1 000MW超超臨界二次再熱燃煤機組風機的選型

蔣德勇

（國電泰州發電有限公司，江蘇 泰州 225327）

0 概 述

國內對1 000MW機組風機的選型，均參照600 MW機組的選型方法。這種選型方法相對保守，大大降低了風機運行的經濟性。隨著火力發電廠經營壓力的日益增加，越來越多的電廠選擇了對原有風機進行改造。對大型機組而言，更迫切需要優化風機選型方法，在確保機組安全運行的前提下，降低風機運行的能耗。

國電泰州電廠二期工程為國家科技示范項目，建有2臺1 000MW超超臨界二次再熱燃煤機組。鍋爐采用塔式布置，四角切圓燃燒方式，以神華煤作為設計煤種，內蒙古的滿世混煤及東北煤作為校核煤種。機組的出口蒸汽參數為34.21MPa／605／613／613℃，鍋爐配備6臺ZGM133G型中速磨煤機，送風機、一次風機及聯合風機均采用動葉可調式軸流風機。

1 送風機

為保障鍋爐燃燒正常，降低飛灰含碳量，送風機的風量往往控制在2 000t／h以上，燃煤的變化對送風量的影響較小，送風系統阻力的變化甚微，因此，對送風機的選型就無須考慮燃料品種的變化。目前，在機組滿負荷運行工況下，泰州1號爐送風機的動調常在60%左右（冬季工況時更低）。較大的送風裕量，使送風機長期運行在低效區。表1為泰州一期及諫壁13號爐送風機的裕量，從表1可知，按照 《大中型火力發電廠設計規范－2011版》的選型范圍，送風機的取值較大。

表1 送風機的風量、風壓裕量

經測試，諫壁電廠送風機的風量裕量遠大于設計值的10%，壓力裕量也相當于此值。考慮到機組長時間運行后，空預器有可能產生局部漏風或管道漏風等情況，以實測數據為基礎，取風量裕量10%，風壓裕量15%，確定風機 TB點風量為：316.0×1.1＝347.6m3／s，風壓為：4 685.8×1.15＝5 388.7Pa。

若按照“火規”低限值進行選型計算，風量為334.1×［5%＋311.1／288.8］＝376.6m3／s；壓頭為4 687×（1＋15%）＝5 390Pa。由此數據可知，風量仍高出優化值8%，這說明按照低值進行選型完全可以滿足工程需要。按2011版火規選型，風機TB點參數為（356，4 916），風量與諫壁優化值一致而壓頭稍小，風量的減少緣于發電效率的提高。考慮鍋爐送風系統阻力恒定，且在BMCR工況下的壓頭仍滿足要求，因此在送風機選型時，可按照風量裕量按5%＋溫度裕量、壓頭裕量按15%進行。送風機實測數據與設計值的數據比較，如表2所示。

表2 送風機實測值與設計值比較

2 一次風機

燃料的變化對一次風機運行工況的影響較大，尤其是對風壓的影響，另外，空預器漏風系數與之也有很大關系。因此，對一次風機選型時，必須充分考慮電廠燃料的供應情況，以及磨煤機磨損后期制粉系統的影響，還需考慮空預器漏風嚴重時的極端情況。

在外高橋二期900MW機組中，雖然一次風機選了較大的裕量，如表3所示，但在實際運行中，風機的裕量還是偏小，尤其表現在夏季工況下進行磨煤機切換的過程中。在BMCR工況下，進入爐膛的一次風量與計算值相當接近，但一次風量卻超過TB點風量，主要原因是空預器的一次風漏風率高達50%，大大超出設計值的27%。

表3 一次風機的風量、風壓裕量

隨著設備制造和安裝水平的提高，空預器的漏風率往往在5%以下，國華寧海電廠空預器的漏風率甚至為4%。因此，在考慮一次風漏風率時，可以適當收緊。諫壁電廠的空預器按30%的一次風漏風率進行計算選型，從測試數不難看出，一次風機仍有較大裕量。一次風機實測值與設計值的比較，如表4所示。

表4 一次風機實測值與設計值比較

需要說明的是，實測風量高出設計值28.2%，這是由于諫壁電廠的實際燃用煤種與設計煤種相差較多，而6臺磨煤機的運行又使得壓頭比設計值小。考慮到機組長時間運行后，空預器漏風、管道漏風情況將有所變化，再考慮到煤質的變化，取風量裕量為10%，風壓裕量為20%，一次風的漏風率仍按30%選取。以實測數據為基準，得TB點風量為：145.4×1.1＝160.0m3／s，風壓為：12692.8×1.2＝15 231.4Pa。

電廠要求，在燃用2種校核煤種時，需滿足5臺磨煤機運行帶滿負荷的要求。在考慮空預器一次風漏風率為25%的前提下，按2011版火規上限選型得風機TB的點參數為：風量113.99×1.3×1.08＝160m3／s；風壓17 364×1.3＝22 573Pa。目前，諫壁電廠在燃煤正常的情況下，仍保持風機的變頻運行，足見風機仍有裕量。壓頭直接影響到風機電耗，因此，選型的上限不宜突破諫壁電廠風機壓頭的上限。考慮到燃燒2種校核煤種，且5臺磨煤機滿負荷運行的極端工況，風量裕量的選擇，以校核2煤種并按30%＋溫度裕量考慮，壓頭按校核1煤種并按25%裕量選取，最終以校核2煤種進行校核。風機TB點風壓為17 065×1.25＝21 331Pa，折算到校核2煤種情況下的風壓裕量為18%。

3 引風機

該電廠同步建設了煙氣脫硫及脫硝設施，取消脫硫增壓風機（設置引增合一風機）。在電除塵器入口及脫硫吸收塔入口煙道中，布置煙氣余熱利用系統。在脫硫吸收塔出口處，布置導電玻璃鋼濕式電除塵器，出口煙氣溫度為50℃左右。引風機采用電機驅動，雙級動葉調整。爐膛、煙道及相關設備產生的阻力，全部由引風機克服。另外，由于進入煙囪的煙溫較低，引風機尚需克服一部分煙囪阻力。引風機的風量裕量及風壓裕量的比較，如表5所示。

表5 引風機的風量、風壓裕量

從調研所得的塔式爐煙氣阻力情況分析，實際運行阻力與設計值相當，如表6所示。燃燒校核煤種2時，該部分阻力考慮為1 473Pa（二次再熱機組煙溫調節擋板的阻力為300Pa）。

表6 爐膛至空預器入口（含脫硝）阻力 （Pa）

對引風機壓頭裕量的確定，主要考慮了機組運行后期空預器、脫硝阻力的增加；煙道及爐膛漏風；燃料品質惡化導致的煙氣量增加等。從諫壁電廠實測阻力的結果（表6）可知，風機的實際運行風量高出BMCR工況設計風量8.4%，這主要是由于煤質較差引起的，實際風壓比設計風壓低了21.1%。引風機實測值與設計值的比較，如表7所示。

表7 引風機實測值與設計值比較

考慮脫硫系統的阻力為2 300Pa，按2011版火規下限，確定風機參數為：風量＝650.9×（10%＋403／393）＝732m3／s；風壓為（5 131＋2 300）×（1＋20%）＝8 917Pa。由于脫硫裝置沒有安裝煙氣換熱器（GGH），故阻力系數較為穩定，風壓值取10%的裕量，其余部分阻力在換算值基礎上再考慮20%的裕量，引風機和增壓風機風量偏差僅1.7%，故風量的選取以流量略微偏上的大引風機流量為準。合并后的風機選型參數為：風量為780.0m3／s；風壓為7 250.0Pa。兩者差異主要體現在煤質的差異以及脫硝阻力的不同，泰州機組的風機選型，建議參照2011版火規下限執行。

由于脫硝不在鍋爐廠的設計范圍內，應避免脫硝島范圍內的煙道阻力被鍋爐廠和脫硝設備供應商重復考慮的情況，且校核2煤種已經考慮了實際燃用煤種，因此風壓裕量按20%，風量裕量按10%＋環境溫度進行考慮。系統中的煙氣換熱器，可以降低引風機入口煙溫，但在考慮溫度裕量時，仍應按常規15℃考慮，以適應余熱利用系統因故障退出的工況。

國華徐州電廠的聯合風機選用了單級動調形式，風量余量為13%，壓頭裕量為27%，在夏季1 000MW負荷時，動調開度為80%左右。綜合煤質影響，聯合風機裕量與國華徐州電廠的風機裕量相當，可以滿足日益嚴峻的生產需要，同時，也適當提高了風機的運行效率。

4 結 語

依據風機實測數據及優化結果，結合相關機組運行情況，根據2011版火規的要求，對風機的選型參數進行了對比。通過比較，確定了相對合理的風量裕量和風壓裕量。在對已投產機組進行優化的同時，滿足了機組安全運行的需要，通過提高風機運行效率及減少空載損耗，降低了機組供電的煤耗。