葉平　高默劼

【摘 要】淮南洛能發(fā)電有限責(zé)任公司在6號發(fā)電機組超低排放的改造中，通過采用三維流動仿真技術(shù)對煙道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提高了機組運行的經(jīng)濟性。取消脫硫增壓風(fēng)機，引風(fēng)機、增壓風(fēng)機合并提高機組的可靠性，保障了發(fā)電機組長期穩(wěn)定、安全的運行。

【關(guān)鍵詞】引增合一；優(yōu)化設(shè)計；經(jīng)濟性；可靠性

中圖分類號： TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）26-0055-002

Revamping and Integration of 620 MW Supercritical Unit Application and Performance Analysis

YE Ping GAO Mo-jie

（China National Building & Construction Equipment Research Institute Co.，Ltd.，Shanghai 200233，China）

【Abstract】Huainan Lonine Power Generation Co.，Ltd.optimized the flue gas through the use of three-dimensional flow simulation technology to improve the ultra-low emissions of Unit 6.Elimination of desulfurization booster fan，induced draft fan，booster fan combined to improve the reliability of units to ensure the long-term stable and safe operation of generating units.

【Key words】Increasing unity；Optimizing design；Economy；Reliability

安徽淮南洛能發(fā)電有限公司三期工程，采用的是上海鍋爐廠有限公司引進(jìn)Alstom-Power Inc.USA公司技術(shù)制造的超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，該爐為單爐膛四角切圓燃燒方式、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置、Π型燃煤鍋爐。為貫徹落實煙氣污染物排放GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及《安徽省發(fā)展改革委、安徽省環(huán)保廳、安徽省能源局關(guān)于印發(fā)安徽省煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2015-2020年）的通知》（皖發(fā)改能源〔2015〕7號）要求，該廠決定對6號機組進(jìn)行超低排放改造，新增濕式電除塵和脫硫增容提效。

6號機組額定發(fā)電量為620MW，原系統(tǒng)配置為2×50%引風(fēng)機+1×100%脫硫增壓風(fēng)機。引風(fēng)機為變頻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機，試驗期間最高負(fù)荷工況（620MW）實測效率約為80%，與變轉(zhuǎn)速曲線對應(yīng)的87%效率有較大差距；增壓風(fēng)機為單級動葉調(diào)節(jié)式軸流風(fēng)機，在高負(fù)荷工況下的開度僅53.1%。單臺脫硫增壓風(fēng)機的配置，一旦發(fā)生故障發(fā)電機組就必須停機檢修，降低了機組可靠性。

經(jīng)計算，吸收塔增容改造將增加910Pa的煙氣阻力，濕式除塵器改造將增加400Pa，綜合考慮節(jié)能降耗、可靠性和減少投資等因素，決定采用引增合一改造方案，取消增壓風(fēng)機，配置兩臺50%容量新引風(fēng)機，可大大提高機組安全運行可靠性。

1 設(shè)計優(yōu)化

通過三維流體仿真技術(shù)對煙道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，可以大大降低現(xiàn)場試驗成本，同時可解決一些無法通過實驗研究的難題。計算流體力學(xué)（CFD）是在流體流動基本方程控制下對流動問題的數(shù)值模擬，以得到流場各位置上的基本物理量的分布情況，流場計算是用有限體積法或其他類似方法將計算域離散成許多小的體積單元，在每個體積單元上對離散后的控制方程進(jìn)行求解?；痣姀S煙風(fēng)通道屬于大尺寸、高雷諾數(shù)的氣固兩相流動問題，在不考慮煙風(fēng)道磨損的前提下，可將煙風(fēng)通道內(nèi)的流動簡化為單相三維流動問題?？刂品匠滩捎脤Ω呃字Z數(shù)模擬有較高精度的k-？著標(biāo)準(zhǔn)模型。

通過建立1：1三維數(shù)學(xué)模型對6號爐引風(fēng)機出口至脫硫塔入口段煙道分析發(fā)現(xiàn)，A、B引風(fēng)機出來的兩股煙氣在水平煙道處匯集后進(jìn)入脫硫塔（如圖1所示），在匯集處會出現(xiàn)較強烈的流體對沖現(xiàn)象，沖撞造成動能的嚴(yán)重?fù)p失。同時該段煙道在較短距離內(nèi)布置了多個彎頭且大多采用急轉(zhuǎn)彎頭形式，易出現(xiàn)流動死區(qū)即渦區(qū)，將耗散主流區(qū)的動能，產(chǎn)生較大的流動損失，如圖2所示。

采用CFD計算流體力學(xué)方法對引風(fēng)機出口至脫硫塔入口煙道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化后引風(fēng)機出口至脫硫塔入口煙道壓力云圖（如圖3）與流線圖（如圖4）煙氣流動平緩，渦流區(qū)顯著減少，速度場均勻性提升，煙道阻力明顯降低。

優(yōu)化前后煙道阻力對比見表1，可見優(yōu)化方案能分別減小A、B兩側(cè)引風(fēng)機阻力278Pa和218Pa，使兩側(cè)阻力更接近，表明兩臺風(fēng)機流量更均勻，流動更平穩(wěn)，減小對煙道的磨損。

2 設(shè)備選型

新引風(fēng)機采用成都電力機械廠制造的AN系列HA46248-2F型靜葉調(diào)節(jié)軸流式引風(fēng)機，該風(fēng)機沿葉輪子午面的流道順流動方向急劇收斂，葉輪作功使煙氣獲得動能，后導(dǎo)葉使煙氣運動由螺旋轉(zhuǎn)化為軸向進(jìn)入擴壓器，在擴壓器內(nèi)煙氣大部分動能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)所需的靜壓能，風(fēng)機主要參數(shù)見表2。配套電機為湘潭電機廠的YSPKK900-6W型電機，功率5800kW；變頻器采用東芝三菱DHVECTOL-HI08100/06型變頻器。

3 項目實施

3.1 煙道改造方案

“引增合一”改造對引風(fēng)機出口煙道進(jìn)行優(yōu)化改造，拆除原引風(fēng)機出口至“煙囪入口主煙道”段的煙道改為緊貼地面水平布置，為避免A側(cè)引風(fēng)機出口煙道接入側(cè)的煙氣對主煙道煙氣流場造成紊亂，根據(jù)現(xiàn)場實際布置情況將A引風(fēng)機出口煙道接入主煙道的接口優(yōu)化設(shè)計，煙道中心線與主煙道中心線做60夾角，并安裝導(dǎo)流板。拆除原增壓風(fēng)機及其支架和出口補償器、方圓節(jié)，其后連接至脫硫塔入口的煙道保留?！盁焽枞肟谥鳠煹馈倍蔚目蚣苌蠠煹啦鸪瑸樾略鰸袷诫姵龎m系統(tǒng)使用。（如圖5）endprint

3.2 熱控改造

合并原引風(fēng)機和脫硫增壓風(fēng)機的熱控系統(tǒng)，控制邏輯放在主機DCS系統(tǒng)。

3.3 土建改造

3.3.1 兩臺新引風(fēng)機和電機的外形與安裝尺寸與原引風(fēng)機基本一致，因此在原址安裝，風(fēng)機基礎(chǔ)利舊改造。

3.3.2 拆除原增壓風(fēng)機基礎(chǔ)、增壓風(fēng)機支架及基礎(chǔ)，在原增壓風(fēng)機位置布置新煙道支架及基礎(chǔ)。

3.3.3 新增引風(fēng)機出口煙道支架基礎(chǔ)型式采用條形支墩，高出地面0.50m。

4 改造效果

4.1 改造效果

引風(fēng)機、增壓風(fēng)機二合一靜調(diào)+變頻擴容改造后，各個工況下的風(fēng)機運行點均在引風(fēng)機的出力范圍（如圖6所示）。

4.2 性能試驗

按照《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》（GB10184-88）、《工業(yè)通風(fēng)機現(xiàn)場性能試驗》（GB10178-2006）和《電站鍋爐風(fēng)機現(xiàn)場性能試驗》（DL/T469-2004）等國家和行業(yè)相關(guān)導(dǎo)則的要求，對改造后的新引風(fēng)機進(jìn)行了性能試驗，試驗結(jié)果顯示，新引風(fēng)機在機組負(fù)荷620MW工況下全壓效率為86.78%，在機組負(fù)荷500MW工況下全壓效率為86.33%，在機組負(fù)荷360MW工況下全壓效率為83.11%。

4.3 經(jīng)濟性分析

按照機組年負(fù)荷率的75%折算，機組年平均功率約為500MW，運行時間約5000h。

4.3.1 改造前

引風(fēng)機工頻功率：6（電壓）×270（電流）×0.87（功率因數(shù)）×1.732=2441.0808（kW）；

增壓風(fēng)機功率：6（電壓）×145（電流）×0.86（功率因數(shù)）×1.732=1295.8824（kW）；

一年耗費的電能：（2323.6512×2臺+1192.482）×5000h=30890220（kW·h）；

按照上網(wǎng)電價0.428元折算每年費用為：29198922×0.428=13221014.16（元）。

4.3.2 改造后

引風(fēng)機變頻運行：6（電壓）×310（電流）×0.87（功率因數(shù)）×1.732=2802.7224（kW）；

一年耗費的電能：2802.7224kW×2臺×5000h=28027224kW·h；

按照上網(wǎng)電價0.428元折算每年費用為：28027224×0.428=11995651.87（元）；

改造前后每年節(jié)省費用：13221014.16元-11995651.87元=1225362.288元

5 展望

引增合一通過取消增壓風(fēng)機，降低煙道阻力，提高了火力發(fā)電廠運行經(jīng)濟性，同時也可以減少脫硫系統(tǒng)占地面積，保證了機組長期、穩(wěn)定、高效、安全、可靠運行，是一項節(jié)能減排技術(shù)。endprint