張建科，周立群

(福建華電可門發(fā)電有限公司，福州 350512)

0 引言

福建華電可門發(fā)電有限公司(以下簡稱可門發(fā)電公司)#3機(jī)組每臺鍋爐配2臺引風(fēng)機(jī)、1套選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝系統(tǒng)及1套石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)(FGD)。#3機(jī)組引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)裕量較大，在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)長時(shí)間遠(yuǎn)離高效區(qū)運(yùn)行，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差，在脫硫系統(tǒng)取消旁路后，若增壓風(fēng)機(jī)故障，勢必會引起主機(jī)停機(jī)。可門發(fā)電公司從運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、安全性角度考慮，對#3機(jī)組增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行了增加旁路煙道改造。

1 改造前的情況

1.1 鍋爐概況

可門發(fā)電公司#3機(jī)組為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，采用單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式，為平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π形鍋爐，是露天布置的燃煤鍋爐。設(shè)計(jì)煤種為神府煤，校核煤種為晉北煤。鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)

1.2 引風(fēng)機(jī)

鍋爐配2臺AN33e6(V19-1°)引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)主要參數(shù)見表2。引風(fēng)機(jī)電機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù)：形式，鼠籠異步式；型號，YKK900-8；額定功率，3 800 kW；額定電壓，6 000 V；額定電流，442 A；額定頻率，50 Hz；額定負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)，0.86；額定轉(zhuǎn)速，746 r/min；極數(shù)，8；額定負(fù)荷時(shí)效率，96.10%。

表2 引風(fēng)機(jī)主要參數(shù)

1.3 增壓風(fēng)機(jī)

#3機(jī)組脫硫系統(tǒng)配置1臺AP1-47/22型動葉可調(diào)軸流式增壓風(fēng)機(jī)，其電動機(jī)型號為YKK900-10W，電動機(jī)額定容量為3 200 kW，具體參數(shù)見表3。

表3 增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

2 項(xiàng)目改造

在#3機(jī)組增壓風(fēng)機(jī)增加旁路煙道改造工作中，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，對現(xiàn)有#3機(jī)組FGD進(jìn)行修改。

(1)增壓風(fēng)機(jī)加裝小旁路，小旁路煙氣由主煙道引入，新增小旁路擋板門、增壓風(fēng)機(jī)出口擋板門、膨脹節(jié)等設(shè)備。

(2)對原有擋板門密封風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，將密封風(fēng)接入新增擋板門密封風(fēng)接口。

(3)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，為新增煙氣系統(tǒng)增設(shè)平臺扶梯。

2.1 煙氣系統(tǒng)改造

在現(xiàn)有主煙道上新增一個(gè)開口，作為新裝增壓風(fēng)機(jī)旁路的煙氣引接口，并增設(shè)增壓風(fēng)機(jī)旁路擋板門、增壓風(fēng)機(jī)出口擋板門，以便各工況之間進(jìn)行切換。煙道留有足夠的直段以便布置儀控測點(diǎn)；吸收塔進(jìn)口處煙道采用彎頭接入，保證了足夠的煙道截面，且不會對塔進(jìn)口處氣流流場產(chǎn)生較大影響。

增壓風(fēng)機(jī)旁路運(yùn)行時(shí)，密封風(fēng)系統(tǒng)需要為FGD入口擋板門、大旁路擋板門、增壓風(fēng)機(jī)出口擋板門提供密封風(fēng)，共17 250 m3/h。

根據(jù)核算，原有密封風(fēng)系統(tǒng)能夠提供足夠的密封風(fēng)量。對于擋板門漏煙的問題，則更換了擋板門密封片以獲得足夠的密封性，減少密封風(fēng)耗量。

2.2 土建部分改造

在#3鍋爐每側(cè)原煙道支架、增壓風(fēng)機(jī)支架、主煙道支架之間新增旁路煙道支架，支架采用鋼結(jié)構(gòu)，每臺爐4根鋼柱，跨度為7 400 mm×6 000 mm，柱頂標(biāo)高12.050 m。鋼支架全部為新建結(jié)構(gòu)，不存在加固改造問題。

每臺爐支架基礎(chǔ)與原有各煙道基礎(chǔ)距離均較近，其中有2根柱基礎(chǔ)與原煙道基礎(chǔ)需做聯(lián)合基礎(chǔ)。基礎(chǔ)新增鋼筋與原有鋼筋采用雙面搭接焊。

采用強(qiáng)度等級為C35的鋼筋混凝土，HPB235一級、HRB335二級鋼筋，Q235B鋼材。

2.3 儀控部分改造

在#3機(jī)組增壓風(fēng)機(jī)旁路煙道增加測量探頭，取樣管引到原煙氣自動監(jiān)控系統(tǒng)(CEMS)分析儀上,通過旁路門的開關(guān)信號自動實(shí)現(xiàn)切換功能，實(shí)現(xiàn)對開啟增壓風(fēng)機(jī)旁路運(yùn)行后的污染物排放監(jiān)測。

2.4 電氣部分改造

新增增壓風(fēng)機(jī)小旁路擋板門及出口擋板門電源，從對應(yīng)機(jī)組電機(jī)控制中心(MCC)段和脫硫保安段2段引接，實(shí)現(xiàn)2路供電，保證供電可靠性。

3 經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

#3機(jī)組增壓風(fēng)機(jī)加裝旁路煙道連接工作從2012年9月27日開始，至10月11日結(jié)束，歷時(shí)15 d，前期開展了相關(guān)煙道的制作工作。

3.1 旁路運(yùn)行試驗(yàn)

2012年11月20日，可門發(fā)電公司開展了增壓風(fēng)機(jī)旁路帶載試驗(yàn)和增壓風(fēng)機(jī)旁路運(yùn)行切換至增壓風(fēng)機(jī)主路運(yùn)行試驗(yàn)，以評估改造后增壓風(fēng)機(jī)旁路運(yùn)行的實(shí)際情況。#3機(jī)組負(fù)荷400 MW開啟增壓風(fēng)機(jī)旁路，停運(yùn)增壓風(fēng)機(jī)，待機(jī)組在該負(fù)荷工況下穩(wěn)定運(yùn)行后，以負(fù)荷上升20 MW為一工況逐步增加機(jī)組負(fù)荷，考慮增壓風(fēng)機(jī)旁路運(yùn)行的最大帶載能力，試驗(yàn)至500 MW負(fù)荷時(shí)由于引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)搶風(fēng)失速傾向終止，降負(fù)荷至450 MW后啟動增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，并逐步關(guān)閉增壓風(fēng)機(jī)旁路擋板門。試驗(yàn)期間機(jī)組相關(guān)參數(shù)見表4。

表4 試驗(yàn)期間機(jī)組相關(guān)參數(shù)

3.2 邏輯修改

#3機(jī)組增壓風(fēng)機(jī)增加旁路煙道改造后，對運(yùn)行控制相關(guān)邏輯參數(shù)進(jìn)行了修改。

(1)增壓風(fēng)機(jī)入口擋板門(由原煙氣擋板門更名而來)啟閉控制邏輯修改。

(2)增壓風(fēng)機(jī)旁路擋板門啟閉邏輯添加。

(3)增壓風(fēng)機(jī)出口擋板門啟閉邏輯添加。

(4)增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)啟閉程序及保護(hù)邏輯修改。

(5)FGD保護(hù)條件邏輯修改。

(6)煙氣系統(tǒng)順控程序修改(包括增壓風(fēng)機(jī)的啟動運(yùn)行步序、增壓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)的切換程序、不啟動增壓風(fēng)機(jī)而運(yùn)行煙氣系統(tǒng)時(shí)的啟動步序)。

(7)分散控制系統(tǒng)(DCS)邏輯修改。

在增壓風(fēng)機(jī)旁路試驗(yàn)運(yùn)行期間，增壓風(fēng)機(jī)旁路運(yùn)行開啟與切換相關(guān)過程快速準(zhǔn)確，運(yùn)行人員能夠根據(jù)負(fù)荷工況等條件迅速做出動作，在異常情況下及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，說明邏輯修改考慮較為充分，運(yùn)行控制可靠性較強(qiáng)。

3.3 改造后經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

由于引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)裕度較大，在較低負(fù)荷下，引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)均在低效率區(qū)運(yùn)行，增壓風(fēng)機(jī)旁路運(yùn)行時(shí)，一方面增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)可以節(jié)約電耗，另一方面，引風(fēng)機(jī)更接近高效點(diǎn)運(yùn)行，提高了引風(fēng)機(jī)效率。

此次試驗(yàn)中，在400 MW負(fù)荷工況下，增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)A和引風(fēng)機(jī)B電流分別為91 A和92 A，增壓風(fēng)機(jī)電流為164 A；增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行切換至旁路運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)A和引風(fēng)機(jī)B電流分別為106 A和108 A，增壓風(fēng)機(jī)電流為0 A。相對增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，旁路運(yùn)行時(shí)3臺風(fēng)機(jī)總電流下降了約133 A，電耗下降了約967 kW·h。

在450 MW負(fù)荷工況下，增壓風(fēng)機(jī)旁路運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)A和引風(fēng)機(jī)B電流分別為148.5 A和147.5 A，增壓風(fēng)機(jī)電流為0；旁路運(yùn)行切換至增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)A和引風(fēng)機(jī)B電流都為119 A，增壓風(fēng)機(jī)電流為179 A。相對增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，旁路運(yùn)行時(shí)3臺風(fēng)機(jī)總電流下降了約121 A，則電耗下降了約880 kW·h。由于400 MW負(fù)荷工況下FGD為2臺循環(huán)泵運(yùn)行，而450 MW負(fù)荷工況下FGD開始啟動3臺循環(huán)泵運(yùn)行，引風(fēng)機(jī)出力進(jìn)一步增加，與400 MW工況相比，電耗有所下降。

由此可見，在中低負(fù)荷工況下，#3機(jī)組增壓風(fēng)機(jī)旁路運(yùn)行有較為明顯的節(jié)電效果。

#3機(jī)組近3年的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表5。可以看出，機(jī)組負(fù)荷率分別為76.45%，84.02%和67.90%，機(jī)組在低于460 MW(76.67%負(fù)荷率)下運(yùn)行時(shí)間較長。

表5 #3機(jī)組近3年來的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

機(jī)組在低于460 MW負(fù)荷下即可啟動增壓風(fēng)機(jī)旁路運(yùn)行模式，扣除增加旁路煙道后增加的電加熱及電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)增加的功率，停運(yùn)增壓風(fēng)機(jī)按每小時(shí)節(jié)電800 kW·h計(jì)，每年停運(yùn)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行小時(shí)數(shù)保守按4 000 h計(jì)，則年節(jié)約廠用電為800×4 000=3.2×106(kW·h)，電價(jià)按上網(wǎng)電價(jià)0.45元/(kW·h)計(jì)，則每年可降低成本3.2×106×0.45÷10 000=144(萬元)。此部分費(fèi)用還未考慮不設(shè)增壓風(fēng)機(jī)旁路運(yùn)行時(shí)，由于增壓風(fēng)機(jī)故障而造成的啟停機(jī)及檢修費(fèi)用。該項(xiàng)目總投資485萬元，運(yùn)行時(shí)每年節(jié)約144萬元，則收回投資年限為485÷144=3.4(年)。

3.4 改造后安全性評價(jià)

根據(jù)中國華電集團(tuán)公司脫硫?qū)崟r(shí)監(jiān)管系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，增壓風(fēng)機(jī)是脫硫系統(tǒng)中僅次于煙氣換熱器(GGH)的第2大故障點(diǎn)，其故障率占總故障率30%以上。

可門發(fā)電公司#3機(jī)組脫硫系統(tǒng)未設(shè)置GGH，原設(shè)計(jì)帶脫硫煙道旁路的情況下僅設(shè)計(jì)1臺3 200 kW的增壓風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)成為脫硫系統(tǒng)中最大故障點(diǎn)，在脫硫旁路煙道取消后，脫硫系統(tǒng)一躍成為第4大主機(jī)，單臺增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性直接影響整臺機(jī)組的安全。增壓風(fēng)機(jī)增加旁路煙道后，可有效減少系統(tǒng)故障點(diǎn)，在增壓風(fēng)機(jī)故障發(fā)生時(shí)及時(shí)隔離增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，適當(dāng)降低負(fù)荷，進(jìn)入旁路運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)“不停主機(jī)、隔離檢修增壓風(fēng)機(jī)”，保證機(jī)組運(yùn)行安全。同時(shí)，可以節(jié)省增壓風(fēng)機(jī)故障導(dǎo)致的停機(jī)和啟機(jī)費(fèi)用。

4 結(jié)論

可門發(fā)電公司#3機(jī)組通過增壓風(fēng)機(jī)增加旁路煙道改造工程，經(jīng)過旁路運(yùn)行試驗(yàn)，達(dá)到了機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行預(yù)期目標(biāo)，可為同類型機(jī)組增壓風(fēng)機(jī)旁路系統(tǒng)改造提供參考。

(1)增壓風(fēng)機(jī)增加旁路煙道，通過增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行和旁路運(yùn)行試驗(yàn)，可得知在負(fù)荷低于460 MW以下旁路運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)效果、節(jié)能效果明顯。

(2)增壓風(fēng)機(jī)作為第4大主機(jī)，其運(yùn)行安全關(guān)系機(jī)組運(yùn)行安全，增壓風(fēng)機(jī)旁路切換由值長統(tǒng)一調(diào)度，保證機(jī)組安全。

(3)增壓風(fēng)機(jī)增壓旁路后，邏輯修改、快速降負(fù)荷(RB)等通過啟機(jī)前及帶負(fù)荷后驗(yàn)證，準(zhǔn)確可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]華東六省一市電機(jī)工程(電力)學(xué)會.600 MW火力發(fā)電機(jī)組培訓(xùn)教材:鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2000.