閆桂林

(廣東省粵電集團茂名熱電廠,廣東茂名 525000)

1 引風機概況

目前,隨著國家對環(huán)保的要求不斷提高,高效電除塵器、電袋復合除塵器及布袋除塵器的大規(guī)模應用已比較普及,引風機入口煙氣的含塵量也不斷降低。廣東省粵電集團茂名熱電廠采用龍凈環(huán)保公司生產的電-袋復合除塵器,生產廠家對除塵器出口煙氣含塵量保證值＜26mg/m3,另外,葉片材質及防磨措施的改進,又大大增加了風機葉片尤其是動調風機葉片的抗磨損能力。所以,風機的抗磨損能力已不是制約廣東省粵電集團茂名熱電廠引風機選型的關鍵因素。在國內大型機組鍋爐所配置的引風機中,各個電廠根據自身不同的使用情況,動葉可調軸流式風機(以下簡稱動調風機)和靜葉可調軸流式風機(以下簡稱靜調風機)都有較好的應用。

靜調風機有著安全可靠性高、耐磨性好、運行效率較高、維護方便等優(yōu)勢,占據了相對較高市場份額。但隨著大容量機組開始參與電網調峰,動調風機國產化程度提高,煙氣含塵量下降,葉片材質及耐磨措施的改進,動調風機在機組調峰運行時能夠保持較高效率的優(yōu)勢,已引起了電廠有關方面的重視。

2 聯(lián)合引風機選型分析

在關于動調、靜調引風機的比較中,一般都會根據調節(jié)效率、設備費用、維護費用、可靠性分析等內容進行比較。另外,根據目前廣東省粵電集團茂名熱電廠所面臨的實際情況:外系統(tǒng)電廠項目(如陽江核電、陽西電廠等大型發(fā)電項目)在茂名周邊陸續(xù)上馬,國家也加大了對西南水電和云南、貴州2省火電的開發(fā)力度,建設相應輸電工程向廣東送電,可以預見的是,廣東省粵電集團茂名熱電廠今后不得不面對機組深度調峰的現實。所以,必須在機組調峰時,對2種風機的運行經濟性進行比較。

2.1 動調風機與靜調風機的運行經濟性比較

表1是#7爐在不同工況下相關的鍋爐引風機入口煙氣參數。

表1 不同工況下鍋爐引風機入口煙氣參數

表2是根據#7機組風機的選型參數(表1參數)計算出的動調、靜調2種引風機在不同負荷下的風機效率和軸功率對比結果。經簡單計算可以得出,在相同負荷下,動調風機比靜調風機所消耗的軸功率要小,隨著機組負荷的降低,動調風機的節(jié)能優(yōu)勢會逐步提升。

參考#5、#6機組2009年度的負荷率和年運行小時數,將#7機組投產后負荷率按75%、年運行小時數按8000h計算,機組年發(fā)電量為36億kW·h,機組在600MW(100%負荷)的運行小時數為1500h,在450MW(75%負荷)的運行小時數為5000h,在300MW(50%負荷)的運行小時數為1000h,在240MW(40%負荷)的運行小時數為500h,則2種風機的能耗對比見表3。

表2 2種(單臺)風機效率和軸功率對比

通過計算對比可見,單臺風機運行1年時間,動調風機比靜調風機少耗能2981000kW·h,廣東省粵電集團茂名熱電廠上網電價按0.42元/(kW·h)計算,則每臺動調風機運行1年比靜調風機節(jié)約電費約為2981000×0.42=125.202(萬元)。

2.2 結構比較

2.2.1 動調軸流式風機

動葉可調即葉片角度在風機運行中可依靠液壓調節(jié)機構進行調節(jié),改變風機風壓、風量。動調引風機由進氣箱、帶整流導葉環(huán)的機殼、擴壓器和轉子組成。電動機通過中間軸傳動風機主軸。機殼具有水平中分面,便于安裝和檢修。轉子有葉輪、軸承箱、中間軸和液壓調節(jié)機構等組成。

軸承箱為整體式結構,借助于2個與主軸同心的支承環(huán),內置于機殼內筒中的下半法蘭上,軸承箱2個法蘭的下半部分與機殼內筒的機座法蘭用螺栓固定。整體式軸承箱以及其固定方式保證無論拆裝多少次,總能保證葉輪和機殼同心,不需重新調心。

葉輪輪轂采用低碳合金鋼(輪轂和承載環(huán)為鍛件)焊接結構,質量小、強度高、離心力小。葉片用高強度螺栓直接固定于輪轂內的葉柄上,加上機殼中分面結構,更換葉片方便(2個工人8h即可更換整套葉片)。葉輪內部設置平衡重,可以克服葉片回復力矩,所以,液壓調節(jié)裝置操縱力矩小,僅30～50N·m,采用100N·m電動執(zhí)行器即可方便調節(jié)。整體式的液壓和潤滑聯(lián)合油站自帶控制、保護、報警和聯(lián)鎖儀表,運行安全、可靠和動態(tài)操作方便。

引風機的葉片采用低碳合金鋼,經數控加工中心銑切并壓制成型,表面噴焊耐磨層,增強葉片的耐磨性。幾十家電廠引風機的運行經驗表明,引風機耐磨層在灰塵質量濃度為350mg/m3的情況下,可安全運行26000h以上,在葉片表面磨損后,還能修補7到8次并重復使用,輪轂壽命可保證30年以上。此外,廣東省粵電集團茂名熱電廠采用了電-袋除塵器,除塵器出口煙氣中灰塵質量濃度＜26 mg/m3。所以,磨損問題已經不再是制約引風機選型的根本因素。

2.2.2 靜葉可調軸流式風機

靜葉可調風機在運行中風機進口導葉依靠調節(jié)機構可進行調節(jié),從而達到改變風壓、風量的目的。靜調風機由進氣箱、進口調節(jié)門、整流導葉環(huán)的機殼、擴壓器和轉子組成。電動機通過鋼撓性聯(lián)軸器直接傳動風機主軸。主軸兩端各有2個軸承座可作支持。葉輪與主軸用高強度螺栓直接聯(lián)接。葉輪檢修裝拆后,需重新調心。

動葉片是由低碳合金鋼板壓成扭曲葉片,與輪轂焊接。工業(yè)實踐中,在不加任何防磨措施時,在灰塵質量濃度為250～400mg/m3的煙氣中其耐磨壽命可超過25000h,甚至有些煙氣中灰塵質量濃度較低的電廠可達到50000h。為進一步提高風機葉片及導葉耐磨壽命,可在葉輪葉片和后導葉上噴熔鎳基碳化鎢耐磨材料,硬度為55～60HRC。當葉片磨損后需返廠將其從葉輪割掉,將輪轂表面打磨平整,沿周向在輪轂其他位置焊上新葉片,經熱處理后使用。所以,更換4到5次葉片后,需更換整個葉輪。

表3 2種(單臺)風機年能耗對比表

過去業(yè)內人員普遍認為靜調軸流風機效率低,實際上目前采用的最新葉型的靜調風機最高效率已經與動調風機的最高效率相當,其運行效率已大為提高。但靜調引風機受其特性限制,高效率區(qū)比軸流式風機小,風機在機組低負荷運行時,效率下降較快,2種風機綜合技術比較見表4。

2.3 風機調節(jié)性能比較

從2種風機的性能曲線圖可知,動調風機及靜調風機的等效率曲線均為橢圓形,等效率曲線的長軸與系統(tǒng)阻力曲線基本平行。就目前的風機制造水平而言,2種風機的等效率曲線中的最高效率已經基本相當,但在機組降負荷運行時,靜調風機的效率下降較快,而動調風機的高效區(qū)域較寬,風機效率下降相對較慢。因此,動調風機具有較好的調節(jié)特性,靜調風機次之。

表4 2種風機綜合技術比較

2.4 風機價格比較

就目前的市場價格來說,#7機組引風機所配的5000kW等級的電動機單臺價格約為100萬元左右,靜調風機(含測振儀、防喘振裝置等)單臺價格約為90萬元,動調風機配國產液壓缸和進口調節(jié)機構(含油站)單臺價格約為200萬元,即#7機組所配2臺風機,如采用動調風機比采用靜調風機共需多投入220萬元左右。

2.5 維護、檢修費用比較

廣東省粵電集團茂名熱電廠除塵器采用龍凈環(huán)保公司生產的電-袋復合型除塵器,廠家對除塵器出口煙氣中灰塵質量濃度保證值＜26mg/m3,在葉片及導葉的磨損問題上,動調風機和靜調風機的差異基本相當,所以,對2種風機在維護和檢修費用進行比較,統(tǒng)一按照機組1個大修周期(40000h)風機所需更換的備品備件來比較。

經過機組1個大修周期后,動調風機更換1組動葉片的費用約40萬元/臺(套),后導葉0.6萬元/臺(套),主軸承和幾十個葉柄軸承共約12萬元/臺(套),進口密封元件約8萬元/臺(套),液壓油站元件10萬元/臺(套),即動調風機1個大修周期后所需要更換備件費用總計約70.6萬元;經過機組1個大修周期后,靜調風機更換1組動葉片的費用約20萬元/臺(套),后導葉1.2萬元/臺(套),主軸承約10萬元/臺(套),即靜調風機1個大修周期后所需要更換備件費用總計約31.2萬元。

3 結論

針對廣東省粵電集團茂名熱電廠引風機選型所面對的實際情況,采取了具體問題具體分析的方法。綜合計算分析可知,機組經歷1個大修周期(40000 h),動調風機在運行經濟性上比靜調風機可節(jié)約電費約626.01萬元,但動調風機比靜調風機需多支出的檢修維護費用約為39.4萬元,即在機組1個大修周期,動調風機比靜調風機共節(jié)約費用約為:586.61萬元。

基于上述計算和分析,廣東省粵電集團茂名熱電廠#7機組引風機選型推薦采用動調風機。