增压风机增加旁路烟道改造工程

张建科，周立群

(福建华电可门发电有限公司，福州 350512)

0 引言

福建华电可门发电有限公司(以下简称可门发电公司)#3机组每台锅炉配2台引风机、1套选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统及1套石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统(FGD)。#3机组引风机和增压风机设计裕量较大，在低负荷运行时，风机长时间远离高效区运行，运行经济性差，在脱硫系统取消旁路后，若增压风机故障，势必会引起主机停机。可门发电公司从运行经济性、安全性角度考虑，对#3机组增压风机进行了增加旁路烟道改造。

1 改造前的情况

1.1 锅炉概况

可门发电公司#3机组为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，采用单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式，为平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π形锅炉，是露天布置的燃煤锅炉。设计煤种为神府煤，校核煤种为晋北煤。锅炉主要设计参数见表1。

表1 锅炉主要设计参数

1.2 引风机

锅炉配2台AN33e6(V19-1°)引风机，引风机主要参数见表2。引风机电机主要设计参数：形式，鼠笼异步式；型号，YKK900-8；额定功率，3 800 kW；额定电压，6 000 V；额定电流，442 A；额定频率，50 Hz；额定负荷时功率因数，0.86；额定转速，746 r/min；极数，8；额定负荷时效率，96.10%。

表2 引风机主要参数

1.3 增压风机

#3机组脱硫系统配置1台AP1-47/22型动叶可调轴流式增压风机，其电动机型号为YKK900-10W，电动机额定容量为3 200 kW，具体参数见表3。

表3 增压风机设计参数

2 项目改造

在#3机组增压风机增加旁路烟道改造工作中，结合现场实际情况，对现有#3机组FGD进行修改。

(1)增压风机加装小旁路，小旁路烟气由主烟道引入，新增小旁路挡板门、增压风机出口挡板门、膨胀节等设备。

(2)对原有挡板门密封风系统进行改造，将密封风接入新增挡板门密封风接口。

(3)结合现场实际情况，为新增烟气系统增设平台扶梯。

2.1 烟气系统改造

在现有主烟道上新增一个开口，作为新装增压风机旁路的烟气引接口，并增设增压风机旁路挡板门、增压风机出口挡板门，以便各工况之间进行切换。烟道留有足够的直段以便布置仪控测点；吸收塔进口处烟道采用弯头接入，保证了足够的烟道截面，且不会对塔进口处气流流场产生较大影响。

增压风机旁路运行时，密封风系统需要为FGD入口挡板门、大旁路挡板门、增压风机出口挡板门提供密封风，共17 250 m3/h。

根据核算，原有密封风系统能够提供足够的密封风量。对于挡板门漏烟的问题，则更换了挡板门密封片以获得足够的密封性，减少密封风耗量。

2.2 土建部分改造

在#3锅炉每侧原烟道支架、增压风机支架、主烟道支架之间新增旁路烟道支架，支架采用钢结构，每台炉4根钢柱，跨度为7 400 mm×6 000 mm，柱顶标高12.050 m。钢支架全部为新建结构，不存在加固改造问题。

每台炉支架基础与原有各烟道基础距离均较近，其中有2根柱基础与原烟道基础需做联合基础。基础新增钢筋与原有钢筋采用双面搭接焊。

采用强度等级为C35的钢筋混凝土，HPB235一级、HRB335二级钢筋，Q235B钢材。

2.3 仪控部分改造

在#3机组增压风机旁路烟道增加测量探头，取样管引到原烟气自动监控系统(CEMS)分析仪上,通过旁路门的开关信号自动实现切换功能，实现对开启增压风机旁路运行后的污染物排放监测。

2.4 电气部分改造

新增增压风机小旁路挡板门及出口挡板门电源，从对应机组电机控制中心(MCC)段和脱硫保安段2段引接，实现2路供电，保证供电可靠性。

3 经济性评价

#3机组增压风机加装旁路烟道连接工作从2012年9月27日开始，至10月11日结束，历时15 d，前期开展了相关烟道的制作工作。

3.1 旁路运行试验

2012年11月20日，可门发电公司开展了增压风机旁路带载试验和增压风机旁路运行切换至增压风机主路运行试验，以评估改造后增压风机旁路运行的实际情况。#3机组负荷400 MW开启增压风机旁路，停运增压风机，待机组在该负荷工况下稳定运行后，以负荷上升20 MW为一工况逐步增加机组负荷，考虑增压风机旁路运行的最大带载能力，试验至500 MW负荷时由于引风机出现抢风失速倾向终止，降负荷至450 MW后启动增压风机运行，并逐步关闭增压风机旁路挡板门。试验期间机组相关参数见表4。

表4 试验期间机组相关参数

3.2 逻辑修改

#3机组增压风机增加旁路烟道改造后，对运行控制相关逻辑参数进行了修改。

(1)增压风机入口挡板门(由原烟气挡板门更名而来)启闭控制逻辑修改。

(2)增压风机旁路挡板门启闭逻辑添加。

(3)增压风机出口挡板门启闭逻辑添加。

(4)增压风机系统启闭程序及保护逻辑修改。

(5)FGD保护条件逻辑修改。

(6)烟气系统顺控程序修改(包括增压风机的启动运行步序、增压风机出现故障时的切换程序、不启动增压风机而运行烟气系统时的启动步序)。

(7)分散控制系统(DCS)逻辑修改。

在增压风机旁路试验运行期间，增压风机旁路运行开启与切换相关过程快速准确，运行人员能够根据负荷工况等条件迅速做出动作，在异常情况下及时进行调整，说明逻辑修改考虑较为充分，运行控制可靠性较强。

3.3 改造后经济性评价

由于引风机和增压风机设计裕度较大，在较低负荷下，引风机和增压风机均在低效率区运行，增压风机旁路运行时，一方面增压风机停运可以节约电耗，另一方面，引风机更接近高效点运行，提高了引风机效率。

此次试验中，在400 MW负荷工况下，增压风机运行时，引风机A和引风机B电流分别为91 A和92 A，增压风机电流为164 A；增压风机运行切换至旁路运行时，引风机A和引风机B电流分别为106 A和108 A，增压风机电流为0 A。相对增压风机运行，旁路运行时3台风机总电流下降了约133 A，电耗下降了约967 kW·h。

在450 MW负荷工况下，增压风机旁路运行时，引风机A和引风机B电流分别为148.5 A和147.5 A，增压风机电流为0；旁路运行切换至增压风机运行时，引风机A和引风机B电流都为119 A，增压风机电流为179 A。相对增压风机运行，旁路运行时3台风机总电流下降了约121 A，则电耗下降了约880 kW·h。由于400 MW负荷工况下FGD为2台循环泵运行，而450 MW负荷工况下FGD开始启动3台循环泵运行，引风机出力进一步增加，与400 MW工况相比，电耗有所下降。

由此可见，在中低负荷工况下，#3机组增压风机旁路运行有较为明显的节电效果。

#3机组近3年的负荷统计见表5。可以看出，机组负荷率分别为76.45%，84.02%和67.90%，机组在低于460 MW(76.67%负荷率)下运行时间较长。

表5 #3机组近3年来的负荷统计

机组在低于460 MW负荷下即可启动增压风机旁路运行模式，扣除增加旁路烟道后增加的电加热及电动执行机构增加的功率，停运增压风机按每小时节电800 kW·h计，每年停运增压风机运行小时数保守按4 000 h计，则年节约厂用电为800×4 000=3.2×106(kW·h)，电价按上网电价0.45元/(kW·h)计，则每年可降低成本3.2×106×0.45÷10 000=144(万元)。此部分费用还未考虑不设增压风机旁路运行时，由于增压风机故障而造成的启停机及检修费用。该项目总投资485万元，运行时每年节约144万元，则收回投资年限为485÷144=3.4(年)。

3.4 改造后安全性评价

根据中国华电集团公司脱硫实时监管系统统计，增压风机是脱硫系统中仅次于烟气换热器(GGH)的第2大故障点，其故障率占总故障率30%以上。

可门发电公司#3机组脱硫系统未设置GGH，原设计带脱硫烟道旁路的情况下仅设计1台3 200 kW的增压风机，增压风机成为脱硫系统中最大故障点，在脱硫旁路烟道取消后，脱硫系统一跃成为第4大主机，单台增压风机运行的可靠性直接影响整台机组的安全。增压风机增加旁路烟道后，可有效减少系统故障点，在增压风机故障发生时及时隔离增压风机系统，适当降低负荷，进入旁路运行模式，实现“不停主机、隔离检修增压风机”，保证机组运行安全。同时，可以节省增压风机故障导致的停机和启机费用。

4 结论

可门发电公司#3机组通过增压风机增加旁路烟道改造工程，经过旁路运行试验，达到了机组安全、经济运行预期目标，可为同类型机组增压风机旁路系统改造提供参考。

(1)增压风机增加旁路烟道，通过增压风机运行和旁路运行试验，可得知在负荷低于460 MW以下旁路运行，经济效果、节能效果明显。

(2)增压风机作为第4大主机，其运行安全关系机组运行安全，增压风机旁路切换由值长统一调度，保证机组安全。

(3)增压风机增压旁路后，逻辑修改、快速降负荷(RB)等通过启机前及带负荷后验证，准确可靠。

参考文献：

[1]华东六省一市电机工程(电力)学会.600 MW火力发电机组培训教材:锅炉设备及系统[M].北京：中国电力出版社，2000.