330MW CFB锅炉超低排放改造引风机选型研究

孟洛伟

（宜昌东阳光火力发电有限公司，湖北 宜都 443300）

宜昌东阳光火力发电有限公司2×330MW循环流化床机组分别于2009年11月、2010年4月投入商业化运行，锅炉烟气处理采用炉内石灰石脱硫+SNCR脱硝+超细布袋除尘器除尘工艺，烟气排放指标为SO2≤200mg/m3,NOX≤200mg/m3,粉尘≤30mg/m3，仅能达到《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011合格排放标准。按照《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》(环发【2015】164号)，宜昌东阳光火力发电有限公司于2018年10月开始进行超低排放改造，本次改造采用炉内石灰石脱硫+烟气循环流化床法脱硫+SNCR脱硝+COA辅助脱硝+超细布袋除尘器除尘工艺路线，烟气排放目标达到“超低排放”的指标要求，为SO2≤35mg/m3,NOX≤50mg/m3,粉 尘≤5mg/m3。1#、2#锅 炉分别于2019年6月、9月改造完成并投入运行。在改造方案研究过程中，我们对改造前锅炉烟风系统参数即引风机选型依据及同类型工程改造后烟风系统参数的分析；进行了维持电机功率不变的情况下引风机选型的研究。并将研究结果实施于改造的过程中，经过1年多2台机组各类工况（如锅炉BMCR工况运行、锅炉爆管等）的验证，满足机组各类负荷的调整特性及安全裕量。

1 系统概述

宜昌东阳光火力发电有限公司2×330MW发电机组锅炉采用东方锅炉自主研发的DG1100/17.4-Ⅱ1型循环流化床锅炉。燃料与石灰石分别从前墙给煤机与后墙回料腿给入炉膛，在一次风作用下与炉膛物料混合流化，与前后墙上下二次风分级补充风量作用下，实现低温分级燃烧，降低氮氧化物NOX的生成，同时，石灰石高温分解成CaO与燃料燃烧生成的SO2反应形成CaSO4，从而达到脱除SO2的作用。烟气及其携带的固体粒子离开炉膛，进入旋风分离器，被分离器捕集下来的灰以及未反应完全的石灰石，通过分离器下部的回料器送回炉膛实现循环燃烧。在分离器的入口布置SNCR喷枪，喷入氨水与NOX反应生成氮气与水，进一步消除NOX。通过旋风分离器中心筒的烟气由分离器出口烟道引至尾部竖井烟道，从前包墙及中间包墙上部的烟窗进入前后烟道并向下流动，冲刷布置其中的水平对流受热面管组，将热量传递给受热面，而后烟气流经省煤器、空气预热器后再进入除尘器，最后由引风机抽进烟囱，排入大气。见图1为改造前锅炉烟风系统示意图。

图1 改造前锅炉烟风系统示意图

本次超低排放烟风系统改造的范围包括新增半干法脱硫吸收塔、旋转喷吹布袋除尘器、COA亚氯酸钠脱硝系统，将原有布袋除尘器改造为重力沉降预除尘器以及引风机以及配套的生、消石灰系统及附属辅机，电气系统的改造。改造后，锅炉烟气系统示意图见图2。

图2 改造后锅炉烟风系统示意图

2 改造前烟风系统及引风机参数分析

2.1 超低排放改造前锅炉烟风系统参数分析

烟气系统BMCR工况设计参数与实测参数见表1。

通过表1可以看出，锅炉引风机全压升及入口工况烟气流量在BMCR工况下，设计值分别是实测值的1.24倍与1.02倍。

表1 改造前烟气系统参数对比表

2.2 引风机设计参数分析

锅炉配有2台的RJ60-DW3050F型双吸离心式引风机；引风机配套电动机为湘潭电机生产的YKK900-6型电动机，功率为3500kW，配套变频器输入功率为3750kW,输出功率为3500kW。通过变频器来调整电机的频率，从而调节风机转速，以改变风机的性能，单台引风机设计参数见表2。

表2 引风机设计参数表

通过表2与表1数据比较，可以看出，引风机全压升设计TB工况是实测BMCR工况的1.69倍。TB工况烟气量是实测BMCR工况的1.37倍。表明原引风机选型裕度偏大。

3 超低排放改造烟风系统及引风机参数变化情况分析

超低排放改造烟气系统变化较大，主要阻力变化为新增脱硫吸收塔、除尘器以及相应的烟道改造，将原有布袋除尘器改造为重力沉降预除尘器。烟气量的增加主要为新增系统的漏风及喷吹、流化风量输入。烟气系统及引风机参数变化见表3烟气系统及引风机参数变化。

在许多超低排饭改造工程项目中，已考虑原引风机的裕量，在引风机选型中仅考虑烟气阻力的变化情况，而不去复核实际BMCR运行工况各项烟气量、系统阻力参数及原风机的选型依据。

比如，已改造完成的同类型工程中：改造后设计BMCR工况引风机全压为8395Pa,TB工况选择8395×1.25=10493Pa，入口体积流量选择维持不变，即1117440m3/h，按此计算，风机轴功率在3748kW，电机功率在4123kW左右。电机功率选配4200kW以上。按此选择风机、电动机、油站、变频器、电缆都需进行更换，风机、电机基座都需进行改造，厂用电、高厂变系统定值需重新核算，来决定是否需要改造。

但通过表3可以看出，这样的选型不太严谨。

表3 烟气系统及引风机参数变化

4 超低排放改造引风机参数选择分析研究

通过对烟气系统及引风机参数可能发生的变化，我们选择改造设计与运行预计压头的平均值为本次引风机选型的BMCR工况压头参数，流量为仍选用改造设计的烟气流量。把BMCR压头的1.2倍作为TB工况的风机全压，烟气温度裕度加15℃，考虑系统漏风的特殊情况，把BMCR流量的1.3倍作为TB工况的风机流量。如下表4改造后风机选型参数。

表4 改造后风机选型参数

该参数下，风机BMCR工况下轴功率在2082kW，TB工况下轴功率在3047kW，原电机功率在3500kW，是轴功率的1.15倍。满足《大中型火力发电厂设计规范》（GB50660-2001）的设计要求。通过引风机选型进行了谨慎的核实和计算，改造后，风机型号改变为RJ48－DW3020F，保持电动机功率不变，避免引起其他系统的改造，符合风机的选型要求。

在超低排放改造后，烟气系统参数基本与运行预计符合，锅炉BMCR工况下，引风机变频器在40Hz左右运行。在1年多的运行时间里，经历锅炉BMCR试验测试及锅炉爆管泄漏事故工况检验，满足锅炉各类工况运行。

5 结语

锅炉在进行超低排放改造过程中，应认真核算锅炉实际运行BMCR工况烟气系统参数及原引风机选型参数，与改造后预计的烟风系统参数进行比较分析，从而精准地对超低排放改造中引风机进行选型。宜昌东阳光火力发电有限公司在超低排放改造过程中，在满足设计前提的基础上，仅对引风机本体进行改造，保持了电动机功率不变，从而避免引风机配套电机、电缆、变频器、油站、基座的更换与改造，2台锅炉4台引风机减少改造投资近千万元，对同类型项目有一定的借鉴意义。