大型机组引风机汽轮机技术改造及应用

董光辉

摘 要：随着节能降耗工作深入推进，为减少厂用电，提高机组效率，某百万兆瓦超超临界机组将引风机和脱硫增压风机合并设置，该工程借鉴改造同类电厂改造经验，经过调试后的汽轮机驱动引风机调节炉膛负压功能良好，保证汽轮机驱动引风机运行正常，满足引风机与脱硫增压风机合并的运行要求。

关键词：引风机；汽轮机驱动；背压汽轮机；回热

引言

当前，电力行业节能环保标准逐步深入推行，要求电厂的脱硫系统与机组同时建设同时投产。对于超临界及超超临界燃煤发电厂，引风机与脱硫增压风机合并后驱动功率将达到近10MW。将带来厂用电的增加、启动电流过大导致厂用电电压短时过低等问题。为降低厂用电率，提高机组效率，在借鉴给水泵采用汽轮机驱动的经验。引风机和增压风机合并后采用汽轮机驱动引风机可以较大幅降低厂用电率，有效降低供电煤耗，提高电厂的运行经济指标。

1 锅炉设备

某电厂4号锅炉系哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进日本三菱重工业株式会社（MHI）技术设计制造的HG-2953/27.46-YM1型1000MW超超临界变压运行直流锅炉，引风机型号AN42e6（V19+4°）静叶可调轴流式，引风机风量：753.6m3/s，全压5450Pa，转速490r/min。

2 汽轮机驱动引风机系统

工程设计将引风机与脱硫增压风机合并。#4机组原共配置2台50%BMCR引风机改为每台引风机配置一台背压式汽轮机，引风机驱动小汽轮机汽源采用锅炉一级再热器出口蒸汽和汽轮机高压缸排汽（冷段）的混合蒸汽。机组较高负荷时，小机汽源考虑全部采用锅炉一级再热器出口蒸汽；在低负荷工况，引风机轴功率较低，考虑到小机的运行效率和小机的排汽温度，小机汽源采用混合蒸汽。为保证机组启动的灵活性和运行可靠性，机组配置了一台与现有引风机参数匹配的40%BMCR电动启备引风机C。

两台小机排汽排入本汽轮机回热六抽管道进入6号低加。当6号低加解列退出运行时，小机排汽溢流至凝汽器。小机超压事故工况或调试时，排汽通过安全阀和PCV阀向大气释放。

由于汽轮机转速较高，在汽轮机和引风机之间设有减速箱，减速箱的减速比为7.12：1风机轴向对齿轮箱的推力2.2t，风机轴向膨胀量8mm，汽动引风机对齿轮箱垂直方向力4.257t，减速箱的设计考虑风机的轴向推力及热态轴向膨胀量。驱动引风机的汽轮机为单缸、单流、冲动式、背压式型号汽轮机驱动。

每台引风机汽轮机机组配备配置一套油系统，一套调速系统，一套减速箱，调节油及润滑油均来自独立的小机公有装置，系统还设置电动盘车装置，盘车转速为37r/min。

3 引风机汽轮机联锁保护试验

3.1 汽轮机系统的联锁保护逻辑

汽轮机的保护包括振动大、轴承温度高、轴位移、排气压力高、手动停机、超速、润滑油压低等保护。汽轮机系统有关辅机的联锁试验保护包括，交流润滑油泵联锁，直流油泵联锁保护，盘车电磁阀联锁试验，油箱电加热联锁保护，调节油泵联锁试验，油箱排烟风机联锁试验。

3.2 引风机相关试验

引风机的启动条件增加：1无小汽机ETS（危急遮断控制系统）跳闸条件2润滑油压力大于0.14MPa；3主汽阀关闭且调节汽阀关闭。

引风机联锁：C电动启备引风机跳闸与A、B引风机的联锁。

4 引风机汽轮机试转情况

A、B小汽轮机冲转，单机冲转，带小减速箱，带风机空载试验完毕，12/22/5：30B小汽轮机转速至2650r/min，机组振动，瓦温正常范围，引风机机壳振动正常，运行平稳，这时转速控制方式有MEH转为DCS控制方式，可以通过炉膛负压设定值来控制转速，（通过风机的可调静叶也可控制炉膛负压小汽轮机控制方式有自动，遥控，手动3种方式。

在试验并机过程中，出现了锅炉炉膛负压波动较大的现象，为了避免2种控制方式相互干扰。B、C风机并列试运中，电动引风机C静叶控制投自动，调整B小汽轮机10%，将转速控制在3600r/min保持稳定，投入自动，调整静叶开度平稳增加B小汽轮机的出力，B、C引风机并列运行，调整平稳最大带至820MW。做单台B小汽轮机带最大负荷时，降C风机时，切换风机之间出现抢风的现象，而且炉膛负压波动较大至+1kPa的左右，经现象判断负荷较高引起所致，在切换时应保持引风机的静叶开度，炉膛负压保持稳定的前提进行，随将机组负荷降至450MW逐渐减少C电动引风机静叶开度后炉膛负压较为稳定。试验B小汽轮机单侧最大出力试验，带至最大负荷至530MW，静叶开度90%，小汽轮机转速最高4650r/min。切换A小机，试验A小汽轮机单侧最大出力试验，带至最大负荷至533MW，静叶开度92%。小汽轮机转速最高4661r/min，机组各项指标正常。做引风机静叶优化控制试验，在汽动引风机运行情况下，在500、700、900、1000MW负荷下，炉膛负压自动投入（引风机转速自动），进行变引风机静叶开度（100%、90%、80%、70%）的试验，看不同引风机静叶开度下的引风机转速，以找出高效率的引风机静叶开度（引风机转速低的工况）。

5 引风机采用汽轮机驱动和电机驱动比较

5.1 引风机采用汽轮机驱动取消了引风机及增压风机电机，减少6kV电机启动对厂用电系统冲击，提高厂用电系统的安全性和稳定性。

5.2 引风机改为由小汽轮机驱动后，厂用电率下降明显：小汽轮机代替电机驱动引风机，减少大功率电机3台，减少电动驱动的两级能量转换，据同等百万机组的厂用电数据来看，厂用电率由联合风机前的4.219%降低至3.103%，降幅达1.116%。国内百万机组首次采用引风机与增压风机合并的联合风机节能优化方案，烟道阻力明显降低，综合供电标煤耗降低（0.47-0.90g/kW.h）。

5.3 汽轮机可以方便的实现转速调节，减少节流损失，小机未采用凝汽器负压真空系统，采用背压机组，减少了凝汽器，凝结水泵，轴封供汽等附属设施的投资。

5.4 将背压式小机驱动引风机方案存在的问题结合同类电厂工程实际，采用回热式汽动引风机技术，将小汽轮机的排汽引#6低加，在回收工质的同时，将排汽的热量回收到热力循环的工质中，减少冷源损失，从而以提高热循环效率。

6 结束语

6.1 利用回热式汽动引风机技术，有效的协调解决机组充分利用机组的回热系统，减少节流能量损失，提高经济性。

6.2 取消了锅炉大功率的引风机及增压风机电机，降低了厂用电率，增加了上网电量，提高了企业效益。

6.3 采用可调速背压机代替定速电动机，提高引风机在各种工况下的运行经济性，从而降低机组的供电煤耗，提高机组的经济效益。

参考文献

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[2]曾壁群.1000MW机组引风机小机技术研究方案应用[J].2011（5）.

[3]沈全义.华能玉环电厂#4机组汽动联合引风机背压机MEH控制系统调试报告[Z].2014（2）.