引風(fēng)機(jī)增容改造探討

于群良 張亞兵 陳新亮 張永川

（四川中電福溪電力開發(fā)有限公司，四川宜賓 645152）

引風(fēng)機(jī)增容改造探討

于群良 張亞兵 陳新亮 張永川

（四川中電福溪電力開發(fā)有限公司，四川宜賓 645152）

經(jīng)研究，在取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)時(shí)，若鍋爐負(fù)荷低于75%THA工況及以下，由于引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況落在理論失速線以內(nèi)，理論上是運(yùn)行的“禁區(qū)”；在100%THA工況時(shí)，由于離理論失速線很近，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行沒(méi)有安全裕量，風(fēng)機(jī)稍有偏離運(yùn)行工況的情況，引風(fēng)機(jī)就可能發(fā)生喘振；在100%THA～100%BMCR工況時(shí)，引風(fēng)機(jī)已經(jīng)運(yùn)行在TB點(diǎn)或者超過(guò)TB點(diǎn)了，就是引風(fēng)機(jī)能力工況已經(jīng)用盡，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)裕度很小，隨著煙氣量的增大，引風(fēng)機(jī)再次進(jìn)入失速區(qū)，效率反而降低。從節(jié)能降耗和安全角度考慮，采用引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合二為一模式下重新對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行選型，采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)的雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)是滿足風(fēng)機(jī)合二為一要求的。為了響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能減排號(hào)召，取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)，使機(jī)組在一定負(fù)荷下，充分利用改造后引風(fēng)機(jī)增容的裕量，來(lái)克服煙氣系統(tǒng)以及脫硫系統(tǒng)的全部阻力，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

增容 風(fēng)機(jī)合并 改造

1 前言

鑒于環(huán)保對(duì)火力發(fā)電要求的日益嚴(yán)格，尤其是2010年以后各地方政府也加大了對(duì)環(huán)保排放的嚴(yán)格要求，火力發(fā)電脫硫系統(tǒng)拆除旁路運(yùn)行，煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)及增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)入吸收塔。當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，引發(fā)鍋爐MFT動(dòng)作，機(jī)組非停。同時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)串聯(lián)，因聯(lián)動(dòng)和保護(hù)問(wèn)題或匹配不好是引發(fā)跳閘的主要原因之一。消除設(shè)備本身隱患，提高設(shè)備利用率，提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性是對(duì)輔機(jī)設(shè)備改造必要要求之一。

2 技術(shù)要求

為了響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能減排號(hào)召，取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)，使機(jī)組在一定負(fù)荷下，充分利用改造后引風(fēng)機(jī)增容的裕量，來(lái)克服煙氣系統(tǒng)以及脫硫系統(tǒng)的全部阻力，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

在取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)時(shí)鍋爐負(fù)荷低于75%THA工況及以下，由于引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況落在理論失速線以內(nèi)，理論上是運(yùn)行的“禁區(qū)”；在100%THA工況時(shí)，由于離理論失速線很近，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行沒(méi)有安全裕量，風(fēng)機(jī)稍有偏離運(yùn)行工況的情況，引風(fēng)機(jī)就可能發(fā)生喘振；在100%THA ～100%BMCR工況時(shí)，引風(fēng)機(jī)已經(jīng)運(yùn)行在TB點(diǎn)或者超過(guò)TB點(diǎn)了，就是引風(fēng)機(jī)能力工況已經(jīng)用盡，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)裕度很小，隨著煙氣量的增大，引風(fēng)機(jī)再次進(jìn)入失速區(qū)，效率反而降低。應(yīng)對(duì)的措施：取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)，只需提高引風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程，脫硫系統(tǒng)及脫硝系統(tǒng)的阻力也由引風(fēng)機(jī)來(lái)克服即可，既減少一臺(tái)風(fēng)機(jī)又減少合并運(yùn)行帶來(lái)的運(yùn)行負(fù)壓的大幅度波動(dòng)。

3 合并風(fēng)機(jī)選型分析

根據(jù)《大火規(guī)》規(guī)定，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓的設(shè)計(jì)應(yīng)基于鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）工況。以BMCR工況為選型基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，引風(fēng)機(jī)的基本風(fēng)量是按鍋爐燃用設(shè)計(jì)煤種和鍋爐BMCR工況下的煙氣量及制造廠保證的空氣預(yù)熱器運(yùn)行一年后煙氣側(cè)漏風(fēng)量和鍋爐煙氣系統(tǒng)漏風(fēng)量之和考慮。基本風(fēng)壓按設(shè)計(jì)煤種及鍋爐BMCR工況計(jì)算，包括鍋爐廠保證的鍋爐本體煙氣側(cè)阻力（含自生通風(fēng)及爐膛起始點(diǎn)負(fù)壓）、煙氣脫硝裝置（包括預(yù)留層阻力）、除塵器、煙氣脫硫裝置及系統(tǒng)阻力。引風(fēng)機(jī)的裕量系數(shù)按《大火規(guī)》選取，即風(fēng)量裕量取10%，溫度裕量取15℃；風(fēng)機(jī)壓頭裕量取20%。引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并風(fēng)機(jī)分別按靜葉可調(diào)和動(dòng)葉可調(diào)兩種。對(duì)于引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并的風(fēng)機(jī)，目前國(guó)內(nèi)有采用動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)和靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)兩種情況。

4 動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)

動(dòng)葉可調(diào)即是葉片角度在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中可依靠液壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、風(fēng)量。動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)由進(jìn)氣箱、帶整流導(dǎo)葉環(huán)的機(jī)殼、擴(kuò)壓器和轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)通過(guò)中間軸傳動(dòng)風(fēng)機(jī)主軸。轉(zhuǎn)子由葉輪、軸承箱、中間軸、液壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。葉輪輪轂采用低碳合金鋼（輪轂和承載環(huán)為鍛件）焊接結(jié)構(gòu)，葉片用高強(qiáng)度螺釘直接固定于輪轂內(nèi)葉柄上。

4.1 特點(diǎn)

動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)機(jī)殼具有水平中分面，便于安裝和檢修。動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，可通過(guò)在葉片的表面噴耐磨層來(lái)改善葉片的耐磨性能。據(jù)了解，在煙氣含塵量為350mg/Nm3的情況下，葉片壽命可運(yùn)行26000小時(shí)以上；在工業(yè)實(shí)踐中已有在100mg/ Nm3煙氣含塵量條件下運(yùn)行35000小時(shí)的業(yè)績(jī)。且葉片磨損后，還能進(jìn)行修補(bǔ)7～8次重復(fù)使用，輪轂壽命可保證30年以上。

4.2 運(yùn)行特性

動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)依靠液壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)葉片角度來(lái)完成風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)，葉片調(diào)節(jié)范圍可達(dá)-30°～+30°，高效率區(qū)較靜調(diào)風(fēng)機(jī)較寬，當(dāng)機(jī)組降負(fù)荷時(shí)風(fēng)機(jī)仍能處于較高效率，調(diào)峰性能好。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3800kg.m2，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩小，啟停快（啟動(dòng)力矩為靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)的0.38倍），延長(zhǎng)電機(jī)壽命。

4.3 維修備件

一般動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī)需更換磨蝕的動(dòng)葉片，更換一次需2名熟練人員8小時(shí)即可重新投入運(yùn)轉(zhuǎn)，但需備用動(dòng)葉片一套，且更換后需做動(dòng)平衡試驗(yàn)。

5 靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)性能

靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)依靠調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整進(jìn)口導(dǎo)葉的開度來(lái)達(dá)到改變風(fēng)壓、風(fēng)量的目的。它由進(jìn)氣室、前導(dǎo)葉、集流器、葉輪、后導(dǎo)葉和擴(kuò)壓器組成。電動(dòng)機(jī)通過(guò)剛撓性連軸器直接傳動(dòng)風(fēng)機(jī)主軸。

5.1 特點(diǎn)

在外界煙氣條件相等的情況下，煙氣對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的磨損程度與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，風(fēng)機(jī)葉輪的耐磨壽命與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的平方成反比，因此，轉(zhuǎn)速較低的靜葉可調(diào)風(fēng)機(jī)耐磨性較好。

由于與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并后的引風(fēng)機(jī)TB點(diǎn)壓頭升高，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，葉片、主軸、軸承磨損加劇，對(duì)防磨措施提出更高要求。

5.2 運(yùn)行性能

靜調(diào)風(fēng)機(jī)由前導(dǎo)葉來(lái)完成風(fēng)量調(diào)節(jié)的能在-75°～30°范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)風(fēng)量調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)范圍寬；但靜調(diào)風(fēng)機(jī)的高效率區(qū)域要比動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī)小，且靜調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷工況運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)阻力曲線離喘振線較近，易引起風(fēng)機(jī)喘振葉片斷裂。

5.3 維修備件

靜調(diào)風(fēng)機(jī)葉片無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)更換，但其耐磨性較好，使用壽命長(zhǎng)。據(jù)靜調(diào)廠家資料，葉輪可以在2～3個(gè)大修周期后利用電廠大修時(shí)間返廠，利用原有輪轂重新焊接一組新葉片，其維護(hù)費(fèi)用約36萬(wàn)元/爐，工期20天左右，不影響大修時(shí)間。

6 結(jié)語(yǔ)

靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)具有價(jià)格較動(dòng)較低，耐磨性好、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)作為引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)的合并風(fēng)機(jī)時(shí)，風(fēng)機(jī)TB點(diǎn)壓頭較高，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，靜調(diào)引風(fēng)機(jī)的葉片加長(zhǎng)，強(qiáng)度設(shè)計(jì)、氣動(dòng)性能和噪聲難度加大，葉片、主軸、軸承磨損加劇，對(duì)防磨措施提出更高要求。動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī)則也能滿足引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并后較高的T.B點(diǎn)壓頭要求，且調(diào)節(jié)范圍廣，高效率區(qū)較寬，在低負(fù)荷時(shí)仍能具有較高的效率，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，價(jià)格稍高。

It has been proved that if the desulfurization booster fan is canceled， the working point of IDE（induced draft fan）will fall into the theory stall line， which is called the forbidden zone， if the boiler load is under 75%THA. When the boiler load is at 100% THA， the IDF will lost it's safety margin for it' s working point is near the theory stall line， and the IDE will be apt to surge； When the load is between 100% THA and 100% BMCR， the THA will work on or over TB point， which means that the THA has ran out it's working capacity and the regulating margin is very narrow. With the increase of the smoke， the THA will falls into the stall zone again and cause lower efficiency. In consideration of energy saving and safety， the fan should be reselected under the integration mode of the THA and the desulfurization booster fan. Technical and economic analysis revealed that the variable pitch axial fan of double blade is better and feasible.

Capacity fan merge transformation