660 MW超超臨界機組引風機驅動方式的選擇

齊玄，程祖田，張金奎，李磊

(1.河南省電力勘測設計院，河南 鄭州 450007;2.華電漯河發電有限公司，河南 漯河 462300)

0 引言

隨著化石能源的日益枯竭，國家正在加緊推進全社會的節能降耗工作。業界對小汽輪機驅動大功率設備(如大機組給水泵等)已取得共識。鑒于目前機組負荷率普遍不高的情況，部分電廠對小汽輪機驅動其他大功率設備(如引風機)進行研究，以提高電廠的經濟性。

據了解，國內1000 MW機組已有采用汽輪機驅動引風機的成功經驗，但660 MW機組尚處于研究階段。本文結合河南某電廠2×660 MW超超臨界機組的實際情況，對電動機驅動引風機和汽輪機驅動引風機的方案進行技術經濟分析，為660 MW超超臨界機組引風機驅動方式選擇提供依據。

1 電動引風機方案

1.1 電動引風機選型

該廠擬選用2臺50%容量的靜葉可調軸流式引風機。風機采用電動機驅動，引風機轉速不可調，在低負荷下風機效率較低，根據鍋爐燃燒系統計算，電動引風機參數見表1。

1.2 電動機選型

根據引風機選型參數，擬選用電動機參數為:額定功率，6 300 kW;型號，IP54;額定電壓，6 kV;冷卻方式，空冷。電動機運行參數見表2。

1.3 電動機方案系統配置

每臺電動引風機配置1個潤滑油站，油站冷卻水采用工業水，每個油站冷卻水量為1.1 t/h。廠用變壓器及封閉母線需考慮電動機容量，電纜需采用高壓電纜。該方案設備布置簡單，占用場地較小且運行維護方便。

2 汽輪機驅動引風機方案

2.1 汽動引風機運行參數

風機若采用汽輪機驅動，風機轉速可調，風機可保持高效運行。汽動引風機運行參數見表3。

2.2 汽輪機選型

能滿足上述引風機參數要求的汽輪機可以采用純凝式汽輪機和背壓式汽輪機。

由于電廠周邊基本沒有工業及民用熱負荷，故該工程暫不考慮背壓式汽輪機方案，引風機均采用純凝式汽輪機驅動。汽源采用主機四段抽汽，排汽排入單獨設置的小汽輪機凝汽器，用循環水將排汽冷卻成凝結水回收工質。汽輪機選型參數見表4。

2.3 汽動引風機方案系統配置

2.3.1 供汽系統

小汽輪機正常進汽汽源取自四段抽汽，低負荷蒸汽汽源取自低溫再熱蒸汽，小汽輪機備用汽源來自輔助蒸汽。

2.3.2 凝結水系統

每臺小汽輪機設置2臺容量為主機VWO工況下110%凝結水量的電動凝結水泵，1臺運行，1臺備用。引風機組凝結水管道通過小汽輪機凝結水泵升壓后接入主機凝汽器回收。

2.3.3 軸封系統

軸封供汽取與小汽輪機進汽相同汽源，通過調節閥和減溫器后為汽輪機軸封供汽。小汽輪機軸封漏汽通過小汽輪機軸封冷卻器冷凝，疏水回小汽輪機凝汽器。

2.3.4 凝汽器抽真空系統

凝汽器采用真空泵抽真空系統，每臺小汽輪機設置2臺真空泵，1臺運行，1臺備用。

2.3.5 潤滑油系統

每臺小汽輪機配置1套潤滑油系統。潤滑油系統設有可靠的供油設備及輔助供油設備，在啟動、停機、正常運行和事故工況下，滿足小汽輪機所有軸承的用油量及汽動引風機組設備所有軸承的用油。小汽輪機潤滑油系統還配置了消防設施。

表1 電動引風機參數

表2 電動機運行參數

表3 汽動引風機運行參數

2.3.6 循環冷卻水系統

每臺機組擬設置3臺管道泵，2運1備。管道泵擬露天布置，于廠區循環水供水管道直接取水，管道上裝設有膠球清洗裝置。回水接入循環水回水管道進入冷卻塔冷卻。

表4 純凝式汽輪機的選型參數

2.3.7 其他系統

小汽輪機冷油器冷卻水從爐后開式冷卻水母管引接。空氣壓縮機房位于2臺機組除塵器之間，壓縮空氣系統直接從空氣壓縮機房引接。

2.3.8 總體布置

小汽輪機及其相關的輔機設備、控制系統必須布置在室內。小汽輪機排汽可采用下排汽或上排汽模式。上排汽模式的凝汽器外置，布置于除塵器后煙道框架內，小汽輪機排汽管道架空布置，現場占地面積大，系統布置復雜，設備檢修不方便。故該工程擬采用下排汽方案。

汽輪機的中心線標高和引風機一致，均為3.25 m。變速箱采用行星齒輪結構，為同軸布置，兩端均為膜片式聯軸器，便于減小軸系振動。小汽輪機凝汽器布置于小汽輪機下部空間，凝汽器基礎挖深－6 m。小汽輪機上部設置檢修過軌，滿足小汽輪機的檢修及凝汽器抽管的需要。

采用汽動引風機后，后煙道框架的跨度需增加2 m，相應A列到煙囪中心線的距離需增加約3 m。

3 技術比較

從技術角度上講，風機采用汽輪機驅動方案是可行的。

若采用汽輪機驅動引風機，可以降低廠用電率，提高電廠的運行指標。汽輪機可方便地實現轉速調節，使風機在不同負荷下保持高效率，提高風機效率，避免大電機啟動時啟動電流對廠用電系統的影響。

同時，采用小汽輪機驅動引風機，系統復雜、故障率高、機組安全性低。

采用凝汽式汽輪機驅動引風機，增加了四段抽汽的抽汽量，主機發電功率下降。2個方案熱經濟性計算結果見表5。

4 經濟比較

4.1 投資估算

(1)根據風機廠提供的配合數據，每臺機組的2臺引風機總價為300萬元，配套電動機為160萬元。

(2)若汽輪機驅動引風機方案，根據相關小汽輪機制造廠初步報價，每臺(套)約820萬元。供貨范圍包括汽輪機本體、油站、齒輪箱(按進口)、小汽輪機凝汽器及控制系統。每臺機組設置1臺小汽輪機，共1640萬元。

(3)汽輪機驅動方案其他配套系統的管道及閥門等共計投資333萬元/機組。

表5 熱經濟性計算結果

(4)電氣投資變化。方案1電動引風機方案和方案2汽動引風機方案投資比較具體數據見表6。

表6 電氣投資比較(單臺機組)萬元

采用汽動引風機方案，每臺機組電氣方面配套成本可減少130萬元。

(5)熱工控制投資變化。除隨汽輪機、凝汽器等主設備配套供貨的儀控設備費用外，方案2配套系統增加的儀表、儀表閥門、各種類型的電纜、電纜橋架、電纜保護管以及DCS I/O點等費用及安裝工程費用為148萬元。

(6)土建方面費用變化。采用汽動引風機方案，土建方面需要增加混凝土坑、底板、樁基以及小汽輪機配套系統的建筑車間。同時，因小汽輪機檢修需要，引風機框架跨度需增加2 m左右。土建方面總投資共計320萬元。

(7)安裝、調試及其他費用變化。方案2配套系統的新增安裝費用共計約200萬元，新增調試費用約54萬元，新增項目管理費、項目技術服務費、生產準備費、預備費等其他費用約144萬元。該項費用總計398萬元。

(8)2個方案投資差額。綜合計算，汽動引風機方案比電動引風機方案單臺機組新增投資約2549萬元。

4.2 年售電收益差額

4.2.1 機組的年運行小時數

對于火力發電廠而言，機組的年運行小時數、年利用小時數、年利用率等條件對經濟比較結果有明顯的影響。機組運行模式按表7提供的參數考慮。

4.2.2 年收益差額

根據河南省電網調度情況，節省的廠用電可全部上網銷售，年售電收益差額=2個方案的年節電量差額×售電價格=(電動引風機方案電動機所需要的輸出功率－汽動引風機方案主機減少功率及輔機消耗功率)×售電價格。

在3種負荷工況下的年售電收益差額計算見表8。

表7 不同負荷下運行時間組合 h

表8 年售電收益差額計算(單臺機組)

由表8可知，每臺機組汽動引風機方案比電動引風機方案年增加收益353.25萬元。

4.3 經濟性分析結果

在主汽輪機進汽量一定的情況下，方案2由于增加了主機的四段抽汽量，導致主機發電功率減少。但由于小汽輪機替代了電動機，在低負荷時，年上網售電量增加。采用年綜合費用法計算，2個方案綜合年費用差約為－77.61萬元。技術經濟比較見表9。

5 結論

表9 技術經濟比較(單臺機)

綜上所述，引風機若采用方案1，系統簡單，機組安全性高，運行維護方便。引風機若采用方案2，廠用電率降低，可有效消除大電動機啟動時啟動電流對廠用電系統的影響。就本文舉例的電廠而言，每臺機組投資增加約2549.00萬元，全年增加售電收益約353.25萬元。經計算，方案1綜合年費用比方案2多77.61萬元。

由于方案2系統復雜，故障點增加，運行維護工作量大，機組安全性能降低。因此，對于660 MW超超臨界機組，暫不推薦方案2。

［1］陳佳樂.華能東方電廠2×350 MW擴建工程吸風機選型分析［J］.熱機技術，2010(2):22－31.

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