程 峰，曾 多

電廠引增合一改造效益分析

程 峰，曾 多

（華能重慶珞璜發(fā)電有限責任公司，重慶402283）

為達到環(huán)保部頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223—2011）的要求，某電廠對二期3＃及4＃機組增加選擇性催化還原（SCR）脫硝裝置，并將原有雙室三電場除塵器改造為雙室五電場除塵器。為保證機組安全穩(wěn)定運行，降低廠用電率，需對引風機和增壓風機進行改造。引增合一改造后，鍋爐風機及爐膛的運行安全性提高，鍋爐輔機故障發(fā)生率減少，風機電耗降低。引增合一不僅簡化了系統(tǒng)，降低了運行成本，還提高了機組的安全性和穩(wěn)定性，確保機組能夠長周期安全穩(wěn)定地運行。

引風機；增壓風機；引増合一；除塵器擴容；脫硝SCR；煙道阻力；經(jīng)濟效益

某電廠二期2×360 MW法國進口機組原采用型號為14144Z／1966的離心式引風機，脫硫系統(tǒng)增壓風機采用成都電力機械廠型號為TA18048－8Z的靜葉調節(jié)軸流風機。引風機與增壓風機均為工頻定速運行，通過改變入口檔板或靜葉的開度來調節(jié)爐膛負壓。后對引風機和增壓風機進行變頻改造，風機入口檔板或靜葉在正常情況下保持全開，通過改變風機轉速調節(jié)爐膛負壓，從而達到節(jié)能降耗的目的。

根據(jù)環(huán)保部頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223—2011），燃煤鍋爐煙氣 NO x濃度排放限值為200 mg／Nm3，煙塵濃度排放限值為30 mg／Nm3。為達到環(huán)保標準要求，該電廠擬對二期3＃及4＃兩臺機組增加SCR脫硝裝置，并將原有的雙室三電場除塵器擴容改造成雙室五電場除塵器。其中，加裝SCR脫硝裝置后，煙氣阻力將增加約1 200 Pa；電除塵器擴容改造后，煙風系統(tǒng)阻力將增加100 Pa；環(huán)保改造后煙風系統(tǒng)的阻力將增加約1 300 Pa。因靜電除塵器提效改造采用的方案是將原三電場擴容至五電場，導致靜電除塵器出口往引風機方向后移10余米。因此，布置在該范圍內的原除塵器出口至原離心式引風機入口之間的煙道及附屬鋼結構，必須全部拆除，以滿足電除塵提效改造的空間需要。

1 改造的必要性分析

該電廠為了解其現(xiàn)行引風機、增壓風機的實際運行工況，委托某熱工院對4＃機組引風機和增壓風機進行了現(xiàn)場熱態(tài)試驗，得到引風機及增壓風機的性能試驗數(shù)據(jù)，見表1及表2。

表1 引風機熱態(tài)試驗主要數(shù)據(jù)表

表1 （續(xù)）

表2 增壓風機熱態(tài)試驗主要數(shù)據(jù)表

表2 （續(xù)）

由表1及表2可以看出，通過機組在360 MW，270 MW和200 MW負荷3個工況下的性能試驗證實，引風機所需承擔的壓頭已超過現(xiàn)行引風機的設計選型（TB）點設計壓頭。同時，引風機風量實測數(shù)據(jù)也已超過了原風機TB點風量。增壓風機實測風量也已超過風機TB點風量。另外，由于脫硝系統(tǒng)曾進行過擴容改造，漿液循環(huán)泵由原來的4臺變?yōu)?臺，這導致增壓風機壓頭裕量不足。因此，引風機及增壓風機均面臨著擴容改造的壓力。

因原鍋爐煙氣系統(tǒng)中設置了2臺引風機，而脫硝系統(tǒng)僅設置1臺增壓風機，脫硝旁路取消后，增壓風機的可靠性對機組的安全運行有很大的影響。從機組可靠性角度看，單臺增壓風機故障解列引起停爐的概率比雙列引風機高。因此，如實施引增合一或雙增壓風機改造，可極大提高機組運行安全性和可靠性。

因3＃及4＃鍋爐靜電除塵器提效改造采用的方案是將原三電場改擴容至五電場，導致靜電除塵器出口往引風機方向后移10余米。因此，布置在該范圍內的原除塵器出口至原離心式引風機入口之間的煙道及附屬鋼結構，必須全部拆除以滿足電除塵提效改造的空間需要；若僅對引風機進行擴容改造，則擴容后的引風機布置需整體后移，在原風機出口煙道位置橫向布置軸流引風機。因引風機進口、除塵器出口、脫硫煙道接口位置標高都較高，所以新的引風機進出口煙道走向極其復雜，存在較多的直角彎頭，而煙道布置不合理會增大煙道阻力，增加引風機電耗。若采用引增合一并結合除塵器后煙道統(tǒng)一優(yōu)化的方案，與引風機擴容并保留增壓風機的方案相比，可節(jié)省至少5個彎頭，降低系統(tǒng)阻力250 Pa以上，運行經(jīng)濟性更佳。因此，對引風機及增壓風機進行聯(lián)合改造，并結合除塵器后煙道優(yōu)化以滿足現(xiàn)場布置及節(jié)能的要求，是非常有必要的。

2 改造方案

從運行經(jīng)濟性、技術成熟度、運行安全性、設備維護量等方面，對“引風機擴容＋增設增壓風機小旁路”“引風機擴容＋增壓風機設置2臺”“引風機與增壓風機合并”3種方案進行了比較（具體見表3）。最終，該電廠為二期2臺機組選擇了引增合一及尾部煙道優(yōu)化的改造方案。

表3 3種風機改造方案對比

根據(jù)《大中型火力發(fā)電廠設計規(guī)范》（GB 50660—2011）8.3.2規(guī)定，若引風機在環(huán)境溫度下的TB點壓頭高于爐膛設計瞬態(tài)承受壓力時，不應選用離心式引風機。本工程中引風機與增壓風機合并后，考慮增加的脫硝設備、除塵設備的阻力，引風機TB點壓頭（8 800 Pa）已經(jīng)超過鍋爐爐膛的瞬態(tài)承受壓力（5 800 Pa）。因此，從運行安全性出發(fā)，宜選用軸流式引風機；從改造費用和改造后設備維護量考慮，引風機和增壓風機合并改造后不考慮小汽機驅動，依然采用電機拖動。

雖然靜葉調節(jié)軸流風機具有耐磨損、耐腐蝕、維護簡單、可靠性高等優(yōu)點，更適合應用于燃用高硫、高灰份煤電廠。但因該電廠二期機組引、增風機二合一后，壓頭參數(shù)已超過了靜調風機選型范圍。因此，該工程引增合一方案最終采用了運行效率高的動葉可調軸流式風機，此改造方案在國內同類型電廠已有較多的成功案例，技術比較成熟。

本次改造項目施工的主要工作內容是：拆除3＃及4＃爐靜電除塵器出口膨脹節(jié)至吸收塔入口膨脹節(jié)之間的煙道、膨脹節(jié)、擋板、執(zhí)行機構、鋼結構、引風機、增壓風機、密封風機、油站、電機、電纜、變頻器及相關附件和電熱設備等；重新進行土建基礎施工，并對影響3＃及4＃爐引增合一改造工程施工的蒸氣、水、油、儀雜空、輸灰、漿液等管道進行拆除、移位和恢復；待土建基礎施工完成后，根據(jù)電力設計院提供的圖紙安裝新的鋼結構、煙道、支吊架、膨脹節(jié)、擋板、起重設備、風機、電機、油站、電機執(zhí)行器、電纜及相關附屬件和電熱設備，并對設備的單體調試、分步試運、整體試運。引增合一及煙道優(yōu)化改造效果圖見圖1。

圖1 引增合一及煙道優(yōu)化改造效果圖

3 機組運行的可靠性及經(jīng)濟性分析

2010年6月17日環(huán)境保護部辦公廳發(fā)布《關于火電企業(yè)脫硫設施旁路煙道擋板實施鉛封的通知》（環(huán)辦〔2010〕91號），要求各級環(huán)保部門和各電力集團公司積極鼓勵火電企業(yè)逐步拆除已建脫硫設施的旁路煙道，對暫時保留旁路煙道的，必須將所有旁路擋板實行鉛封。該電廠二期機組原來煙氣系統(tǒng)中設置2臺引風機，而脫硫系統(tǒng)僅設置1臺增壓風機，機組脫硫旁路取消后，增壓風機的可靠性對機組運行的可靠性有很大的影響。因此，在實施引增合一改造后，取消單臺的增壓風機，能極大提高機組運行的安全性和可靠性。

1）脫硫旁路煙道的拆除

根據(jù)環(huán)保部頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223—2011）要求，脫硫煙氣系統(tǒng)旁路煙道必須拆除。引增合一改造后，鍋爐引風機設置為2臺，如遇單側引風機有缺陷可單側運行；而之前設置的增壓風機為單系統(tǒng)設置，如遇增壓風機出現(xiàn)故障，機組需停運才能消缺。引增合一改造后，不存在增壓風機，所以這種危險因素就可以很好地被解決。

2）改造后鍋爐系統(tǒng)簡化

引增合一改造后，取消了原設置的增壓風機，減少了1套設備，降低了設備成本。同時，緩解了現(xiàn)場場地緊張的情況，降低了運行成本。

3）提高設備操作的可靠性和及時性

機組運行時，根據(jù)機組負荷的變化，煙氣量和系統(tǒng)阻力也會發(fā)生變化，引風機和增壓風機需要同時做出調節(jié)。引風機和增壓風機若未合并，在機組負荷變化時，需要同時調節(jié)串聯(lián)的兩種風機，運行人員操作多、調節(jié)復雜。引增合一后，可單一調節(jié)引風機運行工況，調節(jié)簡化，對負荷響應迅速、準確。

機組在正常運行時，爐膛壓力遠低于5.8 kPa的設計承壓能力，不會對爐膛的安全運行帶來危害。若一旦發(fā)生以下幾種非正常運行情況，則可能威脅爐膛安全運行。

熱態(tài)：當機組在最高負荷下運行時，因某種原因引起了鍋爐MFT動作，送風機和一次風機全部跳停，而引風機調節(jié)失靈又無法停運時的情況。

冷態(tài)：在機組冷態(tài)啟動時，存在因某種原因造成送、一次風機出口風門突然全關而引風機停不下來的極端情況。此時，理論上存在引風機在零流量下運行的情況，且引風機入口溫度為常溫，因而其入口負壓將達到很高的極端情況。

與離心式風機不同，軸流式風機存在較大的失速區(qū)域，且在調節(jié)葉片角度不變的情況下，其壓力曲線較陡，流量變化范圍較小。當出現(xiàn)上述極端情況時，合并后的引風機在流量減小不多時就將失速，導致風機壓力大大降低，不會像離心式風機那樣可能升至風機本身可能達到的最高壓力。因此，軸流式風機本身的特性對于爐膛的防爆更加有利。

4）提高機組運行的經(jīng)濟性

該電廠3＃及4＃鍋爐風機引增合一及煙道優(yōu)化改造后，由于取消脫硝增壓風機，選擇運行效率較高的動葉可調軸流式風機。并對引風機進出口煙道實施優(yōu)化設計，大幅降低了系統(tǒng)阻力，滿足了3＃及4＃鍋爐脫硝改造、電除塵改造煙風阻力增加后的需求，提高了機組運行效率、環(huán)保效率，節(jié)能效果明顯。改造后進行的性能試驗測定表明，該電廠二期單臺機組廠用電率降低近0.35%，2臺機組改造后年節(jié)約成本595.98萬元。

4 結論

該電廠3＃及4＃機組于2014年11月相繼并網(wǎng)發(fā)電，并在2014年12月對4＃機組分別在360 MW、270 MW、200 MW負荷3個試驗工況下，進行流量、出入口靜壓、出入口煙溫及大氣壓力等相關測試。從實驗數(shù)據(jù)可以看出，改造前后風機電流明顯降低。各個負荷段對改造后的引風機調節(jié)執(zhí)行情況進行了跟蹤試驗，在機組低負荷及負荷快速變化時，鍋爐爐膛負壓和脫硫系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定，引風機動葉自動調節(jié)品質良好，設備改造后安全性和調節(jié)性均能滿足機組運行要求。

從節(jié)能角度、設備可靠性角度、運行角度來看，該電廠引增合一改造不僅簡化了系統(tǒng)，降低了運行成本，而且提高了機組的安全性和穩(wěn)定性，還確保了機組能夠長周期安全穩(wěn)定地運行。

實踐證明，實施引增合一及煙道優(yōu)化改造，能使鍋爐煙氣系統(tǒng)簡化，設備故障率降低，系統(tǒng)邏輯優(yōu)化，還能改善現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境，提高鍋爐設備的安全性，并取得很好的節(jié)能效果，值得在同類型電廠推廣。

［1］ 萬方.電站風機介紹［J］.熱機技術，2001（2）：25－31.

［2］ 童家麟，葉學民，毛杰譽，等.引風機和增壓風機合并運行節(jié)能效果分析［J］.電力科學與工程，2011，27（5）：52－55.

Benefit Analysis of the Renovation of“IDF-BF”Combination in a Power Plant

CHENG Feng，ZENG Duo
（Chongqing Luohuang Power Generation Co.，Ltd.of CHNG，Chongqing 402283，P.R.China）

In order to achieve the requirements of the emission standard of air pollutants for thermal power plants（GB 13223－2011）issued by the Ministry of Environmental Protection of PRC，SCR denitration devices were added to 3＃and 4＃units of the second-phase project of a power plant.Besides，the original 2-chamber and 3-electric field dust remover were transformed into 2-chamber and 5-electric field one.The IDF and the BF needed to be improved to ensure the secure and stable operation of the units as well as decreasing the rate of power consumption of the power plant.After the combination renovation，the security of the operation of the draught fan and the combustion chamber was improved，the fault rate of the auxiliary engine of the boiler was reduced and the power consumption of the draught fan was lowered.In short，the＂IDF-BF＂Combination simplified the system，lessened the operating cost，enhanced the security and stability of the units and ensured their long-period safe and stable operation in the aspects of energy conservation，equipment reliability and operation.

IDF；BF；“IDF-BF”Combination；capacity expansion of the dust remover；SCR denitration；flue resistance；economic benefits

TM621

A

1008-8032（2017）04-0041-05

2016－11－03

該文獲重慶市電機工程學會2016年學術年會優(yōu)秀論文二等獎

程 峰（1986－），助理工程師，主要從事大型燃煤火力發(fā)電站相關工作。