(如:机壳装配、叶轮组等),尽量保证地基及进出口尺寸最小改动,对进气箱、集流器、扩压器等进行适当技术改造,达到现场工作量最小、风机对比标准风机影响最小、满足现场实际需要的目的。

                  参 考 文 献

[1] 叶勇健.引风机和增压风机合二为一模式的探讨[J].华东电力,2007,35(11):106-109.
[2] 昌泽舟,等.轴流式通风机实用技术[M].机械工业出版社,2005:76.
[3] 张勇.600MW机组FGD增压风机配置方式的比较[J].热机技术,2005(1):31-35.
[4] 刘家钰,王宝华,岳佳全,等.1 000MW机组引风机与脱硫增压风机合并改造研究[J].热力发电,2010(8):45-50.
[5] 刘家钰.电站风机改造与可靠性分析[M].中国电力出版社,2001:155-156.

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