2×660 MW超超临界机组锅炉引风机增容改造

(国家电投集团重庆电力有限公司,重庆 401123)

某公司2×660 MW超超临界机组锅炉引风机采用的是单级轴流式动叶可调风机，风机的设计性能较差，在机组满负荷运行，锅炉排烟温度达到150 ℃时，已达风机失速不稳定区域，抗干扰能力差，风机经常发生失速现象。根据2014—2015年的运行统计，锅炉引风机失速达7次(3#炉4次，4#炉3次)。为了保证引风机不发生失速，使引风机在稳定区域运行，只有限制机组负荷运行，才能确保风机安全稳定运行。该引风机运行除存在满负荷失速问题外，还三次发生叶片断裂事故，虽对叶片进行了加固处理，解决了叶片断裂问题，但造成了风机效率大幅下降，运行电耗高。同时，2016年国家执行新的超净环保排放政策，需对脱硫系统、脱硝系统进行改造，经计算，锅炉烟气系统总阻力将增加1 000 pa左右，现有引风机压升已无法满足运行要求。为了达到国家最新超净排放政策标准，需对引风机进行增容节能技术改造。

1 引风机失速故障原因分析

1.1 引风机失速原因

从引风机失速统计情况分析可知，在烟气系统原因造成系统阻力增加较大(如回转式空预器堵塞、烟道积灰、受热面吹灰、低低温省煤器故障退出运行、脱硫增加浆液循环泵运行、脱硫除雾器堵塞等)的情况下，机组满负荷运行时，引风机更易发生失速。在烟气系统阻力增加较大的情况下，为了防止引风机发生失速，只有限制机组负荷运行，使引风机在稳定区域运行，才能确保风机安全稳定运行。

通过分析可知，造成引风机失速的原因是：引风机压升选择富裕度较小，当满负荷运行时烟气系统阻力一旦增加超过富裕度，引风机将运行在不稳定区域，造成风机失速。

1.2 叶片断裂原因

造成引风机多次发生叶片断裂故障的原因是：引风机运行在满负荷失速区域时，叶片承受的应力超过了其许用应力，造成断裂，对其进行了加固处理，解决了断裂问题，但造成了风机效率大幅下降，运行电耗高。

为了解决风机失速、运行电耗增加的问题，同时根据国家最新超净排放政策对脱硫系统、脱硝系统进行改造，在系统总阻力将增加1 000 Pa左右的情况下，需对引风机进行增容节能技术改造。

2 引风机增容改造目标

对引风机进行增容节能改造后，既满足国家最新超净排放要求，又能解决引风机失速问题，以使引风机效率提高，电耗降低。

3 引风机改造方案

3.1 方案比较

方案1：引风机本体及配套电机全部更换，基础局部改动。

方案2：引风机由单级改为双级，转子、机壳、扩压器、中间轴及中间轴罩装置换新；配套电机增容改造，风机基础不作改动，配套辅助部件利旧。

方案3：引风机由单级改为双级，转子、机壳、扩压器、中间轴及中间轴罩装置换新；配套电机及基础不作改动，配套辅助部件利旧。

3.2 费用比较

方案1：设备+施工、措施=1 200+50=1 250万元。

方案2：设备+施工、措施=800+50=850万元。

方案3：设备+施工、措施=450+50=500万元。

通过方案比较 ，对现有风机实际运行效率进行评估，然后加上超级排放系统增加阻力进行校核，综合考虑投资成本、施工工期，采用方案3。

4 引风机增容改造效果分析

引风机改造前性能数据如表1所示。引风机改造后的性能数据如表2所示。

表1 引风机改造前性能数据

表2 引风机改造后的性能数据

项目实施后，西安热工院对引风机效率进行了测试，测试结果显示，改造后风机效率提高约2%。引风机改造前后性能曲线对比图见图1。

图1 引风机改造前后性能曲线对比图

5 引风机改造的关键技术和创新内容

5.1 关键技术

2×660 MW超超临界锅炉引风机采用的是单级轴流式动叶可调风机，风机的设计性能较差，风机运行稳定区域小。将引风机由单级改为双级后，引风机叶片的高度降低了35%，单级叶片的压升也降低了35%，使风机运行稳定区域扩大，抗干扰能力增强，同时单级叶片的压升降低，发生叶片断裂的风险也降低，使得风机效率提高。

5.2 创新点

为了满足国家最新超净排放政策要求，对脱硫系统、脱硝系统进行改造，在系统总阻力将增加1 000 Pa左右的情况下，结合脱硫、脱硝超低排放改造，对引风机进行改造。改造本着节能提效、增容、节约投资的原则，将引风机由单级改为双级。原引风机配套进气箱、冷却风机、入口膨胀节、电动执行器、油站，配套电机利旧，基础不作改动，只更换引风机转子、机壳、扩压器、中间轴及中间轴罩、测振、测温、喘振装置。同时对引风机转轴及转轴上的叶片形成的流道进行重新设计，采取减少单极叶片数量及降低叶片高度的双极转子，提高了2%的风机运行效率，达到增容节能目的，并尽可能降低改造费用。

6 引风机改造效果

本项目系新技术应用，达到了预期目标。从2016年10月投运后持续运行至今，该装置实现了安全、可靠、经济运行，效果良好，具备推广运用价值。

在对脱硫系统、脱硝系统进行改造时，锅炉烟风系统总阻力将增加1 000 Pa左右，引风机无法满足运行要求，故将单级轴流式动叶可调风机，改为双级风机，大部分利用原引风机部件，引风机改造后的性能数据良好，满足锅炉烟风系统总阻力增加1 000 Pa要求，在锅炉满负荷工况下引风机运行电流降低5%(10 A)，达到了增容节能的目标。这不但满足了国家最新超净排放政策要求，同时解决了引风机失速、叶片断裂问题，还使引风机容量增加、效率提高、电耗大幅降低。

采用引风机增容节能改造技术后，满足了锅炉烟风系统总阻力增加1 000 Pa的要求，锅炉引风机运行电流也降低了5%(10 A)。

1台660 MW机组，按运行6 000 h，年利用4 000 h，上网电价0.39元/kW·h，年发电量26亿kW·h计算，改造后每年节电费用如下：

1)单台引风机电流降低10 A，相当于每小时节电：1.732×10×6×0.85=88 kW·h；

2)单台引风机全年节电费用：88×6 000×0.39=20.6万元；

3)4台引风机工程投入合计482万元(工程预计费用500万元，工程通过招投标实际费用482万元)，每年可节约电费：4×20.6=82.4万元，投资回收期：482÷82.4=5.85年。

经过以上计算分析：引风机增容节能改造，总投资482万元。项目完成后，机组按运行6 000 h计算，因引风机效率提高而获得的收益约为82.4万元/年，投资回收期5.85年。相当于每年节约标煤31.5 t，并减少粉尘、氮氧化物排放，取得较好社会、环境效益，为节能减排作出了较大贡献。

7 结论

为了满足因超净排放改造系统增加阻力的同时，提高风机性能，满足风机安全稳定运行的要求，对引风机进行改造，由单级改为双级，不但满足了国家最新超净排放政策要求，同时解决了引风机失速问题，使引风机电耗大幅降低，在锅炉引风机改造上取得了良好实践效果。