隋菲菲

（山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?，山東 濟(jì)南250013）

0 引言

隨著國內(nèi)大容量高參數(shù)機(jī)組的陸續(xù)投運(yùn)，如何降低主要輔機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率，即降低廠用電率成為機(jī)組降低能耗的主要課題之一。當(dāng)前，我國電力行業(yè)節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日趨提高，要求電廠的脫硫系統(tǒng)與機(jī)組同時(shí)建設(shè)同時(shí)投產(chǎn)，引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并將成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于超臨界及超超臨界燃煤發(fā)電廠機(jī)組，引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)合并后驅(qū)動(dòng)功率將達(dá)到8 000～10 000kW。若采用常規(guī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)容量增大后將帶來廠用電增加、啟動(dòng)電流過大導(dǎo)致廠用電電壓短時(shí)過低、廠用電電壓等級(jí)需要提高等問題。電力行業(yè)長期應(yīng)用的給水泵采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)成為國內(nèi)電站的主流做法，同時(shí)這也是大容量電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)替代方案。在國內(nèi)，化工企業(yè)、鋼鐵企業(yè)運(yùn)用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、給水泵等轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械已有多年成功運(yùn)行業(yè)績(jī)，是一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，且已證明其是一種節(jié)能降耗的有效措施。

1 主機(jī)規(guī)范

鍋爐型式：?jiǎn)螤t膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型超臨界參數(shù)變壓直流爐。鍋爐最大連續(xù)出力（BMCR）1 225t／h，鍋爐出口蒸汽參數(shù)25.5MPa（a）／571℃／569℃。

汽輪機(jī)型式：350MW、超臨界、一次中間再熱、單軸、兩缸兩排汽、間接空冷、抽汽凝汽式。額定采暖抽汽325t／h，額定工業(yè)抽汽95t／h，最大工業(yè)抽汽190t／h。

2 工業(yè)汽輪機(jī)國內(nèi)應(yīng)用狀況

工業(yè)汽輪機(jī)在電廠中可以用于驅(qū)動(dòng)鍋爐給水泵、引風(fēng)機(jī)和球磨機(jī)等。這種汽輪機(jī)的進(jìn)汽可以是新蒸汽，也可以是汽輪機(jī)抽汽或背壓排汽。工業(yè)汽輪機(jī)在發(fā)電廠節(jié)能工作中大有作為，它除了在循環(huán)水供熱系統(tǒng)和純背壓發(fā)電廠具有明顯的節(jié)能效果外，在高抽汽壓力的抽汽冷凝式發(fā)電廠也具有節(jié)能潛力。目前，工業(yè)汽輪機(jī)在電廠中的用途主要是拖動(dòng)給水泵，只有較少的電廠使用工業(yè)汽輪機(jī)拖動(dòng)風(fēng)機(jī)。全國300MW以上機(jī)組大多采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵。隨著機(jī)組容量的提高，主要輔機(jī)的功率也成倍攀升，有些風(fēng)機(jī)功率接近10 000kW，電動(dòng)機(jī)及配電設(shè)備、主廠房投資費(fèi)用隨之增高。國內(nèi)幾大主要發(fā)電公司的研究機(jī)構(gòu)都在從事汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的論證。2010年1月，華能國際海門電廠2×1 000MW超超臨界燃煤機(jī)組汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)鍋爐引風(fēng)機(jī)項(xiàng)目正式招標(biāo)，標(biāo)志著國內(nèi)火電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)領(lǐng)域終于引入了汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)模式。汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)技術(shù)已于2010年12月在華能海門電廠3號(hào)機(jī)組投用，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，運(yùn)行參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，節(jié)能效果明顯。目前，國內(nèi)電力行業(yè)引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)已開始大量應(yīng)用，國電北侖電廠7號(hào)機(jī)組（1 000MW）于2011年5月改造后（電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)改為汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，背壓）投運(yùn)，6號(hào)機(jī)組于2012年2月改造完投運(yùn)；華能沁北電廠二期兩臺(tái)1 000MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)目前已安裝完成，5號(hào)機(jī)于2012年3月通過168h滿負(fù)荷試運(yùn)；國電泰州電廠、京能康巴什電廠、國電莊河電廠等國內(nèi)多家電廠的引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)改造已在實(shí)施中。

隨著電力體制的改革，廠網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的電力政策已在大部分地區(qū)得到實(shí)施。在這種情況下，如何有效降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，已經(jīng)是當(dāng)前電力企業(yè)首先應(yīng)該解決的問題。

3 系統(tǒng)設(shè)置方案

本工程煙氣系統(tǒng)采用平衡通風(fēng)，選用一臺(tái)100%容量且集脫硫和脫硝功能于一體的三合一引風(fēng)機(jī)，正常運(yùn)行工況下單臺(tái)引風(fēng)機(jī)軸功率在BMCR點(diǎn)為5 350kW，在TB點(diǎn)為6 854kW。

下文對(duì)常規(guī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)方案和使用工業(yè)汽輪機(jī)拖動(dòng)引風(fēng)機(jī)的方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

3.1 常規(guī)的電驅(qū)引風(fēng)機(jī)方案

技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠，國內(nèi)基本上都采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)方案，風(fēng)量調(diào)節(jié)方式為靜葉或動(dòng)葉調(diào)節(jié)，啟停和運(yùn)行中調(diào)節(jié)靈活平穩(wěn)，可滿足運(yùn)行中變負(fù)荷工況的需要。電氣、熱工控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，運(yùn)行人員操作方便。

本工程廠用電方案為6kV兩段。若采用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)引風(fēng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率可達(dá)7 000kW。經(jīng)核算，引風(fēng)機(jī)由汽動(dòng)改為電動(dòng)，引起的主要變化如下：高壓廠用變壓器由35／20－20MVA改為40／25－25MVA（每臺(tái)機(jī)）；啟動(dòng)備用變壓器由 35／20－20MVA改為40／25－25MVA（兩臺(tái)機(jī)）；6kV 開關(guān)柜（斷路器柜）增加1面／機(jī)，且6kV母線短路電流超過31.5kA，需選用40kA產(chǎn)品；6kV電纜增加500m／機(jī)。可見，引風(fēng)機(jī)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，高廠變及啟備變?nèi)萘俊?kV開關(guān)柜等級(jí)和數(shù)量、高壓電纜均相應(yīng)增加，而且會(huì)增大廠用電率約1.8%，增大主廠房容積，從而提高工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。

3.2 背壓式汽驅(qū)引風(fēng)機(jī)方案

使用工業(yè)汽輪機(jī)拖動(dòng)，可以有效降低廠用電率，降低供電煤耗。汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)在電廠中采用較少，但目前國內(nèi)小汽機(jī)驅(qū)動(dòng)工業(yè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備的情況很多，在發(fā)電廠內(nèi)，小汽機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵的情況已經(jīng)非常普遍，二者操作和控制方法是基本相同的，其風(fēng)量調(diào)節(jié)采用調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量從而改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，進(jìn)而滿足鍋爐負(fù)荷變化需要的方式。除了發(fā)電廠給水泵采用小汽機(jī)拖動(dòng)之外，一些石化及冶煉廠也都廣泛使用工業(yè)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)其大型的輔機(jī)。根據(jù)本工程的實(shí)際情況，每臺(tái)爐安裝一臺(tái)100%汽機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)（根據(jù)工業(yè)負(fù)荷情況選用背壓汽輪機(jī)，排汽供工業(yè)用汽），每臺(tái)爐安裝一臺(tái)30%電動(dòng)動(dòng)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)。

根據(jù)引風(fēng)機(jī)的軸功率，經(jīng)過與小汽輪機(jī)廠初步配合，汽源點(diǎn)來自鍋爐一級(jí)再熱器出口蒸汽：一臺(tái)100%汽機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，小機(jī)正常運(yùn)行時(shí)單臺(tái)用汽量約為77t／h。

4 經(jīng)濟(jì)性比較

表1中技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析計(jì)算的前提條件為：兩方案發(fā)電量相同、汽機(jī)背壓相同；鍋爐保證效率94%；管道效率99%；鍋爐年利用小時(shí)數(shù)按6 263h計(jì)算。

表1 兩方案運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表（按全廠計(jì)算）

初投資成本分析如表2所示。

表2 兩方案初投資分析表（按全廠計(jì)算）

由表1、表2可知，方案二比方案一全廠年可增收723.7萬元，但初投資全廠總費(fèi)用方案二比方案一高2 142萬元。

年費(fèi)用比較公式如下：

式中，A為年費(fèi)用；P為初投資；I為基準(zhǔn)收益率，取0.07；n為經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)年，取20年；R為運(yùn)行費(fèi)用；S為系統(tǒng)費(fèi)用，取0。

根據(jù)上式計(jì)算可知：汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)方案比電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案每年可得凈利潤521.5萬元，投資回收年限約為4年。

5 結(jié)語

由上述比較可以看出，采用工業(yè)汽輪機(jī)拖動(dòng)引風(fēng)機(jī)可以降低年費(fèi)用，同時(shí)有效降低廠用電率，上網(wǎng)電量（售電量）增加，提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益；還能經(jīng)濟(jì)可靠地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使風(fēng)機(jī)在不同負(fù)荷下保持高效率開度運(yùn)行，提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率；也可以避免大電機(jī)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流對(duì)廠用電系統(tǒng)的影響。從前述投資與回收來看，在計(jì)算給定的原則下投資回收時(shí)間較短、合理。因此，本工程引風(fēng)機(jī)推薦采用小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

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