田宏偉
(國電諫壁發(fā)電廠,江蘇鎮(zhèn)江 212006)
某廠8號(hào)330 MW汽輪發(fā)電機(jī)組,其鍋爐為SG-1025/16.77-M854型,亞臨界中間一次再熱控制循環(huán),雙爐膛Π型露天布置,平衡通風(fēng),四角切向燃燒,固態(tài)排渣爐。鍋爐采用中間儲(chǔ)倉系統(tǒng)、乏氣送粉方式。配置4臺(tái)DTM350/600型鋼球磨,8號(hào)爐配備2臺(tái)FAF-23.7-13.3-1型動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī),2臺(tái)SAF28-18-1型動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)。脫硫系統(tǒng)于2009年3月份投產(chǎn),脫硫系統(tǒng)采用石灰石—石膏濕法脫硫,未安裝GGH設(shè)備,一爐一塔一臺(tái)脫硫增壓風(fēng)機(jī),增壓風(fēng)機(jī)為AN45e6型靜葉調(diào)軸流式通風(fēng)機(jī),轉(zhuǎn)速為360 r/min。自脫硫系統(tǒng)投運(yùn)以來,引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)的電耗較高,為了實(shí)現(xiàn)最大程度上的節(jié)能降耗效果,該廠對(duì)脫硫增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)實(shí)施二合一改造[1]。通過對(duì)2008年7月在330 MW,265 MW,180 MW 3個(gè)工況下鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)和2009年7月在上述3個(gè)工況下的脫硫系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,對(duì)脫硫增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)合一方案的可行性進(jìn)行了論證,認(rèn)為采用以引風(fēng)機(jī)為基礎(chǔ)取代增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行二合一改造在技術(shù)上是可行的,于是決定在8號(hào)機(jī)組大修中立項(xiàng)實(shí)施。
方案一。以增壓風(fēng)機(jī)為基礎(chǔ)取代引風(fēng)機(jī)進(jìn)行二合一改造。由于增壓風(fēng)機(jī)為靜葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī),其調(diào)節(jié)效率低于動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式引風(fēng)機(jī)。且現(xiàn)增壓風(fēng)機(jī)的全壓低,若要用增壓風(fēng)機(jī)取代引風(fēng)機(jī)進(jìn)行二合一改造,則節(jié)電量低于引風(fēng)機(jī)改造,改造費(fèi)用將遠(yuǎn)高于引風(fēng)機(jī)改造方案。經(jīng)初步計(jì)算以增壓風(fēng)機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行增容改造,每年節(jié)電約78 960 kW·h,改造投資費(fèi)用卻高達(dá)350萬元,經(jīng)濟(jì)上不可行。另外,使用單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)二合一改造,一旦脫硫系統(tǒng)或增壓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障,機(jī)組就必需停機(jī)搶修,運(yùn)行中風(fēng)險(xiǎn)比較高,不利于機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。
方案二。以引風(fēng)機(jī)為基礎(chǔ)取代增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行二合一改造。要保證風(fēng)機(jī)二合一改造方案的成功實(shí)施,首先要摸清楚引風(fēng)機(jī)各個(gè)工況下實(shí)際運(yùn)行情況。系統(tǒng)風(fēng)量以2008年實(shí)際測(cè)量風(fēng)量為主,系統(tǒng)風(fēng)壓在2008年實(shí)測(cè)引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的基礎(chǔ)上加上脫硫系統(tǒng)阻力即為二合一后新風(fēng)機(jī)運(yùn)行的全風(fēng)壓,總流量維持不變,具體運(yùn)行參數(shù)如表1所示。
表1風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)參數(shù)及二合一改造后新風(fēng)機(jī)需要運(yùn)行點(diǎn)參數(shù)
由于鍋爐額定蒸發(fā)量為1 025 t/h,故需將引風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)風(fēng)量換算到1 025 t/h,換算后單臺(tái)引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為1 015 437 m3/h??紤]到空預(yù)器漏風(fēng)及煤質(zhì)變差等情況,單臺(tái)引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量的裕量取為10%,則單臺(tái)引風(fēng)機(jī)風(fēng)量為1 116 980 m3/h(310.25 m3/s)。 圓整后,單臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量為 1 150 000 m3/h(319.4m3/s)。
BMCR工況(蒸發(fā)量為1 025 t/h)時(shí)的單臺(tái)引風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)壓為3 824 Pa。脫硫系統(tǒng)阻力按其設(shè)計(jì)值1 550 Pa計(jì)。風(fēng)機(jī)二合一實(shí)施后,風(fēng)機(jī)全壓需要5 374 Pa。風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)全壓裕量取15%,則設(shè)計(jì)全壓為6 180 Pa。圓整后,風(fēng)機(jī)最后設(shè)計(jì)風(fēng)壓取為6 200 Pa。
在上述煙氣系統(tǒng)狀況下,新風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量為319.4 m3/s,設(shè)計(jì)風(fēng)壓為6 200 Pa,風(fēng)機(jī)效率取85%。電機(jī)功率裕量取5%(電機(jī)裕量選取較小是由于風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓已取裕量),二合一實(shí)施后引風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率則為2 421.8 kW,原引風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率為2 500 kW,故原引風(fēng)機(jī)電機(jī)功率足夠。
可見,8號(hào)機(jī)組鍋爐采用引風(fēng)機(jī)為基礎(chǔ)取代增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行二合一改造后,引風(fēng)機(jī)和電機(jī)能夠滿足二合一后風(fēng)量和全壓要求,無需對(duì)原引風(fēng)機(jī)進(jìn)行任何改動(dòng)。僅需在引風(fēng)機(jī)出口到脫硫增壓風(fēng)機(jī)出口之間加裝煙道,其余設(shè)備無需進(jìn)行任何變動(dòng)。同時(shí)需對(duì)引風(fēng)機(jī)、煙囪的煙道承壓能力進(jìn)行校核,對(duì)承壓能力不能滿足要求的要按排加固[2]。
改造工程于2010年10月1日正式啟動(dòng),同年11月17日結(jié)束,歷時(shí)48 d。在對(duì)西安熱工研究院提供的改造圖紙進(jìn)行審核時(shí),發(fā)現(xiàn)2個(gè)主要問題:(1)土建施工要采用打樁作基礎(chǔ),施工工期及施工場(chǎng)地均不允許;(2)施工圖紙未注明原有測(cè)點(diǎn)的安裝位置。經(jīng)溝通,西安熱工研究院同意對(duì)土建施工基礎(chǔ)進(jìn)行出圖改動(dòng) (采用澆注樁),使之既能保證原設(shè)計(jì)強(qiáng)度,又能保證現(xiàn)場(chǎng)施工及工期。由于西安熱工研究院對(duì)原脫硫煙道上測(cè)點(diǎn)布置不清楚,該廠根據(jù)測(cè)點(diǎn)位置的要求在新增煙道上重新開孔布置,并得到西安熱工研究院的同意。
根據(jù)改造方案,首先拆除增壓風(fēng)機(jī)本體及進(jìn)、出口煙道及附件。為節(jié)省投資,該廠要求保護(hù)性拆除,確保拆下的部件完整、完好。拆除時(shí)現(xiàn)場(chǎng)有專人進(jìn)行監(jiān)護(hù),特別在割口位置要求三方技術(shù)人員 (施工方、鍋爐檢修、設(shè)管部)確認(rèn),以防割錯(cuò)位置。 起吊作業(yè)是拆除過程中比較危險(xiǎn)的作業(yè)點(diǎn),在施工安全技術(shù)措施中各拆除部件的重量全部分項(xiàng)列出,嚴(yán)防超重起吊,并且現(xiàn)場(chǎng)做好警示工作,確保起吊作業(yè)的安全。拆下的部件運(yùn)輸過程中做好防碰壞的措施,在堆放場(chǎng)地保管好。先將拆除的部件全部拆完,再進(jìn)行土建基礎(chǔ)開挖和基礎(chǔ)澆注工作,防止開挖過程中對(duì)脫硫系統(tǒng)在運(yùn)設(shè)備的影響以及對(duì)地下設(shè)施的破壞。要求施工嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行,不準(zhǔn)超范圍開挖。鋼架安裝過程中主要做好鋼架定位工作,防起重傷害,保證焊接質(zhì)量。新增煙道安裝主要做好定位工作確保膨脹方向正確。在整個(gè)工程施工過程中都有專人負(fù)責(zé),遇到技術(shù)、備品問題設(shè)管部均及時(shí)協(xié)助解決,保證工程在預(yù)定的工期內(nèi)安全、優(yōu)質(zhì)完成。
引、增合一改造后,2010年12月5日至12月13日該廠與西安熱工研究院共同對(duì)8號(hào)機(jī)組風(fēng)機(jī)二合一改造后的效果進(jìn)行了熱態(tài)試驗(yàn)。
熱態(tài)試驗(yàn)最大試驗(yàn)工況為330.0 MW,鍋爐蒸發(fā)量僅為999.0 t/h,而機(jī)組BMCR工況的鍋爐蒸發(fā)量為1 025 t/h。要對(duì)比風(fēng)機(jī)的特性參數(shù)實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值,前者與后者就得換算到同一工況下,即根據(jù)實(shí)測(cè)的各風(fēng)機(jī)流量與全壓的關(guān)系,流量與鍋爐蒸發(fā)量的關(guān)系,將330.0 MW工況時(shí)的風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)參數(shù)換算到設(shè)計(jì)條件(1 025 t/h蒸發(fā)量)下進(jìn)行分析。引風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)值與BMCR、TB設(shè)計(jì)值比較。
表2引風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)值與BMCR和TB設(shè)計(jì)值比較
從表2中可以看出,在999.0 t/h蒸發(fā)量下實(shí)測(cè)引風(fēng)機(jī)風(fēng)量低于BMCR工況設(shè)計(jì)風(fēng)量,風(fēng)壓也低于BMCR工況設(shè)計(jì)全壓。將實(shí)測(cè)風(fēng)量和全壓換算到1 025 t/h蒸發(fā)量后,風(fēng)機(jī)風(fēng)量比BMCR工況設(shè)計(jì)風(fēng)量低13.0%,風(fēng)機(jī)全壓低13.1%;與TB點(diǎn)設(shè)計(jì)值相比,風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量為18.8%,全壓裕量為13.5%。
風(fēng)機(jī)二合一改造后,引風(fēng)機(jī)仍有一定的風(fēng)量裕量和全壓裕量,即使遇到夏季工況或煤質(zhì)變差、空預(yù)器漏風(fēng)增加等情況,引風(fēng)機(jī)仍能夠滿足二合一運(yùn)行要求。
實(shí)施二合一改造主要目的是實(shí)現(xiàn)機(jī)組的節(jié)能降耗,下面就風(fēng)機(jī)二合一改造前后節(jié)能情況進(jìn)行分析。8號(hào)機(jī)組風(fēng)機(jī)在各個(gè)工況下的節(jié)電參數(shù)如表3和表4所示(二合一改造參數(shù)以實(shí)測(cè)平均值計(jì)算)。
風(fēng)機(jī)實(shí)施二合一改造后,增壓風(fēng)機(jī)不再耗功,引風(fēng)機(jī)由于系統(tǒng)阻力增加使其運(yùn)行效率提高,但用電量略有上升。二合一改造后,取消了增壓風(fēng)機(jī),從引風(fēng)機(jī)軸功率變化可以看出,2臺(tái)引風(fēng)機(jī)平均用電量增加了38.73 kW·h,停用增壓風(fēng)機(jī)后,節(jié)電量為890.7 kW·h,則機(jī)組平均電約851.97 kW/h。如果機(jī)組年運(yùn)行按7 200 h計(jì),每度電按0.43元,各個(gè)工況各占1/3時(shí)間,則年平均節(jié)省費(fèi)用可達(dá)263.8萬元。該廠8號(hào)機(jī)組引風(fēng)機(jī)改造費(fèi)用共計(jì)約200萬元,因此僅需9個(gè)月左右即可收回投資。
表3引風(fēng)機(jī)改造前和增壓風(fēng)機(jī)參數(shù)
經(jīng)過風(fēng)機(jī)二合一改造后,引風(fēng)機(jī)仍有一定的風(fēng)量裕量和全壓裕量,現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)能夠滿足機(jī)組各個(gè)工況下的運(yùn)行要求。風(fēng)機(jī)二合一改造后,風(fēng)機(jī)耗電量大幅度的降低,機(jī)組平均節(jié)電約851.97 kW·h,廠用電率約下降0.2%,節(jié)能效果相當(dāng)突出。
表4引風(fēng)機(jī)改造后參數(shù)
[1]劉家鈺,王寶華,岳佳全,等.1 000 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并改造研究[J].熱力發(fā)電,2010,39(8):45-48.
[2]郭立君.泵與風(fēng)機(jī)[M].北京:中國電力出版社,2008.