620MW超臨界機組引增合一改造的應用及性能分析

葉平　高默劼

【摘 要】淮南洛能發電有限責任公司在6號發電機組超低排放的改造中，通過采用三維流動仿真技術對煙道進行優化設計，提高了機組運行的經濟性。取消脫硫增壓風機，引風機、增壓風機合并提高機組的可靠性，保障了發電機組長期穩定、安全的運行。

【關鍵詞】引增合一；優化設計；經濟性；可靠性

中圖分類號： TM621 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）26-0055-002

Revamping and Integration of 620 MW Supercritical Unit Application and Performance Analysis

YE Ping GAO Mo-jie

（China National Building & Construction Equipment Research Institute Co.，Ltd.，Shanghai 200233，China）

【Abstract】Huainan Lonine Power Generation Co.，Ltd.optimized the flue gas through the use of three-dimensional flow simulation technology to improve the ultra-low emissions of Unit 6.Elimination of desulfurization booster fan，induced draft fan，booster fan combined to improve the reliability of units to ensure the long-term stable and safe operation of generating units.

【Key words】Increasing unity；Optimizing design；Economy；Reliability

安徽淮南洛能發電有限公司三期工程，采用的是上海鍋爐廠有限公司引進Alstom-Power Inc.USA公司技術制造的超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，該爐為單爐膛四角切圓燃燒方式、一次中間再熱、平衡通風、固態排渣、全鋼構架懸吊結構、露天布置、Π型燃煤鍋爐。為貫徹落實煙氣污染物排放GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》及《安徽省發展改革委、安徽省環保廳、安徽省能源局關于印發安徽省煤電節能減排升級與改造行動計劃（2015-2020年）的通知》（皖發改能源〔2015〕7號）要求，該廠決定對6號機組進行超低排放改造，新增濕式電除塵和脫硫增容提效。

6號機組額定發電量為620MW，原系統配置為2×50%引風機+1×100%脫硫增壓風機。引風機為變頻調節轉速的靜葉可調軸流式風機，試驗期間最高負荷工況（620MW）實測效率約為80%，與變轉速曲線對應的87%效率有較大差距；增壓風機為單級動葉調節式軸流風機，在高負荷工況下的開度僅53.1%。單臺脫硫增壓風機的配置，一旦發生故障發電機組就必須停機檢修，降低了機組可靠性。

經計算，吸收塔增容改造將增加910Pa的煙氣阻力，濕式除塵器改造將增加400Pa，綜合考慮節能降耗、可靠性和減少投資等因素，決定采用引增合一改造方案，取消增壓風機，配置兩臺50%容量新引風機，可大大提高機組安全運行可靠性。

1 設計優化

通過三維流體仿真技術對煙道進行優化設計，可以大大降低現場試驗成本，同時可解決一些無法通過實驗研究的難題。計算流體力學（CFD）是在流體流動基本方程控制下對流動問題的數值模擬，以得到流場各位置上的基本物理量的分布情況，流場計算是用有限體積法或其他類似方法將計算域離散成許多小的體積單元，在每個體積單元上對離散后的控制方程進行求解。火電廠煙風通道屬于大尺寸、高雷諾數的氣固兩相流動問題，在不考慮煙風道磨損的前提下，可將煙風通道內的流動簡化為單相三維流動問題。控制方程采用對高雷諾數模擬有較高精度的k-？著標準模型。

通過建立1：1三維數學模型對6號爐引風機出口至脫硫塔入口段煙道分析發現，A、B引風機出來的兩股煙氣在水平煙道處匯集后進入脫硫塔（如圖1所示），在匯集處會出現較強烈的流體對沖現象，沖撞造成動能的嚴重損失。同時該段煙道在較短距離內布置了多個彎頭且大多采用急轉彎頭形式，易出現流動死區即渦區，將耗散主流區的動能，產生較大的流動損失，如圖2所示。

采用CFD計算流體力學方法對引風機出口至脫硫塔入口煙道進行優化設計，優化后引風機出口至脫硫塔入口煙道壓力云圖（如圖3）與流線圖（如圖4）煙氣流動平緩，渦流區顯著減少，速度場均勻性提升，煙道阻力明顯降低。

優化前后煙道阻力對比見表1，可見優化方案能分別減小A、B兩側引風機阻力278Pa和218Pa，使兩側阻力更接近，表明兩臺風機流量更均勻，流動更平穩，減小對煙道的磨損。

2 設備選型

新引風機采用成都電力機械廠制造的AN系列HA46248-2F型靜葉調節軸流式引風機，該風機沿葉輪子午面的流道順流動方向急劇收斂，葉輪作功使煙氣獲得動能，后導葉使煙氣運動由螺旋轉化為軸向進入擴壓器，在擴壓器內煙氣大部分動能轉化為系統所需的靜壓能，風機主要參數見表2。配套電機為湘潭電機廠的YSPKK900-6W型電機，功率5800kW；變頻器采用東芝三菱DHVECTOL-HI08100/06型變頻器。

3 項目實施

3.1 煙道改造方案

“引增合一”改造對引風機出口煙道進行優化改造，拆除原引風機出口至“煙囪入口主煙道”段的煙道改為緊貼地面水平布置，為避免A側引風機出口煙道接入側的煙氣對主煙道煙氣流場造成紊亂，根據現場實際布置情況將A引風機出口煙道接入主煙道的接口優化設計，煙道中心線與主煙道中心線做60夾角，并安裝導流板。拆除原增壓風機及其支架和出口補償器、方圓節，其后連接至脫硫塔入口的煙道保留。“煙囪入口主煙道”段的框架上煙道拆除，為新增濕式電除塵系統使用。（如圖5）endprint

3.2 熱控改造

合并原引風機和脫硫增壓風機的熱控系統，控制邏輯放在主機DCS系統。

3.3 土建改造

3.3.1 兩臺新引風機和電機的外形與安裝尺寸與原引風機基本一致，因此在原址安裝，風機基礎利舊改造。

3.3.2 拆除原增壓風機基礎、增壓風機支架及基礎，在原增壓風機位置布置新煙道支架及基礎。

3.3.3 新增引風機出口煙道支架基礎型式采用條形支墩，高出地面0.50m。

4 改造效果

4.1 改造效果

引風機、增壓風機二合一靜調+變頻擴容改造后，各個工況下的風機運行點均在引風機的出力范圍（如圖6所示）。

4.2 性能試驗

按照《電站鍋爐性能試驗規程》（GB10184-88）、《工業通風機現場性能試驗》（GB10178-2006）和《電站鍋爐風機現場性能試驗》（DL/T469-2004）等國家和行業相關導則的要求，對改造后的新引風機進行了性能試驗，試驗結果顯示，新引風機在機組負荷620MW工況下全壓效率為86.78%，在機組負荷500MW工況下全壓效率為86.33%，在機組負荷360MW工況下全壓效率為83.11%。

4.3 經濟性分析

按照機組年負荷率的75%折算，機組年平均功率約為500MW，運行時間約5000h。

4.3.1 改造前

引風機工頻功率：6（電壓）×270（電流）×0.87（功率因數）×1.732=2441.0808（kW）；

增壓風機功率：6（電壓）×145（電流）×0.86（功率因數）×1.732=1295.8824（kW）；

一年耗費的電能：（2323.6512×2臺+1192.482）×5000h=30890220（kW·h）；

按照上網電價0.428元折算每年費用為：29198922×0.428=13221014.16（元）。

4.3.2 改造后

引風機變頻運行：6（電壓）×310（電流）×0.87（功率因數）×1.732=2802.7224（kW）；

一年耗費的電能：2802.7224kW×2臺×5000h=28027224kW·h；

按照上網電價0.428元折算每年費用為：28027224×0.428=11995651.87（元）；

改造前后每年節省費用：13221014.16元-11995651.87元=1225362.288元

5 展望

引增合一通過取消增壓風機，降低煙道阻力，提高了火力發電廠運行經濟性，同時也可以減少脫硫系統占地面積，保證了機組長期、穩定、高效、安全、可靠運行，是一項節能減排技術。endprint