电厂引增合一改造效益分析

程 峰，曾 多

电厂引增合一改造效益分析

程 峰，曾 多

（华能重庆珞璜发电有限责任公司，重庆402283）

为达到环保部颁布的《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2011）的要求，某电厂对二期3＃及4＃机组增加选择性催化还原（SCR）脱硝装置，并将原有双室三电场除尘器改造为双室五电场除尘器。为保证机组安全稳定运行，降低厂用电率，需对引风机和增压风机进行改造。引增合一改造后，锅炉风机及炉膛的运行安全性提高，锅炉辅机故障发生率减少，风机电耗降低。引增合一不仅简化了系统，降低了运行成本，还提高了机组的安全性和稳定性，确保机组能够长周期安全稳定地运行。

引风机；增压风机；引増合一；除尘器扩容；脱硝SCR；烟道阻力；经济效益

某电厂二期2×360 MW法国进口机组原采用型号为14144Z／1966的离心式引风机，脱硫系统增压风机采用成都电力机械厂型号为TA18048－8Z的静叶调节轴流风机。引风机与增压风机均为工频定速运行，通过改变入口档板或静叶的开度来调节炉膛负压。后对引风机和增压风机进行变频改造，风机入口档板或静叶在正常情况下保持全开，通过改变风机转速调节炉膛负压，从而达到节能降耗的目的。

根据环保部颁布的《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2011），燃煤锅炉烟气 NO x浓度排放限值为200 mg／Nm3，烟尘浓度排放限值为30 mg／Nm3。为达到环保标准要求，该电厂拟对二期3＃及4＃两台机组增加SCR脱硝装置，并将原有的双室三电场除尘器扩容改造成双室五电场除尘器。其中，加装SCR脱硝装置后，烟气阻力将增加约1 200 Pa；电除尘器扩容改造后，烟风系统阻力将增加100 Pa；环保改造后烟风系统的阻力将增加约1 300 Pa。因静电除尘器提效改造采用的方案是将原三电场扩容至五电场，导致静电除尘器出口往引风机方向后移10余米。因此，布置在该范围内的原除尘器出口至原离心式引风机入口之间的烟道及附属钢结构，必须全部拆除，以满足电除尘提效改造的空间需要。

1 改造的必要性分析

该电厂为了解其现行引风机、增压风机的实际运行工况，委托某热工院对4＃机组引风机和增压风机进行了现场热态试验，得到引风机及增压风机的性能试验数据，见表1及表2。

表1 引风机热态试验主要数据表

表1 （续）

表2 增压风机热态试验主要数据表

表2 （续）

由表1及表2可以看出，通过机组在360 MW，270 MW和200 MW负荷3个工况下的性能试验证实，引风机所需承担的压头已超过现行引风机的设计选型（TB）点设计压头。同时，引风机风量实测数据也已超过了原风机TB点风量。增压风机实测风量也已超过风机TB点风量。另外，由于脱硝系统曾进行过扩容改造，浆液循环泵由原来的4台变为6台，这导致增压风机压头裕量不足。因此，引风机及增压风机均面临着扩容改造的压力。

因原锅炉烟气系统中设置了2台引风机，而脱硝系统仅设置1台增压风机，脱硝旁路取消后，增压风机的可靠性对机组的安全运行有很大的影响。从机组可靠性角度看，单台增压风机故障解列引起停炉的概率比双列引风机高。因此，如实施引增合一或双增压风机改造，可极大提高机组运行安全性和可靠性。

因3＃及4＃锅炉静电除尘器提效改造采用的方案是将原三电场改扩容至五电场，导致静电除尘器出口往引风机方向后移10余米。因此，布置在该范围内的原除尘器出口至原离心式引风机入口之间的烟道及附属钢结构，必须全部拆除以满足电除尘提效改造的空间需要；若仅对引风机进行扩容改造，则扩容后的引风机布置需整体后移，在原风机出口烟道位置横向布置轴流引风机。因引风机进口、除尘器出口、脱硫烟道接口位置标高都较高，所以新的引风机进出口烟道走向极其复杂，存在较多的直角弯头，而烟道布置不合理会增大烟道阻力，增加引风机电耗。若采用引增合一并结合除尘器后烟道统一优化的方案，与引风机扩容并保留增压风机的方案相比，可节省至少5个弯头，降低系统阻力250 Pa以上，运行经济性更佳。因此，对引风机及增压风机进行联合改造，并结合除尘器后烟道优化以满足现场布置及节能的要求，是非常有必要的。

2 改造方案

从运行经济性、技术成熟度、运行安全性、设备维护量等方面，对“引风机扩容＋增设增压风机小旁路”“引风机扩容＋增压风机设置2台”“引风机与增压风机合并”3种方案进行了比较（具体见表3）。最终，该电厂为二期2台机组选择了引增合一及尾部烟道优化的改造方案。

表3 3种风机改造方案对比

根据《大中型火力发电厂设计规范》（GB 50660—2011）8.3.2规定，若引风机在环境温度下的TB点压头高于炉膛设计瞬态承受压力时，不应选用离心式引风机。本工程中引风机与增压风机合并后，考虑增加的脱硝设备、除尘设备的阻力，引风机TB点压头（8 800 Pa）已经超过锅炉炉膛的瞬态承受压力（5 800 Pa）。因此，从运行安全性出发，宜选用轴流式引风机；从改造费用和改造后设备维护量考虑，引风机和增压风机合并改造后不考虑小汽机驱动，依然采用电机拖动。

虽然静叶调节轴流风机具有耐磨损、耐腐蚀、维护简单、可靠性高等优点，更适合应用于燃用高硫、高灰份煤电厂。但因该电厂二期机组引、增风机二合一后，压头参数已超过了静调风机选型范围。因此，该工程引增合一方案最终采用了运行效率高的动叶可调轴流式风机，此改造方案在国内同类型电厂已有较多的成功案例，技术比较成熟。

本次改造项目施工的主要工作内容是：拆除3＃及4＃炉静电除尘器出口膨胀节至吸收塔入口膨胀节之间的烟道、膨胀节、挡板、执行机构、钢结构、引风机、增压风机、密封风机、油站、电机、电缆、变频器及相关附件和电热设备等；重新进行土建基础施工，并对影响3＃及4＃炉引增合一改造工程施工的蒸气、水、油、仪杂空、输灰、浆液等管道进行拆除、移位和恢复；待土建基础施工完成后，根据电力设计院提供的图纸安装新的钢结构、烟道、支吊架、膨胀节、挡板、起重设备、风机、电机、油站、电机执行器、电缆及相关附属件和电热设备，并对设备的单体调试、分步试运、整体试运。引增合一及烟道优化改造效果图见图1。

图1 引增合一及烟道优化改造效果图

3 机组运行的可靠性及经济性分析

2010年6月17日环境保护部办公厅发布《关于火电企业脱硫设施旁路烟道挡板实施铅封的通知》（环办〔2010〕91号），要求各级环保部门和各电力集团公司积极鼓励火电企业逐步拆除已建脱硫设施的旁路烟道，对暂时保留旁路烟道的，必须将所有旁路挡板实行铅封。该电厂二期机组原来烟气系统中设置2台引风机，而脱硫系统仅设置1台增压风机，机组脱硫旁路取消后，增压风机的可靠性对机组运行的可靠性有很大的影响。因此，在实施引增合一改造后，取消单台的增压风机，能极大提高机组运行的安全性和可靠性。

1）脱硫旁路烟道的拆除

根据环保部颁布的《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2011）要求，脱硫烟气系统旁路烟道必须拆除。引增合一改造后，锅炉引风机设置为2台，如遇单侧引风机有缺陷可单侧运行；而之前设置的增压风机为单系统设置，如遇增压风机出现故障，机组需停运才能消缺。引增合一改造后，不存在增压风机，所以这种危险因素就可以很好地被解决。

2）改造后锅炉系统简化

引增合一改造后，取消了原设置的增压风机，减少了1套设备，降低了设备成本。同时，缓解了现场场地紧张的情况，降低了运行成本。

3）提高设备操作的可靠性和及时性

机组运行时，根据机组负荷的变化，烟气量和系统阻力也会发生变化，引风机和增压风机需要同时做出调节。引风机和增压风机若未合并，在机组负荷变化时，需要同时调节串联的两种风机，运行人员操作多、调节复杂。引增合一后，可单一调节引风机运行工况，调节简化，对负荷响应迅速、准确。

机组在正常运行时，炉膛压力远低于5.8 kPa的设计承压能力，不会对炉膛的安全运行带来危害。若一旦发生以下几种非正常运行情况，则可能威胁炉膛安全运行。

热态：当机组在最高负荷下运行时，因某种原因引起了锅炉MFT动作，送风机和一次风机全部跳停，而引风机调节失灵又无法停运时的情况。

冷态：在机组冷态启动时，存在因某种原因造成送、一次风机出口风门突然全关而引风机停不下来的极端情况。此时，理论上存在引风机在零流量下运行的情况，且引风机入口温度为常温，因而其入口负压将达到很高的极端情况。

与离心式风机不同，轴流式风机存在较大的失速区域，且在调节叶片角度不变的情况下，其压力曲线较陡，流量变化范围较小。当出现上述极端情况时，合并后的引风机在流量减小不多时就将失速，导致风机压力大大降低，不会像离心式风机那样可能升至风机本身可能达到的最高压力。因此，轴流式风机本身的特性对于炉膛的防爆更加有利。

4）提高机组运行的经济性

该电厂3＃及4＃锅炉风机引增合一及烟道优化改造后，由于取消脱硝增压风机，选择运行效率较高的动叶可调轴流式风机。并对引风机进出口烟道实施优化设计，大幅降低了系统阻力，满足了3＃及4＃锅炉脱硝改造、电除尘改造烟风阻力增加后的需求，提高了机组运行效率、环保效率，节能效果明显。改造后进行的性能试验测定表明，该电厂二期单台机组厂用电率降低近0.35%，2台机组改造后年节约成本595.98万元。

4 结论

该电厂3＃及4＃机组于2014年11月相继并网发电，并在2014年12月对4＃机组分别在360 MW、270 MW、200 MW负荷3个试验工况下，进行流量、出入口静压、出入口烟温及大气压力等相关测试。从实验数据可以看出，改造前后风机电流明显降低。各个负荷段对改造后的引风机调节执行情况进行了跟踪试验，在机组低负荷及负荷快速变化时，锅炉炉膛负压和脱硫系统压力保持稳定，引风机动叶自动调节品质良好，设备改造后安全性和调节性均能满足机组运行要求。

从节能角度、设备可靠性角度、运行角度来看，该电厂引增合一改造不仅简化了系统，降低了运行成本，而且提高了机组的安全性和稳定性，还确保了机组能够长周期安全稳定地运行。

实践证明，实施引增合一及烟道优化改造，能使锅炉烟气系统简化，设备故障率降低，系统逻辑优化，还能改善现场生产环境，提高锅炉设备的安全性，并取得很好的节能效果，值得在同类型电厂推广。

［1］ 万方.电站风机介绍［J］.热机技术，2001（2）：25－31.

［2］ 童家麟，叶学民，毛杰誉，等.引风机和增压风机合并运行节能效果分析［J］.电力科学与工程，2011，27（5）：52－55.

Benefit Analysis of the Renovation of“IDF-BF”Combination in a Power Plant

CHENG Feng，ZENG Duo
（Chongqing Luohuang Power Generation Co.，Ltd.of CHNG，Chongqing 402283，P.R.China）

In order to achieve the requirements of the emission standard of air pollutants for thermal power plants（GB 13223－2011）issued by the Ministry of Environmental Protection of PRC，SCR denitration devices were added to 3＃and 4＃units of the second-phase project of a power plant.Besides，the original 2-chamber and 3-electric field dust remover were transformed into 2-chamber and 5-electric field one.The IDF and the BF needed to be improved to ensure the secure and stable operation of the units as well as decreasing the rate of power consumption of the power plant.After the combination renovation，the security of the operation of the draught fan and the combustion chamber was improved，the fault rate of the auxiliary engine of the boiler was reduced and the power consumption of the draught fan was lowered.In short，the＂IDF-BF＂Combination simplified the system，lessened the operating cost，enhanced the security and stability of the units and ensured their long-period safe and stable operation in the aspects of energy conservation，equipment reliability and operation.

IDF；BF；“IDF-BF”Combination；capacity expansion of the dust remover；SCR denitration；flue resistance；economic benefits

TM621

A

1008-8032（2017）04-0041-05

2016－11－03

该文获重庆市电机工程学会2016年学术年会优秀论文二等奖

程 峰（1986－），助理工程师，主要从事大型燃煤火力发电站相关工作。