某燃煤電廠增設增壓風機旁路研究

姬海宏，李 晶，官慶祥，魏笑峰，樓 濤

（華電電力科學研究院，浙江 杭州 310030）

0 引言

某燃煤電廠600MW機組配置SG1910/25.4-M006/007型超臨界直流爐，每臺鍋爐配制兩臺AN33e6（V19-1°）型靜葉可調引風機，尾部配置石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)，脫硫系統(tǒng)采用AP1-47/22型動葉可調軸流式增壓風機，不設置GGH。

該廠位于福州市，屬于國家“十二五”大氣污染防治規(guī)劃重點區(qū)域[1]，為了滿足日益嚴格的環(huán)保要求，已取消脫硫系統(tǒng)的旁路煙道，脫硫系統(tǒng)一躍成為第四大主機，增壓風機作為脫硫系統(tǒng)的核心設備之一，其運行的可靠性直接影響整臺機組的安全運行，因此，需要對煙氣系統(tǒng)進行優(yōu)化。

1 增壓風機優(yōu)化思路選擇

取消脫硫系統(tǒng)旁路后，脫硫系統(tǒng)成為煙氣的必經之路，增壓風機作為脫硫系統(tǒng)的主要故障點之一將影響機組的安全穩(wěn)定運行。對不設置GGH的脫硫系統(tǒng)進行煙氣系統(tǒng)優(yōu)化主要著手于減少增壓風機故障。其主要方案如下：

（1）保留增壓風機，增設增壓風機旁路。

脫硫系統(tǒng)取消旁路后，當增壓風機出現(xiàn)故障時，可適當降低負荷，通過擋板門的切換實現(xiàn)“不停主機、隔離檢修增壓風機”?？蓽p少由于增壓風機故障導致的停機和啟機損失。

另外，在適當?shù)呢摵上逻\行時，通過旁路隔離增壓風機，靠引風機克服系統(tǒng)阻力，減少增壓風機能耗。

（2）“引風機與增壓風機合并”。

增壓風機與引風機合并布置（簡稱引增合一），減少了相關的控制系統(tǒng)。改造后煙氣從除塵器出口經引風機直接到吸收塔，經GGH（氣氣換熱器）換熱后至煙囪排放，工藝流程順暢[2]。

按新標準要求，2014年7月以后該燃煤電廠要求SO2排放濃度小于50mg/Nm3、煙塵排放濃度小于20mg/Nm3[3]。為使污染物達標排放，該廠可能需進行多項環(huán)保改造，將影響引風機增容的選型。

另外，“引—增合一”需要對引風機進行改造，其改造費用遠高于增設增壓風機旁路的費用，并且改造時間較長。

因此，增壓風機增設旁路煙道改造無論是在日常運行檢修上，還是在安全上、經濟性上都具有較大的優(yōu)勢和意義。因此，該廠煙氣系統(tǒng)優(yōu)化優(yōu)先考慮增設增壓風機旁路方案。

2 風機運行現(xiàn)狀及增壓風機隔離運行負荷估算

2.1 引風機

根據測試結果，引風機運行參數(shù)見表1。

表1 引風機測試結果

2.2 增壓風機

根據測試結果，增壓風機運行參數(shù)見表2。

表2 增壓風機測試結果

從引風機和增壓風機運行情況可以看出，A、B兩臺引風機滿負荷運行全壓為4314Pa和4403Pa，平均4358Pa，其設計BMCR工況下全壓為5354Pa?？梢娨L機尚有1000Pa左右的裕量；增壓風機在接近滿負荷條件下壓力為1312Pa左右；顯然機組滿負荷運行條件下，仍需運行增壓風機。

機組75%負荷條件下運行，A、B引風機全壓分別為2594Pa和2713Pa，平均2654Pa，引風機裕量為2000Pa左右，增壓風機運行壓力小于1000Pa?？梢娨L機完全可以滿足隔離增壓風機情況下的運行。

因此根據75%負荷下壓力裕量，通過內差法估算約在525MW左右可隔離增壓風機運行，但由于現(xiàn)場實際運行條件較理想條件惡劣，估算機組負荷在500MW以下可以滿足隔離增壓風機運行。增壓風機增設旁路可行且效果較為明顯。

3 方案介紹

改造方案如下：在現(xiàn)有主煙道上新增開口一個，作為新裝增壓風機旁路煙道的煙氣引接口，并增設增壓風機旁路擋板門、增壓風機出口擋板門，以便于各工況之間的切換；煙道留有足夠的直段以便于儀控測點的布置；吸收塔進口處煙道采用彎頭接入，保證了煙道截面，且未對塔進口處氣流流場產生較大影響。如圖1所示。

改造方案所涉及主要設備和材料清單見表3。

4 方案實施效果

圖1 該電廠增壓風機旁路布置圖

表3 改造設備材料

此次運行試驗機組負荷從400MW開始開啟增壓風機旁路，并同步啟動關閉增壓風機程序，進入增壓風機旁路運行模式，待該負荷工況下穩(wěn)定運行后，以負荷上升20MW為一工況逐步增加機組負荷，考慮增壓風機旁路運行的最大帶載能力，試驗至500MW負荷時由于引風機開始出現(xiàn)搶風傾向，試驗終止?？梢娙绻摵?00MW以下，增壓風機可旁路運行，并可以保證機組的安全穩(wěn)定運行。試驗數(shù)據見表4。

表4 增加增壓風機旁路后風機運行情況

5 經濟效益

增壓風機增加旁路帶來的經濟效益主要來源于節(jié)省電耗及減少機組非停帶來的經濟損失。由于增壓風機故障引起的機組非停次數(shù)很難定量說明，這里只對節(jié)省電耗帶來的經濟效益進行估算。

該電廠優(yōu)化機組近3年負荷情況見表5。

表5 該廠優(yōu)化機組3年負荷情況

從表中可以看出，3年平均負荷率為76.12%，相對600MW機組在456MW下運行。

根據統(tǒng)計情況對400MW及450MW機組進行了開增壓風機旁路和關增壓風機旁路電流對比試驗，試驗結果見表6。

表6 開關增壓風機旁路風機運行情況對比 A

機組負荷400MW時，相對增壓風機運行，旁路運行時三臺風機總電流下降了133A，由于電壓等級為6kV，該負荷下功率因數(shù)為0.84計算，電機效率為96%，根據功率計算公式計算則節(jié)約為1209kW。

同上，機組負荷450MW相對增壓風機運行，旁路運行時三臺風機總電流下降了123A，則電耗下降了約1118kW。

根據統(tǒng)計3年平均負荷在456MW，由于現(xiàn)場較難調節(jié)正合適的負荷，按450MW計算，停運增壓風機按每小時節(jié)電1118kW，該廠上網電價為0.45元/kWh，每小時可減少電價成本503元。3年平均每年運行6646h，每年平均節(jié)約成本約334萬元。

6 結語

根據現(xiàn)行國家政策，脫硫系統(tǒng)取消旁路后可采用增加增壓風機旁路或“引-增合一”的辦法來減少故障點，從而保證機組的安全穩(wěn)定運行。

根據電廠執(zhí)行的排放標準、投資費用以及施工工期等實際情況，最終確定采用增加增壓風機旁路的方案來實現(xiàn)減少故障點、經濟運行以及增壓風機隔離檢修。

通過詳細論證，引風機具有較大裕量能夠滿足較長時間的隔離增壓風機安全穩(wěn)定運行。

增設增壓風機旁路，可以消除增壓風機故障造成的主機安全運行隱患，并且在一定負荷運行時具有較高的節(jié)能效果和經濟效益。

[1]環(huán)發(fā)（2012）130號關于印發(fā)《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》的通知[Z].

[2]戴航丹，羅志浩，柳衛(wèi)榮，等.取消FGD旁路檔板后提高發(fā)電機組運行可靠性的探討[J]浙江電力，2013，39（7）：46～48.

[3]GB13223-2011，火電廠大氣污染排放標準[S].