1000MW機組引增合一改造的應用和分析

顧 偉，劉述軍

（銅山華潤電力有限公司，江蘇 徐州 221116）

1 概述

銅山華潤電力有限公司5號機組為國產1 000MW超超臨界壓力燃煤發電機組，鍋爐為上海鍋爐廠有限責任公司生產的超超臨界參數變壓運行螺旋管圈水冷壁塔式直流爐。主要技術參數見表1，同期建設有脫硝裝置。鍋爐煙氣系統配置兩臺成都電力機械廠生產的AN42e6（V19-1°）型靜葉調節軸流式引風機。脫硫系統配備兩臺由上海鼓風機廠有限公司生產的RAF40-20-1型動葉調節軸流式風機，設計參數見表2。

自機組投運以來，風機存在運行開度偏低，電耗偏高的情況，具體見表3。為了簡化系統、提高系統運行的可靠性、節省用電以及配合后續的節能技術改造，擬進行引風機與增壓風機的改造，本文論述分析了改造方案的選擇及改造效果。

表1 鍋爐主要技術參數

表2 引風機、增壓風機設計性能參數

2 引風機、增壓風機摸底試驗

5號機組1 000MW負荷引風機、增壓風機熱態性能試驗主要運行參數及試驗數據與計算結果見表3。將試驗的最大負荷工況（1 000MW）所對應的引風機、增壓風機實測參數按鍋爐蒸發量（用給水流量為基準）及實測煙風系統、脫硫系統阻力曲線換算到鍋爐BMCR工況下的參數，并與其BMCR設計值進行比較（見表3）。引風機實測風量與設計值比較接近，偏大4.8%；但實測風壓卻要明顯小于設計壓力，偏小約23%。

表3 5號機組引風機、增壓風機熱態試驗主要結果

3 引風機改造方案

3.1 風機參數選擇

在試驗結果和不同負荷下有關運行參數的基礎上，并考慮技改（增加脫硝層、空預器改造、加裝低溫省煤器）及煙道優化的影響，經過理論校核計算后，提出合并后新引風機改造初步設計參數如表4所示。

表4 新引風機改造設計參數

3.2 風機型式選擇

由于現有引風機為靜調軸流風機，為節省改造費用和縮短工期，風機改造方案計劃在現有引風機基礎上分別采用靜調和動調軸流風機進行合并改造，由新引風機克服脫硫系統的阻力以及新增設備的阻力。綜合考慮初投資、運行可靠性、經濟性以及技改新增設備的阻力影響（不含煙道優化布置），合并后的引風機采用動葉可調軸流式。優化前后的參數及經濟性對比如表5所示。

優化方案的主要特點如下：煙氣系統調節對象單一，響應負荷變化迅速、準確；運行維護簡單；初投資較低；風機年運行耗電量較低，經濟性較好。

表5 引、增壓風機靜調和動調合并節能改造運行后的耗能估算表

3.3 風機驅動形式選擇

目前引風機和增壓風機合并后由于電機功率較大，所以對合并后的聯合風機可以采用兩種驅動方式，一為電動機驅動；二為小汽輪機驅動。

3.3.1 電動機驅動

電動機驅動可分為兩種：①加裝高壓變頻器啟動運行，可減少對啟動電壓的影響，但是設備初投資大，占用場地大，且8 200kW的變頻器在國內電廠中無應用實例，安全可靠性偏低，故不建議使用；②常規定速電動機驅動，轉速為745rpm。根據初步風機選型，增壓風機和引風機合一后，風機電動機功率為8 200kW。受6kV高廠變的容量限制，為保證電機啟動時母線電壓的壓降滿足規定要求，新引風機的電動機必須按起動電流倍數≤4.5倍、ηCOS?≥0.8來選型設計。

采用常規電動機方案主要特點如下。

（1）初投資費用較省，約750萬；

（2）設備占用場地小；

（3）系統結構簡單，便于運行操作；

（4）檢修維護工作量小、費用低；

（5）技術成熟，可靠性強。

3.3.2 小汽輪機驅動

小汽輪機的形式也有兩種，一是常規凝汽式小汽輪機，二是回熱式小汽輪機驅動。由于回熱式技術比凝汽式技術更經濟，不需要單設凝汽器和循環水，系統簡單，因此，本工程按回熱式技術分析。將一級再熱器出口抽汽作為小汽輪機的驅動蒸汽。做功后的排汽接到除氧器，緊急工況溢流5號低加，同時為了滿足機組啟動需求，每臺機組需保留原先的一臺電動引風機作為啟動風機用。

小汽機驅動方案的主要特點如下：

（1）初投資大，約5 300萬元；

（2）設備占用場地大；

（3）系統較為復雜，設備故障點增多，運行操作難度較高；

（4）維護工作量大，維護費用增加，每年增加運行維護費用約50萬元；

（5）可以大幅降低廠用電率約1.1%，并消除大電機啟動電流對廠用電系統的影響；

（6）投資回收期較長，經濟性較好；

（7）小汽輪機驅動風機是一項新技術，投運業績還是較少；

（8）風機變速運行存在共振的風險。

風機小汽機驅動改造現場改造量比較大、前期投資費用高，同時經濟回收效益有限，一般投資回收年限較長。而且小汽機拖動后系統設備復雜，同時風機變速運行，小汽機拖動后設備安全穩定性會有所下降，考慮到現有電廠電網容量可以滿足風機合并后大容量電機的啟動需求，因此本工程推薦采用動調電動風機改造方案。

3.4 引風機、增壓風機合并后的煙道優化

進行引、增壓風機合并改造，增壓風機相關系統需拆除，這就留出了管網煙道的優化空間。為了達到最佳節能效果，考慮對引風機出口至脫硫吸收塔入口之間的煙道進行整體優化，由于此段阻力較大（滿負荷實測阻力約590Pa），按照改造經驗煙道優化后滿負荷時系統阻力可以下降400 Pa。表6結合試驗數據及風機合并改造方案對煙道整體優化改造后的節能效果進行了預估。

表6 風機合并后煙道整體優化節能估算表

4 改造效果

在保證風機足夠裕量的同時，進一步挖掘節能潛力，風機的選型參數又繼續優化，電機功率降至7 800kW。新引風機改造完成后進行了熱態性能試驗，改造前后的試驗結果如表7所示。由表7可見，在機組1 000MW滿負荷運行時，引風機、增壓風機合并改造后引風機節電達3 208 kW／h，將使廠用電率下降0.32%，節電效果顯著。上網電價按0.44元／（kW·h）計，年運行時間按7 500h計，年負荷率按70%計算，每臺風機年節約運行費用約774萬元。實際改造投資費用1 400萬元，可在2年內得到回收，經濟效益十分顯著。

表7 改造前后滿負荷試驗結果對比表