0、引言
近年來．我國火電機(jī)組大多設(shè)置了煙氣脫硫裝置，越來越多的火電機(jī)組設(shè)置了煙氣脫硝裝置，合理選擇煙氣系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)的配置尤為重要。天津北疆發(fā)電廠2x1000MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并，采用了雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)．通過對風(fēng)機(jī)選型和對煙氣系統(tǒng)影響的分析和總結(jié)．可為合理配置引風(fēng)機(jī)提供多樣化的選擇。
1、項(xiàng)目概況
天津北疆發(fā)電廠一期工程建設(shè)2x1000MW超超臨界抽汽凝汽式機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫裝置，預(yù)留煙氣脫硝空間。機(jī)爐電三大設(shè)備均由上海電站集團(tuán)公司供貨。鍋爐采用上海鍋爐廠引進(jìn)美國Alstom（原CE）技術(shù)生產(chǎn)制造的超超臨界“n”型爐．BMCR（鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量）為3102t/h。
該項(xiàng)目已于2006年6月簽訂鍋爐合同，2006年12月簽訂引風(fēng)機(jī)合同．2007年7月簽訂脫硫合同，截至2009年8月初，該項(xiàng)目已分部試運(yùn)基本完成，正在進(jìn)行鍋爐吹管的工作。
2、雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)三合一引風(fēng)機(jī)選型情況
2.1 雙級(jí)、單級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)型式的確定
北疆工程引風(fēng)機(jī)經(jīng)招標(biāo)確定選用的動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)。引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)分別設(shè)置時(shí)引風(fēng)機(jī)參數(shù)見表1。
從表1可看出，北疆工程引風(fēng)機(jī)的參數(shù)特點(diǎn)是壓力參數(shù)較高、流量參數(shù)也較大．考慮預(yù)留設(shè)置SCR（選擇性催化還原法）煙氣脫硝裝置的因素后．上海鼓風(fēng)機(jī)廠有限公司及其技術(shù)支持方（德國TLT公司）選取了2個(gè)風(fēng)機(jī)方案．方案1采用SAF40-18-2型雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)．方案2采用SAF42.5 -26.6-1型單級(jí)風(fēng)機(jī)，推薦采用雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)方案。2種風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速均為745 r/min．液壓缸型號(hào)均為400/125．其他主要參數(shù)對比見表2。
表2數(shù)據(jù)表明，針對北疆工程，在條件相同的風(fēng)機(jī)參數(shù)下，雙級(jí)風(fēng)機(jī)的直徑、葉頂圓周速度、轉(zhuǎn)子重量、風(fēng)機(jī)總重、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量數(shù)值都比單級(jí)風(fēng)機(jī)小。單級(jí)風(fēng)機(jī)葉頂圓周速度為164.5 m/s．基本接近德國TLT公司的設(shè)計(jì)極限．同時(shí)根據(jù)TLT公司的初步計(jì)算，雙級(jí)風(fēng)機(jī)最大應(yīng)力為68 N/mm2．單級(jí)風(fēng)機(jī)最大應(yīng)力為83 N/mmz，因此從葉片可靠性上來講．雙級(jí)風(fēng)機(jī)應(yīng)力較低，可靠性相對較高。通過技術(shù)對比，北疆工程最終確定采用雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)。
2.2引風(fēng)機(jī)合并脫硫增壓風(fēng)機(jī)
當(dāng)確定采用雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)后．北疆工程進(jìn)一步考慮了引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并的方案，合并后引風(fēng)機(jī)在鍋爐BMCR工況下壓頭8 193 Pa，TB點(diǎn)壓頭10 667 Pa。
通過進(jìn)一步的技術(shù)探討和論證：對于壓頭較高的引風(fēng)機(jī)，特別是考慮脫硫、脫硝系統(tǒng)阻力的“三合一”引風(fēng)機(jī)，采用雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)是可行的。北疆工程最終采用了鍋爐引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并的“三合一”雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)，配用國產(chǎn)電機(jī)。北疆電廠“三合一”引風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)見表3。
3、雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)情況
3.1 煙氣系統(tǒng)使用雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)的業(yè)績
在國內(nèi)600 MW及以上的大型機(jī)組中．大同電廠三期工程2x660 MW機(jī)組采用了雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)、脫硫增壓風(fēng)機(jī)的合并方案，目前已通過機(jī)組調(diào)試階段。在歐、美等發(fā)達(dá)國家，環(huán)保政策嚴(yán)格，很多電廠脫硫系統(tǒng)不設(shè)旁路煙道，采用引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并的方案，自20世紀(jì)70年代起已有幾十臺(tái)雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)的供貨業(yè)績。
3.2風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
與單級(jí)風(fēng)機(jī)相比，雙級(jí)風(fēng)機(jī)葉片本身可靠性相對較高，且耐磨性能較好。相同條件下，雖然雙級(jí)引風(fēng)機(jī)總的葉片數(shù)量較多，但總的葉片調(diào)整力與單級(jí)相當(dāng)，因此可采用相同的液壓調(diào)整裝置。雙級(jí)風(fēng)機(jī)的軸承箱兩側(cè)受力基本相等，軸承受力較均勻。
對于雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)，需注意二級(jí)葉片的同步性。雙級(jí)風(fēng)機(jī)的二級(jí)葉輪通過推桿和推盤進(jìn)行串聯(lián)，推桿安裝在主軸承箱空心軸內(nèi)，需在安裝和檢修時(shí)通過調(diào)整墊片進(jìn)行二級(jí)葉片同步性的調(diào)整。
3.3空氣動(dòng)力性能
雙級(jí)風(fēng)機(jī)雖然總的葉片數(shù)量相對較多．但葉片相對輪轂較長、葉頂圓周速度相對較低，且雙級(jí)風(fēng)機(jī)擴(kuò)壓器產(chǎn)生的擴(kuò)壓損失只需計(jì)算一個(gè)擴(kuò)壓損失。因此一般來說雙級(jí)風(fēng)機(jī)的效率高于單級(jí)風(fēng)機(jī)。
3.4對投資的影響
相同條件下雙級(jí)風(fēng)機(jī)與單級(jí)風(fēng)機(jī)相比．輪轂較小，風(fēng)機(jī)總重量較小，風(fēng)機(jī)總體價(jià)格相對較低。采用“三合一”風(fēng)機(jī)時(shí)．價(jià)格優(yōu)勢更加明顯．北疆工程估算僅風(fēng)機(jī)本身即可節(jié)省1 000萬元以上。
另外，“三合一”引風(fēng)機(jī)還可節(jié)省脫硫系統(tǒng)占地和土建費(fèi)用。
4、合并風(fēng)機(jī)對煙氣系統(tǒng)的影響
4.1爐膛設(shè)計(jì)瞬態(tài)負(fù)壓及防內(nèi)爆保護(hù)
北疆I程中在選擇是否取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)時(shí)，其最關(guān)心的是鍋爐爐膛防內(nèi)爆的問題。主要原因是現(xiàn)行國內(nèi)的規(guī)程規(guī)定如DUT435-2004《電站煤粉鍋爐爐膛防爆規(guī)程》、DUT 5121-2000《火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》，均要求當(dāng)引風(fēng)機(jī)選型點(diǎn)的能為超過-8 700 Pa時(shí)．爐膛設(shè)計(jì)瞬態(tài)負(fù)壓都應(yīng)考慮予以增加。國內(nèi)上述標(biāo)準(zhǔn)與其所參考的美國國家防火協(xié)會(huì)NFPA85標(biāo)準(zhǔn)有相當(dāng)?shù)牟罹啵畤鴥?nèi)已有文獻(xiàn)對此進(jìn)行探討，并建議最終定值應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案與制造廠商取得共識(shí)。
北疆工程鍋爐技術(shù)協(xié)議中爐膛防內(nèi)爆壓力為9 800 Pa．高于8 700 Pa．但引風(fēng)機(jī)選型點(diǎn)壓頭10 667 Pa．折算到環(huán)境溫度下為14 825 Pa，遠(yuǎn)高于9 800 Pa。通過與電廠、鍋爐廠、相關(guān)研究院所等單位的專家進(jìn)行探討．認(rèn)為沒有必要提高爐膛瞬態(tài)壓力承受值，而是依靠完善保護(hù)控制措施，保證鍋爐安全。
根據(jù)NFPA85標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定．爐膛設(shè)計(jì)瞬態(tài)負(fù)壓按引風(fēng)機(jī)在環(huán)境溫度下的TB點(diǎn)能力取用，并且不要求負(fù)壓絕對值大于8700 Pa。
風(fēng)機(jī)及進(jìn)、出口擋板門控制遵循NFPA85標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。風(fēng)機(jī)啟、停、運(yùn)行與爐膛壓力控制保護(hù)有完善措施，以避免出現(xiàn)爐膛瞬態(tài)負(fù)壓值超限。
(1)控制設(shè)計(jì)保證在所有運(yùn)行工況下，確保從送風(fēng)機(jī)入口到煙囪有一個(gè)通暢的氣流通道。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不允許使用全開空氣通道時(shí)．風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)其最小空氣通道斷面不小于吹掃空氣流量的要求斷面。
(2)無論什么原因，在最后一臺(tái)風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，其調(diào)節(jié)擋板要經(jīng)過一段時(shí)間延遲或受到控制再開啟，以避免由于風(fēng)機(jī)惰走使?fàn)t膛瞬態(tài)（正、負(fù)）壓力超限。
(3)當(dāng)一臺(tái)送風(fēng)機(jī)事故跳閘，另一臺(tái)送風(fēng)機(jī)仍正常運(yùn)行時(shí)，必須聯(lián)鎖相對應(yīng)的引風(fēng)機(jī)跳閘．與跳閘送、引風(fēng)機(jī)有關(guān)的擋板也必須關(guān)閉：如果是最后運(yùn)行的一臺(tái)送風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)．引風(fēng)機(jī)應(yīng)保持被控制的運(yùn)行狀態(tài)，相應(yīng)送風(fēng)機(jī)擋板保持開啟。
(4)完善的鍋爐壓力保護(hù)措施。根據(jù)NFPA85鍋爐防爆要求，依據(jù)鍋爐制造廠提供的爐膛內(nèi)壓允許值，設(shè)有爐膛內(nèi)正、負(fù)壓力報(bào)警、停爐MFI’（主燃料跳閘保護(hù)）。在MFT動(dòng)作后（風(fēng)機(jī)運(yùn)行）、主燃料點(diǎn)火前．當(dāng)爐膛內(nèi)壓超過制造廠給定值（高于啟動(dòng)MFT值）后，引風(fēng)機(jī)跳閘。北疆工程設(shè)計(jì)充分考慮了鍋爐爐膛壓力保護(hù)，設(shè)有爐膛壓力報(bào)警、停爐、跳閘風(fēng)機(jī)三段完善保護(hù)和控制。
4.2鍋爐運(yùn)行安全性
北疆工程脫硫系統(tǒng)仍設(shè)有旁路煙遭。在切投脫硫系統(tǒng)時(shí)，煙氣系統(tǒng)阻力有所變化。受其影響，鍋爐負(fù)壓也會(huì)產(chǎn)生一些波動(dòng)。無論是否設(shè)有增壓風(fēng)機(jī)，切投脫硫系統(tǒng)都會(huì)對爐膛負(fù)壓帶來一些影響。當(dāng)取消增壓風(fēng)機(jī)時(shí)更需注意協(xié)調(diào)煙氣旁路擋板開啟速度和引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)速度。北疆工程目前已完成了設(shè)計(jì)工作．煙氣旁路擋板門采用了3組結(jié)構(gòu)，分組開啟，開啟時(shí)間與引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)速度相協(xié)調(diào)．使?fàn)t膛壓力的波動(dòng)在可控范圍內(nèi)。
4.3運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性
雙級(jí)風(fēng)機(jī)的總體運(yùn)行效率較高．而且“三合一”引風(fēng)機(jī)還減少了一個(gè)風(fēng)機(jī)的擴(kuò)壓段損失，煙氣側(cè)風(fēng)機(jī)總體效率的提高更加明顯，運(yùn)行成本相對較低，但當(dāng)脫硫系統(tǒng)切除后，風(fēng)機(jī)壓頭降低，與設(shè)有增壓風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)相比．此時(shí)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率相對較低．電耗較大，當(dāng)脫硫系統(tǒng)切除時(shí)間較長時(shí)，將影響整體經(jīng)濟(jì)性。
5、結(jié)語
通過對國內(nèi)外雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)發(fā)展的了解以及取消增壓風(fēng)機(jī)對煙氣系統(tǒng)影響的探討，可以看出．1000 MW機(jī)組取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)．采用雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)在技術(shù)、系統(tǒng)的安全運(yùn)行、設(shè)備配套上都是可行的，并且還可節(jié)省投資、節(jié)約占地、簡化系統(tǒng)、減少電耗、降低運(yùn)行成本。
隨著我國環(huán)保政策的日益嚴(yán)格和脫硫系統(tǒng)可用率的提高，脫硫系統(tǒng)的投入率將越來越高．采用這種引風(fēng)機(jī)配置方案將成為很好的選擇。
