(國家電投集團(tuán)重慶電力有限公司,重慶 401123)

某公司2×660 MW超超臨界機(jī)組鍋爐引風(fēng)機(jī)采用的是單級軸流式動葉可調(diào)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)性能較差，在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，鍋爐排煙溫度達(dá)到150 ℃時(shí)，已達(dá)風(fēng)機(jī)失速不穩(wěn)定區(qū)域，抗干擾能力差，風(fēng)機(jī)經(jīng)常發(fā)生失速現(xiàn)象。根據(jù)2014—2015年的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，鍋爐引風(fēng)機(jī)失速達(dá)7次(3#爐4次，4#爐3次)。為了保證引風(fēng)機(jī)不發(fā)生失速，使引風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行，只有限制機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行，才能確保風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。該引風(fēng)機(jī)運(yùn)行除存在滿負(fù)荷失速問題外，還三次發(fā)生葉片斷裂事故，雖對葉片進(jìn)行了加固處理，解決了葉片斷裂問題，但造成了風(fēng)機(jī)效率大幅下降，運(yùn)行電耗高。同時(shí)，2016年國家執(zhí)行新的超凈環(huán)保排放政策，需對脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)進(jìn)行改造，經(jīng)計(jì)算，鍋爐煙氣系統(tǒng)總阻力將增加1 000 pa左右，現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)壓升已無法滿足運(yùn)行要求。為了達(dá)到國家最新超凈排放政策標(biāo)準(zhǔn)，需對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行增容節(jié)能技術(shù)改造。

1 引風(fēng)機(jī)失速故障原因分析

1.1 引風(fēng)機(jī)失速原因

從引風(fēng)機(jī)失速統(tǒng)計(jì)情況分析可知，在煙氣系統(tǒng)原因造成系統(tǒng)阻力增加較大(如回轉(zhuǎn)式空預(yù)器堵塞、煙道積灰、受熱面吹灰、低低溫省煤器故障退出運(yùn)行、脫硫增加漿液循環(huán)泵運(yùn)行、脫硫除霧器堵塞等)的情況下，機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)更易發(fā)生失速。在煙氣系統(tǒng)阻力增加較大的情況下，為了防止引風(fēng)機(jī)發(fā)生失速，只有限制機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行，使引風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行，才能確保風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

通過分析可知，造成引風(fēng)機(jī)失速的原因是：引風(fēng)機(jī)壓升選擇富裕度較小，當(dāng)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)煙氣系統(tǒng)阻力一旦增加超過富裕度，引風(fēng)機(jī)將運(yùn)行在不穩(wěn)定區(qū)域，造成風(fēng)機(jī)失速。

1.2 葉片斷裂原因

造成引風(fēng)機(jī)多次發(fā)生葉片斷裂故障的原因是：引風(fēng)機(jī)運(yùn)行在滿負(fù)荷失速區(qū)域時(shí)，葉片承受的應(yīng)力超過了其許用應(yīng)力，造成斷裂，對其進(jìn)行了加固處理，解決了斷裂問題，但造成了風(fēng)機(jī)效率大幅下降，運(yùn)行電耗高。

為了解決風(fēng)機(jī)失速、運(yùn)行電耗增加的問題，同時(shí)根據(jù)國家最新超凈排放政策對脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)進(jìn)行改造，在系統(tǒng)總阻力將增加1 000 Pa左右的情況下，需對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行增容節(jié)能技術(shù)改造。

2 引風(fēng)機(jī)增容改造目標(biāo)

對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行增容節(jié)能改造后，既滿足國家最新超凈排放要求，又能解決引風(fēng)機(jī)失速問題，以使引風(fēng)機(jī)效率提高，電耗降低。

3 引風(fēng)機(jī)改造方案

3.1 方案比較

方案1：引風(fēng)機(jī)本體及配套電機(jī)全部更換，基礎(chǔ)局部改動。

方案2：引風(fēng)機(jī)由單級改為雙級，轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、擴(kuò)壓器、中間軸及中間軸罩裝置換新；配套電機(jī)增容改造，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)不作改動，配套輔助部件利舊。

方案3：引風(fēng)機(jī)由單級改為雙級，轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、擴(kuò)壓器、中間軸及中間軸罩裝置換新；配套電機(jī)及基礎(chǔ)不作改動，配套輔助部件利舊。

3.2 費(fèi)用比較

方案1：設(shè)備+施工、措施=1 200+50=1 250萬元。

方案2：設(shè)備+施工、措施=800+50=850萬元。

方案3：設(shè)備+施工、措施=450+50=500萬元。

通過方案比較 ，對現(xiàn)有風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行效率進(jìn)行評估，然后加上超級排放系統(tǒng)增加阻力進(jìn)行校核，綜合考慮投資成本、施工工期，采用方案3。

4 引風(fēng)機(jī)增容改造效果分析

引風(fēng)機(jī)改造前性能數(shù)據(jù)如表1所示。引風(fēng)機(jī)改造后的性能數(shù)據(jù)如表2所示。

表1 引風(fēng)機(jī)改造前性能數(shù)據(jù)

表2 引風(fēng)機(jī)改造后的性能數(shù)據(jù)

項(xiàng)目實(shí)施后，西安熱工院對引風(fēng)機(jī)效率進(jìn)行了測試，測試結(jié)果顯示，改造后風(fēng)機(jī)效率提高約2%。引風(fēng)機(jī)改造前后性能曲線對比圖見圖1。

圖1 引風(fēng)機(jī)改造前后性能曲線對比圖

5 引風(fēng)機(jī)改造的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新內(nèi)容

5.1 關(guān)鍵技術(shù)

2×660 MW超超臨界鍋爐引風(fēng)機(jī)采用的是單級軸流式動葉可調(diào)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)性能較差，風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定區(qū)域小。將引風(fēng)機(jī)由單級改為雙級后，引風(fēng)機(jī)葉片的高度降低了35%，單級葉片的壓升也降低了35%，使風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定區(qū)域擴(kuò)大，抗干擾能力增強(qiáng)，同時(shí)單級葉片的壓升降低，發(fā)生葉片斷裂的風(fēng)險(xiǎn)也降低，使得風(fēng)機(jī)效率提高。

5.2 創(chuàng)新點(diǎn)

為了滿足國家最新超凈排放政策要求，對脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)進(jìn)行改造，在系統(tǒng)總阻力將增加1 000 Pa左右的情況下，結(jié)合脫硫、脫硝超低排放改造，對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。改造本著節(jié)能提效、增容、節(jié)約投資的原則，將引風(fēng)機(jī)由單級改為雙級。原引風(fēng)機(jī)配套進(jìn)氣箱、冷卻風(fēng)機(jī)、入口膨脹節(jié)、電動執(zhí)行器、油站，配套電機(jī)利舊，基礎(chǔ)不作改動，只更換引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、擴(kuò)壓器、中間軸及中間軸罩、測振、測溫、喘振裝置。同時(shí)對引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)軸上的葉片形成的流道進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，采取減少單極葉片數(shù)量及降低葉片高度的雙極轉(zhuǎn)子，提高了2%的風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，達(dá)到增容節(jié)能目的，并盡可能降低改造費(fèi)用。

6 引風(fēng)機(jī)改造效果

本項(xiàng)目系新技術(shù)應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。從2016年10月投運(yùn)后持續(xù)運(yùn)行至今，該裝置實(shí)現(xiàn)了安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，效果良好，具備推廣運(yùn)用價(jià)值。

在對脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)總阻力將增加1 000 Pa左右，引風(fēng)機(jī)無法滿足運(yùn)行要求，故將單級軸流式動葉可調(diào)風(fēng)機(jī)，改為雙級風(fēng)機(jī)，大部分利用原引風(fēng)機(jī)部件，引風(fēng)機(jī)改造后的性能數(shù)據(jù)良好，滿足鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)總阻力增加1 000 Pa要求，在鍋爐滿負(fù)荷工況下引風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流降低5%(10 A)，達(dá)到了增容節(jié)能的目標(biāo)。這不但滿足了國家最新超凈排放政策要求，同時(shí)解決了引風(fēng)機(jī)失速、葉片斷裂問題，還使引風(fēng)機(jī)容量增加、效率提高、電耗大幅降低。

采用引風(fēng)機(jī)增容節(jié)能改造技術(shù)后，滿足了鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)總阻力增加1 000 Pa的要求，鍋爐引風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流也降低了5%(10 A)。

1臺660 MW機(jī)組，按運(yùn)行6 000 h，年利用4 000 h，上網(wǎng)電價(jià)0.39元/kW·h，年發(fā)電量26億kW·h計(jì)算，改造后每年節(jié)電費(fèi)用如下：

1)單臺引風(fēng)機(jī)電流降低10 A，相當(dāng)于每小時(shí)節(jié)電：1.732×10×6×0.85=88 kW·h；

2)單臺引風(fēng)機(jī)全年節(jié)電費(fèi)用：88×6 000×0.39=20.6萬元；

3)4臺引風(fēng)機(jī)工程投入合計(jì)482萬元(工程預(yù)計(jì)費(fèi)用500萬元，工程通過招投標(biāo)實(shí)際費(fèi)用482萬元)，每年可節(jié)約電費(fèi)：4×20.6=82.4萬元，投資回收期：482÷82.4=5.85年。

經(jīng)過以上計(jì)算分析：引風(fēng)機(jī)增容節(jié)能改造，總投資482萬元。項(xiàng)目完成后，機(jī)組按運(yùn)行6 000 h計(jì)算，因引風(fēng)機(jī)效率提高而獲得的收益約為82.4萬元/年，投資回收期5.85年。相當(dāng)于每年節(jié)約標(biāo)煤31.5 t，并減少粉塵、氮氧化物排放，取得較好社會、環(huán)境效益，為節(jié)能減排作出了較大貢獻(xiàn)。

7 結(jié)論

為了滿足因超凈排放改造系統(tǒng)增加阻力的同時(shí)，提高風(fēng)機(jī)性能，滿足風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，由單級改為雙級，不但滿足了國家最新超凈排放政策要求，同時(shí)解決了引風(fēng)機(jī)失速問題，使引風(fēng)機(jī)電耗大幅降低，在鍋爐引風(fēng)機(jī)改造上取得了良好實(shí)踐效果。