蔣德勇

（國(guó)電泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225327）

0 概 述

國(guó)內(nèi)對(duì)1 000MW機(jī)組風(fēng)機(jī)的選型，均參照600 MW機(jī)組的選型方法。這種選型方法相對(duì)保守，大大降低了風(fēng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。隨著火力發(fā)電廠經(jīng)營(yíng)壓力的日益增加，越來(lái)越多的電廠選擇了對(duì)原有風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。對(duì)大型機(jī)組而言，更迫切需要優(yōu)化風(fēng)機(jī)選型方法，在確保機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行的能耗。

國(guó)電泰州電廠二期工程為國(guó)家科技示范項(xiàng)目，建有2臺(tái)1 000MW超超臨界二次再熱燃煤機(jī)組。鍋爐采用塔式布置，四角切圓燃燒方式，以神華煤作為設(shè)計(jì)煤種，內(nèi)蒙古的滿世混煤及東北煤作為校核煤種。機(jī)組的出口蒸汽參數(shù)為34.21MPa／605／613／613℃，鍋爐配備6臺(tái)ZGM133G型中速磨煤機(jī)，送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)及聯(lián)合風(fēng)機(jī)均采用動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)。

1 送風(fēng)機(jī)

為保障鍋爐燃燒正常，降低飛灰含碳量，送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量往往控制在2 000t／h以上，燃煤的變化對(duì)送風(fēng)量的影響較小，送風(fēng)系統(tǒng)阻力的變化甚微，因此，對(duì)送風(fēng)機(jī)的選型就無(wú)須考慮燃料品種的變化。目前，在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行工況下，泰州1號(hào)爐送風(fēng)機(jī)的動(dòng)調(diào)常在60%左右（冬季工況時(shí)更低）。較大的送風(fēng)裕量，使送風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行在低效區(qū)。表1為泰州一期及諫壁13號(hào)爐送風(fēng)機(jī)的裕量，從表1可知，按照 《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范－2011版》的選型范圍，送風(fēng)機(jī)的取值較大。

表1 送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓裕量

經(jīng)測(cè)試，諫壁電廠送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值的10%，壓力裕量也相當(dāng)于此值?？紤]到機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，空預(yù)器有可能產(chǎn)生局部漏風(fēng)或管道漏風(fēng)等情況，以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，取風(fēng)量裕量10%，風(fēng)壓裕量15%，確定風(fēng)機(jī) TB點(diǎn)風(fēng)量為：316.0×1.1＝347.6m3／s，風(fēng)壓為：4 685.8×1.15＝5 388.7Pa。

若按照“火規(guī)”低限值進(jìn)行選型計(jì)算，風(fēng)量為334.1×［5%＋311.1／288.8］＝376.6m3／s；壓頭為4 687×（1＋15%）＝5 390Pa。由此數(shù)據(jù)可知，風(fēng)量仍高出優(yōu)化值8%，這說(shuō)明按照低值進(jìn)行選型完全可以滿足工程需要。按2011版火規(guī)選型，風(fēng)機(jī)TB點(diǎn)參數(shù)為（356，4 916），風(fēng)量與諫壁優(yōu)化值一致而壓頭稍小，風(fēng)量的減少緣于發(fā)電效率的提高?？紤]鍋爐送風(fēng)系統(tǒng)阻力恒定，且在BMCR工況下的壓頭仍滿足要求，因此在送風(fēng)機(jī)選型時(shí)，可按照風(fēng)量裕量按5%＋溫度裕量、壓頭裕量按15%進(jìn)行。送風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值的數(shù)據(jù)比較，如表2所示。

表2 送風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值比較

2 一次風(fēng)機(jī)

燃料的變化對(duì)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況的影響較大，尤其是對(duì)風(fēng)壓的影響，另外，空預(yù)器漏風(fēng)系數(shù)與之也有很大關(guān)系。因此，對(duì)一次風(fēng)機(jī)選型時(shí)，必須充分考慮電廠燃料的供應(yīng)情況，以及磨煤機(jī)磨損后期制粉系統(tǒng)的影響，還需考慮空預(yù)器漏風(fēng)嚴(yán)重時(shí)的極端情況。

在外高橋二期900MW機(jī)組中，雖然一次風(fēng)機(jī)選了較大的裕量，如表3所示，但在實(shí)際運(yùn)行中，風(fēng)機(jī)的裕量還是偏小，尤其表現(xiàn)在夏季工況下進(jìn)行磨煤機(jī)切換的過(guò)程中。在BMCR工況下，進(jìn)入爐膛的一次風(fēng)量與計(jì)算值相當(dāng)接近，但一次風(fēng)量卻超過(guò)TB點(diǎn)風(fēng)量，主要原因是空預(yù)器的一次風(fēng)漏風(fēng)率高達(dá)50%，大大超出設(shè)計(jì)值的27%。

表3 一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓裕量

隨著設(shè)備制造和安裝水平的提高，空預(yù)器的漏風(fēng)率往往在5%以下，國(guó)華寧海電廠空預(yù)器的漏風(fēng)率甚至為4%。因此，在考慮一次風(fēng)漏風(fēng)率時(shí)，可以適當(dāng)收緊。諫壁電廠的空預(yù)器按30%的一次風(fēng)漏風(fēng)率進(jìn)行計(jì)算選型，從測(cè)試數(shù)不難看出，一次風(fēng)機(jī)仍有較大裕量。一次風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值的比較，如表4所示。

表4 一次風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值比較

需要說(shuō)明的是，實(shí)測(cè)風(fēng)量高出設(shè)計(jì)值28.2%，這是由于諫壁電廠的實(shí)際燃用煤種與設(shè)計(jì)煤種相差較多，而6臺(tái)磨煤機(jī)的運(yùn)行又使得壓頭比設(shè)計(jì)值小。考慮到機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，空預(yù)器漏風(fēng)、管道漏風(fēng)情況將有所變化，再考慮到煤質(zhì)的變化，取風(fēng)量裕量為10%，風(fēng)壓裕量為20%，一次風(fēng)的漏風(fēng)率仍按30%選取。以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，得TB點(diǎn)風(fēng)量為：145.4×1.1＝160.0m3／s，風(fēng)壓為：12692.8×1.2＝15 231.4Pa。

電廠要求，在燃用2種校核煤種時(shí)，需滿足5臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行帶滿負(fù)荷的要求。在考慮空預(yù)器一次風(fēng)漏風(fēng)率為25%的前提下，按2011版火規(guī)上限選型得風(fēng)機(jī)TB的點(diǎn)參數(shù)為：風(fēng)量113.99×1.3×1.08＝160m3／s；風(fēng)壓17 364×1.3＝22 573Pa。目前，諫壁電廠在燃煤正常的情況下，仍保持風(fēng)機(jī)的變頻運(yùn)行，足見(jiàn)風(fēng)機(jī)仍有裕量。壓頭直接影響到風(fēng)機(jī)電耗，因此，選型的上限不宜突破諫壁電廠風(fēng)機(jī)壓頭的上限。考慮到燃燒2種校核煤種，且5臺(tái)磨煤機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行的極端工況，風(fēng)量裕量的選擇，以校核2煤種并按30%＋溫度裕量考慮，壓頭按校核1煤種并按25%裕量選取，最終以校核2煤種進(jìn)行校核。風(fēng)機(jī)TB點(diǎn)風(fēng)壓為17 065×1.25＝21 331Pa，折算到校核2煤種情況下的風(fēng)壓裕量為18%。

3 引風(fēng)機(jī)

該電廠同步建設(shè)了煙氣脫硫及脫硝設(shè)施，取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)（設(shè)置引增合一風(fēng)機(jī)）。在電除塵器入口及脫硫吸收塔入口煙道中，布置煙氣余熱利用系統(tǒng)。在脫硫吸收塔出口處，布置導(dǎo)電玻璃鋼濕式電除塵器，出口煙氣溫度為50℃左右。引風(fēng)機(jī)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，雙級(jí)動(dòng)葉調(diào)整。爐膛、煙道及相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生的阻力，全部由引風(fēng)機(jī)克服。另外，由于進(jìn)入煙囪的煙溫較低，引風(fēng)機(jī)尚需克服一部分煙囪阻力。引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量及風(fēng)壓裕量的比較，如表5所示。

表5 引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓裕量

從調(diào)研所得的塔式爐煙氣阻力情況分析，實(shí)際運(yùn)行阻力與設(shè)計(jì)值相當(dāng)，如表6所示。燃燒校核煤種2時(shí)，該部分阻力考慮為1 473Pa（二次再熱機(jī)組煙溫調(diào)節(jié)擋板的阻力為300Pa）。

表6 爐膛至空預(yù)器入口（含脫硝）阻力 （Pa）

對(duì)引風(fēng)機(jī)壓頭裕量的確定，主要考慮了機(jī)組運(yùn)行后期空預(yù)器、脫硝阻力的增加；煙道及爐膛漏風(fēng)；燃料品質(zhì)惡化導(dǎo)致的煙氣量增加等。從諫壁電廠實(shí)測(cè)阻力的結(jié)果（表6）可知，風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行風(fēng)量高出BMCR工況設(shè)計(jì)風(fēng)量8.4%，這主要是由于煤質(zhì)較差引起的，實(shí)際風(fēng)壓比設(shè)計(jì)風(fēng)壓低了21.1%。引風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值的比較，如表7所示。

表7 引風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值比較

考慮脫硫系統(tǒng)的阻力為2 300Pa，按2011版火規(guī)下限，確定風(fēng)機(jī)參數(shù)為：風(fēng)量＝650.9×（10%＋403／393）＝732m3／s；風(fēng)壓為（5 131＋2 300）×（1＋20%）＝8 917Pa。由于脫硫裝置沒(méi)有安裝煙氣換熱器（GGH），故阻力系數(shù)較為穩(wěn)定，風(fēng)壓值取10%的裕量，其余部分阻力在換算值基礎(chǔ)上再考慮20%的裕量，引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)風(fēng)量偏差僅1.7%，故風(fēng)量的選取以流量略微偏上的大引風(fēng)機(jī)流量為準(zhǔn)。合并后的風(fēng)機(jī)選型參數(shù)為：風(fēng)量為780.0m3／s；風(fēng)壓為7 250.0Pa。兩者差異主要體現(xiàn)在煤質(zhì)的差異以及脫硝阻力的不同，泰州機(jī)組的風(fēng)機(jī)選型，建議參照2011版火規(guī)下限執(zhí)行。

由于脫硝不在鍋爐廠的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，應(yīng)避免脫硝島范圍內(nèi)的煙道阻力被鍋爐廠和脫硝設(shè)備供應(yīng)商重復(fù)考慮的情況，且校核2煤種已經(jīng)考慮了實(shí)際燃用煤種，因此風(fēng)壓裕量按20%，風(fēng)量裕量按10%＋環(huán)境溫度進(jìn)行考慮。系統(tǒng)中的煙氣換熱器，可以降低引風(fēng)機(jī)入口煙溫，但在考慮溫度裕量時(shí)，仍應(yīng)按常規(guī)15℃考慮，以適應(yīng)余熱利用系統(tǒng)因故障退出的工況。

國(guó)華徐州電廠的聯(lián)合風(fēng)機(jī)選用了單級(jí)動(dòng)調(diào)形式，風(fēng)量余量為13%，壓頭裕量為27%，在夏季1 000MW負(fù)荷時(shí)，動(dòng)調(diào)開(kāi)度為80%左右。綜合煤質(zhì)影響，聯(lián)合風(fēng)機(jī)裕量與國(guó)華徐州電廠的風(fēng)機(jī)裕量相當(dāng)，可以滿足日益嚴(yán)峻的生產(chǎn)需要，同時(shí)，也適當(dāng)提高了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。

4 結(jié) 語(yǔ)

依據(jù)風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及優(yōu)化結(jié)果，結(jié)合相關(guān)機(jī)組運(yùn)行情況，根據(jù)2011版火規(guī)的要求，對(duì)風(fēng)機(jī)的選型參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比。通過(guò)比較，確定了相對(duì)合理的風(fēng)量裕量和風(fēng)壓裕量。在對(duì)已投產(chǎn)機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化的同時(shí)，滿足了機(jī)組安全運(yùn)行的需要，通過(guò)提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率及減少空載損耗，降低了機(jī)組供電的煤耗。