汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)在1 036 MW機(jī)組中的應(yīng)用

孫偉鵬，江 永

(華能海門(mén)電廠，廣東 汕頭 515132)

汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)在1 036 MW機(jī)組中的應(yīng)用

孫偉鵬，江 永

(華能海門(mén)電廠，廣東 汕頭 515132)

介紹了華能海門(mén)電廠的國(guó)內(nèi)首次采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)的設(shè)備概況，并與電動(dòng)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式做了經(jīng)濟(jì)性、安全性及調(diào)節(jié)性的對(duì)比分析，機(jī)組運(yùn)行實(shí)踐證明：汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)的方式節(jié)能效果顯著，并具有較好的安全性，對(duì)其他發(fā)電廠有借鑒意義。

引風(fēng)機(jī);汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng);超超臨界;節(jié)能

0 引言

華能海門(mén)電廠一期工程3，4號(hào)機(jī)組，鍋爐是復(fù)合變壓運(yùn)行1 036 MW超超臨界本生直流鍋爐，型號(hào)DG3 000/26.15—Ⅱ1。汽輪機(jī)是N1000—25/600/600型、超超臨界、單軸、四缸、四排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)。

1 汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)相對(duì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)

大型火電機(jī)組中占廠用電率比重最大的輔機(jī)是引風(fēng)機(jī)［1］和給水泵，給水泵采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)后，引風(fēng)機(jī)成為耗電量最大的輔機(jī)。如果定速引風(fēng)機(jī)也能采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn):(1)可以大幅降低廠用電率 (降低約1.556%)，提高電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。(2)可以方便地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使引風(fēng)機(jī)在不同負(fù)荷下保持高效率，提高了引風(fēng)機(jī)的整體效率。(3)可以避免大電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流對(duì)廠用電系統(tǒng)的影響。

2 汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)配置

2.1 采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)需要增設(shè)的相關(guān)配置

引風(fēng)機(jī)采用小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，引風(fēng)機(jī)和小汽輪機(jī)之間通過(guò)機(jī)械變速聯(lián)軸器連接，變比7.3∶1。在系統(tǒng)上需要設(shè)置開(kāi)式循環(huán)冷卻水、凝汽器抽真空系統(tǒng)、小汽輪機(jī)進(jìn)汽系統(tǒng)、凝結(jié)水回收系統(tǒng)、小汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)、小汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)。相對(duì)應(yīng)的設(shè)備有小汽輪機(jī)、凝汽器、凝結(jié)水泵、真空泵、汽封冷卻器、潤(rùn)滑油供油裝置等。系統(tǒng)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1 汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)配套系統(tǒng)簡(jiǎn)圖Fig．1 Auxiliary systems diagram of turbine-driven fan

2.2 汽輪機(jī)的進(jìn)汽汽源選擇

小汽輪機(jī)的進(jìn)汽汽源可以從再熱器前或再熱器后得到。由于再熱器前蒸汽過(guò)熱度偏低，汽輪機(jī)通流部分過(guò)早進(jìn)入濕蒸汽區(qū)，水沖擊較大，大部分動(dòng)靜葉均需更換為經(jīng)抗水蝕處理的動(dòng)靜葉，成本大大增加［2］。若不進(jìn)行水蝕處理，汽輪機(jī)壽命將大大縮短。因此進(jìn)汽不取用再熱器前蒸汽。對(duì)于汽源由再熱器之后得到，可以取自汽輪機(jī)中壓缸和低壓缸之間。綜合考慮，小汽輪機(jī)正常進(jìn)汽汽源取自四段抽汽。啟動(dòng)蒸汽汽源采用1、2號(hào)機(jī)組的輔助蒸汽。

2.3 冷卻水源

凝汽器冷卻水由主廠房循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)水泵提供冷卻水源，經(jīng)專業(yè)核算，目前設(shè)置的循環(huán)水泵可以滿足增設(shè)小汽輪機(jī)后循環(huán)冷卻水流量和壓頭的需求，占總循環(huán)水總量的5%左右，對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)影響較小。凝汽器冷卻水進(jìn)水取自主廠房A排外循環(huán)水泵出口母管，走地下埋管到爐后引風(fēng)機(jī)側(cè)。凝汽器冷卻水回水管接入虹吸井。

2.4 凝結(jié)水回收系統(tǒng)

兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)機(jī)組分別設(shè)置兩臺(tái)臥式定速凝結(jié)水泵，一運(yùn)一備。引風(fēng)機(jī)組凝結(jié)水管道通過(guò)凝結(jié)水泵升壓后接入主機(jī)凝汽器回收。

2.5 軸封系統(tǒng)

軸封供汽取與小機(jī)進(jìn)汽相同汽源，通過(guò)調(diào)節(jié)閥和減溫器后作為汽輪機(jī)軸封供汽。小機(jī)軸封漏汽通過(guò)專門(mén)設(shè)置的軸封冷卻器冷凝。

2.6 真空系統(tǒng)

兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)真空系統(tǒng)配置三臺(tái)水環(huán)式真空泵，兩臺(tái)運(yùn)行且互為備用，另一臺(tái)備用。

3 不同驅(qū)動(dòng)方式下的經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 不同驅(qū)動(dòng)方式初投資對(duì)比分析

3.1.1 引風(fēng)機(jī)采用靜葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)合并后，每臺(tái)爐兩臺(tái)風(fēng)機(jī)總價(jià)300萬(wàn) (不含電機(jī)，且無(wú)論何種驅(qū)動(dòng)形式，風(fēng)機(jī)價(jià)格均不變)。電機(jī)總價(jià)370萬(wàn)。

3.1.2 采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)，根據(jù)杭州汽輪機(jī)股份有限公司報(bào)價(jià)，約900萬(wàn)元/臺(tái)套。供貨范圍包括:汽輪機(jī)本體、油站、齒輪箱、凝汽器以及控制系統(tǒng)。

3.1.3 汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)配套系統(tǒng)需要增設(shè)管道、閥門(mén)、真空系統(tǒng)共需約311.1萬(wàn)元。

3.1.4 電氣投資變化，采用汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)，每臺(tái)機(jī)組電氣方面配套成本約降192萬(wàn)元，見(jiàn)表1。

表1 電氣投資比較表Tab．1 Comparison of electrical investments

3.1.5 熱工控制投資變化。除去隨汽輪機(jī)、凝汽器等主設(shè)備配套供應(yīng)的儀控設(shè)備費(fèi)用，采用汽動(dòng)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)配套系統(tǒng)增加的儀表、儀表閥門(mén)、各種類型電纜、電纜橋架、電纜保護(hù)管以及DCS IO點(diǎn)等費(fèi)用約合100.7萬(wàn)元。采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)的相應(yīng)控制費(fèi)用約為10.4萬(wàn)元。故因采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)控制方面需要增加的費(fèi)用約為90.3萬(wàn)元。

3.1.6 土建及安裝費(fèi)用變化。采用汽動(dòng)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)土建方面需要增加混凝土坑、底板、鋼梁、彈簧隔振、樁基 (10根)以及小汽機(jī)配套系統(tǒng)的建筑車間，總投資共計(jì)189.4萬(wàn)元。綜合計(jì)算，采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)初投資需要增加約1 828.8萬(wàn)元(電動(dòng)蝶閥按鎳鉻合金材質(zhì)計(jì)算)。

3.2 不同驅(qū)動(dòng)方式的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

根據(jù)華能海門(mén)電廠機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況，不同驅(qū)動(dòng)方式的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 不同驅(qū)動(dòng)方式的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)對(duì)比Tab．2 The economic indicators comparison of different forms of driven

標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)格按900元∕t，可計(jì)算出汽動(dòng)驅(qū)動(dòng)比電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式每年大概可節(jié)約664.191 036(萬(wàn)元)。那么共需要2.753 42(年)便可回收汽動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式與電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式的初投資差價(jià)。

4 不同驅(qū)動(dòng)方式下的調(diào)節(jié)性能對(duì)比分析

采用凝汽式小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)，要求小汽輪機(jī)相關(guān)的輔助系統(tǒng)齊全又復(fù)雜，故障率比較高［3］。但從實(shí)踐看來(lái)，小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的穩(wěn)定性也相當(dāng)高。華能海門(mén)電廠3號(hào)機(jī)組某天小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)并列、送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)及爐膛壓力的調(diào)節(jié)曲線如圖2所示。圖3是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)性能曲線。從圖中可以看出，兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，爐膛壓力波動(dòng)較大，而汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)則比較平穩(wěn)。從該機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的情況來(lái)看，采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)方式運(yùn)行是非常靈活的，而且調(diào)節(jié)快速、穩(wěn)定，能滿足爐膛壓力快速變化的要求。

5 結(jié)論

(1)小汽輪機(jī)啟停經(jīng)驗(yàn)豐富，對(duì)廠用電沒(méi)有任何沖擊，調(diào)速性能和引風(fēng)機(jī)靜葉調(diào)節(jié)之間的協(xié)調(diào)控制，使得對(duì)爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)手段增加、調(diào)節(jié)性能優(yōu)秀、反應(yīng)快速，這些方面都提高了鍋爐的運(yùn)行調(diào)節(jié)靈活性。

(2)用小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)代替引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)的兩大電動(dòng)機(jī)，能大幅降低廠用電率，同時(shí)引風(fēng)機(jī)在不同負(fù)荷下，靜葉都能保持最優(yōu)開(kāi)度，使風(fēng)機(jī)處于高效率區(qū)域運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)效益較高。

［1］劉家鈺，王寶華，岳佳全，等．1 000 MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并改造研究［J］．熱力發(fā)電，2010，39(8):45－50．

Liu Jiayu，Wang Baohua，Yue Jiaquan，et al．Study on retrofiting induced draft fan and fgd booster fan together for 1 000 MW unit［J］．Thermal Power Generation Publishing Department，2010，39(8):45 －50．

［2］沈士一，莊賀慶，康松，等．汽輪機(jī)原理［M］．北京:水利電力出版社，1992．

［3］馬曉瓏，劉超．超超臨界1 000 MW機(jī)組采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)的可行性 ［J］．熱力發(fā)電，2010，39(8):57－60．

Ma Xiaolong，Liu Chao．The feasibility of driving induced draft fan using steam turbine for 1 000 MW ultrasupercritical unit．［J］．Thermal Power Generation Publishing Department，2010，39(8):57 －60．

Successful Application of the Induced Draft Fan with Steam Turbine in 1 036 MW Unit

Sun Weipeng，Jiang Yong

(Huaneng Haimen Power Plant，Shantou 515132，China)

Introduced the equipment of the induced draft fan with steam turbine of Huaneng Haimen power plant the first time，and the economic，safety and Regulatorybeing compared and analysed with that the motor-driven mode．Practice proved that the induced draft fan with steam turbine having remarkable energy-saving benefit．a(chǎn)nd the security is also better，it is a good reference for other power plants．

induced draft fan;turbine driven;ultra-supercritical;energy conservation

TK223

B

2010－11－15。

孫偉鵬 (1969－)，男，工程師，從事大型火電機(jī)組運(yùn)行管理及其優(yōu)化工作，E-mail:sthnhm11@126．com。