600MW 机组引风机改造后可靠性及经济性分析

刘武

（浙江大唐国际乌沙山发电有限责任公司， 浙江 象山 315722）

600MW 机组引风机改造后可靠性及经济性分析

刘武

（浙江大唐国际乌沙山发电有限责任公司， 浙江 象山 315722）

为降低大气污染物的排放，火力发电厂要进行烟气脱硝、除灰改造，这将引起锅炉尾部烟道系统阻力增加，原有引风机出力将无法满足要求。以乌沙山发电厂3号机组为例介绍了引风机改造方案，对改造后引风机的可靠性和经济性进行了分析。

600MW 机组； 引风机； 可靠性； 经济性

1 引风机存在的主要问题

浙江大唐乌沙山发电厂一期工程为 4×600 MW超临界燃煤发电机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的超临界参数变压直流炉，型式为单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣煤粉炉，燃烧方式为前后墙对冲燃烧。一次风机、送风机为上海鼓风机厂生产的动叶可调轴流风机，改造前引风机为成都电力机械厂生产的 AN35e6型静叶可调轴流风机。

在未安装脱硝系统之前对引风机及其系统开展性能试验，并将数据按照夏季锅炉最大出力工况（BMCR）校核： 原引风机全压 3 591 Pa； 原脱硫增压风机全压 2 362 Pa；增加脱硝系统，系统阻力增加 1 200 Pa； 增加布袋除尘器， 系统阻力增加 1 000 Pa。 考虑 15%的压力裕量后，风机最大出力保证工况点（TB）下，压力 P=8 153×1.15= 9 376 Pa； 按推 测 的 风 量 Q=442 t/h， 考 虑 8%的风量裕量后， BMCR 夏季工况 TB 总风量 Q=442× 1.08=477.4 t/h， 比压能=10 900 N·m/kg。

目前引风机出力不能满足脱硝、脱硫及布袋除尘系统的出力要求，即最大阻力条件下运行需求，因此需对引风机进行改造，同时还需考虑后期运行中系统堵塞使阻力增大情况以及运行的可靠性和经济性。

2 引风机改造方案

依据目前的测试结果，在考虑夏季工况、煤质变化等情况后对引风机改造进行选型，有如下3种备选改造方案：

（1）方案一： 采用高转速静调风机， 转速 990 r/min，引风机、增压风机合二为一。由于转速的提高，其运行可靠性、耐磨性能较原低转速引风机大幅度降低，轴承温度易升高，噪音大幅度增加。由于其为静叶可调，经济性在低负荷时与动叶可调风机有明显差距。

（2）方案二： 采用低转速双级动叶可调风机，型 号 HU26650-22， 转 速 745 r/min， 引 风 机 、 增压风机合二为一。风机动叶可调，叶轮线速度为131 m/s， 使用寿命不低于高转速的静叶可调风机，改造时，进出口管道、进气膨胀节及进气箱、电机基础都不变，仅需将转动组的基础与扩压器基础敲掉部分水泥，再重新浇注基础，使之相连。在短期内若不将电除尘改为布袋除尘，可选用低高压叶型；改为布袋除尘后，只需要更换叶片为高高压叶型，使风机的出力更适合改造前后系统需要，提高风机的运行效率。

（3）方案三： 静叶可调风机+增压风机， 即保留增压风机，仅对引风机改造以满足脱硝和电除尘改造需要， 引风机型号 YA16648-2F， 转速 745 r/min。 虽能满足脱销改造后运行工况， 但今后系统逐步改造后需对引风机进行二次改造，故不予考虑。

经综合评定，最终采取方案二，即选择低转速双级动叶可调风机。

3 可靠性分析

如果引风机不同负荷工况下的工作点距离理论失速线较远，则失速裕度较大，风机工作在安全区域；反之，如果距离理论失速线较近，则失速裕度较小。锅炉燃烧过程中炉膛压力和烟气量的波动，会使引风机工作点发生变化，稳定状态很容易遭到破坏，风机工作点可能靠近理论失速线，进入不稳定区运行，发生失速喘振现象，容易造成风机转子有关部件的疲劳与损坏，危及自身和机组安全。

根据文献[1]可知， 失速裕度可用失速安全系数k来表示，k由设计工况点和该开度下的失速工况点的风量、 风压按公式（1）求出。

式中：p为设计工况点的风压；q为设计工况点的风量； pk为失速工况点的风压； qk为失速工况点的风量。

HU26650-22 型引风机在只投入脱硫系统时的运行特性曲线见图1。 图中数字 1—5（1′—5′）表示风机运行的5个工作点，虚线为理论失速线，根据图1 计算其失速安全系数。 依据文献[1]要求，轴流式风机应有足够的失速裕度，在选型设计时，宜选取 k 大于 1.3。具体运行参数见表1。

图1 脱硫工况下引风机性能曲线

表1 脱硫工况下引风机的运行特性参数

由图1可知，只投运脱硫系统时各工作点测试数据表明，引风机从机组满负荷至最小负荷的全部运行条件下，工作点均落在失速线的下方且远离理论失速线（失速裕度见表1），在选取的 5 个不同负荷工况下工作点其失速裕度k匀符合文献[1]之失速裕度系数 k 大于 1.3 的选型要求，风机工作于安全区域。

考虑以后相继投入脱硝和布袋除尘系统，结合引风机的理论性能曲线分析其工作情况见图1、 图2， 其失速裕度见表2、 表3。 由图表可知虽然引风机的运行工作点在特性曲线中向上移动，略有靠近理论失速线，但各个工作点失速裕度 k 匀符合文献[1]中选型要求， 风机仍然处于安全工作区域，仍保证有足够裕量，并且能在较大的工况区域内保持高效率运行。

此型号引风机动平衡的品质等级为 G2.5， 允许质量偏心距为 32 μm， 叶片的磨损对动平衡及振动影响较小，一般不会出现失速，且转速低，故运行可靠性大有提高。

图2 脱硫+脱硝+布袋除尘工况下引风机性能曲线

表2 脱硫+脱硝（一层）工况下引风机的运行特性参数

表3 脱硫+脱硝+布袋除尘工况下引风机的运行特性参数

4 经济性分析

此次引风机改造，取消了原增压风机，提高引风机容量，结合未改造前相似运行工况进行电量对比，结果见表4。

从对比结果看，此次改造节电效果明显，特别是在 450 MW 负荷下， 节电量比较大。 综合考虑， 根据机组年均负荷率 75%计算， 取平均负荷为450 MW， 按机组年运行 7 200 h， 电价为 0.437元/kWh 计算， 则机组年节约费用为 410 万元。

表4 引风机改造前后电耗对比

5 结语

在引风机选型或改造中，应结合引风机的性能曲线，核算并判断引风机的工作点安全可靠性，除了按有关规程规留出裕度外，还应根据锅炉烟气系统的实际运行情况，考虑 BMCR 工况、机组经济负荷工况（ECR）、 TB 工况、 低负荷工况和中间几个不同工况点。确保设备出力满足要求且裕量适当，以保证风机运行的经济性，并防止风机发生失速情况。

半年的运行实践证明，引风机经过改造后能满足机组安全、可靠、高效运行，并取得了良好的经济效益。

[1]DL/T 468-2004 电 站 锅 炉 风 机 选 型 和 使 用 导 则[S].北 京∶中国电力出版社，2004.

[2]郭立君，何川.泵与风机[M].北京∶中国电力出版社，2004.

（本文编辑：陆 莹）

Analysis on Reliability and Econom ical Efficiency of the Transformed Induced Draft Fan of 600 MW Units

LIUWu

（Zhejiang Datang InternationalWushashan Power Generation Co.， Ltd， Xiangshan Zhejiang 315722， China）

In order to reduce emission of air pollutants， flue gas denitration and deashing transformation are required in thermal power plant， which can increase resistance of flue-gas duct system at the boiler tail and the output power of the former induced draft fan can no longer meet the demand.By taking unit No.3 in Wushashan Power Plant as an example， the paper introduces the plan of induced draft fan transformation and analyzes its reliability and economical efficiency after transformation.

600 MW units； induced draft fan； reliability； economical efficiency

TK223.26

： B

： 1007-1881（2012）11-0045-03

2012-03-08

刘 武（1985-）， 男， 湖南益阳人， 助理工程师，从事发电厂锅炉技术和管理工作。