620MW超臨界機(jī)組引增合一改造的應(yīng)用及性能分析

葉平　高默劼

【摘 要】淮南洛能發(fā)電有限責(zé)任公司在6號發(fā)電機(jī)組超低排放的改造中，通過采用三維流動仿真技術(shù)對煙道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。取消脫硫增壓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)合并提高機(jī)組的可靠性，保障了發(fā)電機(jī)組長期穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】引增合一；優(yōu)化設(shè)計(jì)；經(jīng)濟(jì)性；可靠性

中圖分類號： TM621 文獻(xiàn)標(biāo)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(fā)電有限公司三期工程，采用的是上海鍋爐廠有限公司引進(jìn)Alstom-Power Inc.USA公司技術(shù)制造的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)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(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置、Π型燃煤鍋爐。為貫徹落實(shí)煙氣污染物排放GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及《安徽省發(fā)展改革委、安徽省環(huán)保廳、安徽省能源局關(guān)于印發(fā)安徽省煤電節(jié)能減排升級與改造行動計(jì)劃（2015-2020年）的通知》（皖發(fā)改能源〔2015〕7號）要求，該廠決定對6號機(jī)組進(jìn)行超低排放改造，新增濕式電除塵和脫硫增容提效。

6號機(jī)組額定發(fā)電量為620MW，原系統(tǒng)配置為2×50%引風(fēng)機(jī)+1×100%脫硫增壓風(fēng)機(jī)。引風(fēng)機(jī)為變頻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，試驗(yàn)期間最高負(fù)荷工況（620MW）實(shí)測效率約為80%，與變轉(zhuǎn)速曲線對應(yīng)的87%效率有較大差距；增壓風(fēng)機(jī)為單級動葉調(diào)節(jié)式軸流風(fēng)機(jī)，在高負(fù)荷工況下的開度僅53.1%。單臺脫硫增壓風(fēng)機(jī)的配置，一旦發(fā)生故障發(fā)電機(jī)組就必須停機(jī)檢修，降低了機(jī)組可靠性。

經(jīng)計(jì)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(jié)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(fēng)機(jī)，配置兩臺50%容量新引風(fēng)機(jī)，可大大提高機(jī)組安全運(yùn)行可靠性。

1 設(shè)計(jì)優(yōu)化

通過三維流體仿真技術(shù)對煙道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以大大降低現(xiàn)場試驗(yàn)成本，同時可解決一些無法通過實(shí)驗(yàn)研究的難題。計(jì)算流體力學(xué)（CFD）是在流體流動基本方程控制下對流動問題的數(shù)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(jì)算是用有限體積法或其他類似方法將計(jì)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(jìn)行求解?；痣姀S煙風(fēng)通道屬于大尺寸、高雷諾數(shù)的氣固兩相流動問題，在不考慮煙風(fēng)道磨損的前提下，可將煙風(fēng)通道內(nèi)的流動簡化為單相三維流動問題?？刂品匠滩捎脤Ω呃字Z數(shù)模擬有較高精度的k-？著標(biāo)準(zhǔn)模型。

通過建立1：1三維數(shù)學(xué)模型對6號爐引風(fēng)機(jī)出口至脫硫塔入口段煙道分析發(fā)現(xiàn)，A、B引風(fēng)機(jī)出來的兩股煙氣在水平煙道處匯集后進(jìn)入脫硫塔（如圖1所示），在匯集處會出現(xiàn)較強(qiáng)烈的流體對沖現(xiàn)象，沖撞造成動能的嚴(yán)重?fù)p失。同時該段煙道在較短距離內(nèi)布置了多個彎頭且大多采用急轉(zhuǎn)彎頭形式，易出現(xiàn)流動死區(qū)即渦區(qū)，將耗散主流區(qū)的動能，產(chǎn)生較大的流動損失，如圖2所示。

采用CFD計(jì)算流體力學(xué)方法對引風(fēng)機(jī)出口至脫硫塔入口煙道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后引風(fēng)機(jī)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(qū)顯著減少，速度場均勻性提升，煙道阻力明顯降低。

優(yōu)化前后煙道阻力對比見表1，可見優(yōu)化方案能分別減小A、B兩側(cè)引風(fēng)機(jī)阻力278Pa和218Pa，使兩側(cè)阻力更接近，表明兩臺風(fēng)機(jī)流量更均勻，流動更平穩(wěn)，減小對煙道的磨損。

2 設(shè)備選型

新引風(fēng)機(jī)采用成都電力機(jī)械廠制造的AN系列HA46248-2F型靜葉調(diào)節(jié)軸流式引風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)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(dǎo)葉使煙氣運(yùn)動由螺旋轉(zhuǎn)化為軸向進(jìn)入擴(kuò)壓器，在擴(kuò)壓器內(nèi)煙氣大部分動能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)所需的靜壓能，風(fēng)機(jī)主要參數(shù)見表2。配套電機(jī)為湘潭電機(jī)廠的YSPKK900-6W型電機(jī)，功率5800kW；變頻器采用東芝三菱DHVECTOL-HI08100/06型變頻器。

3 項(xiàng)目實(shí)施

3.1 煙道改造方案

“引增合一”改造對引風(fēng)機(jī)出口煙道進(jìn)行優(yōu)化改造，拆除原引風(fēng)機(jī)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(cè)引風(fēng)機(jī)出口煙道接入側(cè)的煙氣對主煙道煙氣流場造成紊亂，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際布置情況將A引風(fēng)機(jī)出口煙道接入主煙道的接口優(yōu)化設(shè)計(jì)，煙道中心線與主煙道中心線做60夾角，并安裝導(dǎo)流板。拆除原增壓風(fēng)機(jī)及其支架和出口補(bǔ)償器、方圓節(jié)，其后連接至脫硫塔入口的煙道保留?！盁焽枞肟谥鳠煹馈倍蔚目蚣苌蠠煹啦鸪瑸樾略鰸袷诫姵龎m系統(tǒng)使用。（如圖5）endprint

3.2 熱控改造

合并原引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)的熱控系統(tǒng)，控制邏輯放在主機(jī)DCS系統(tǒng)。

3.3 土建改造

3.3.1 兩臺新引風(fēng)機(jī)和電機(jī)的外形與安裝尺寸與原引風(fēng)機(jī)基本一致，因此在原址安裝，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)利舊改造。

3.3.2 拆除原增壓風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、增壓風(fēng)機(jī)支架及基礎(chǔ)，在原增壓風(fēng)機(jī)位置布置新煙道支架及基礎(chǔ)。

3.3.3 新增引風(fēng)機(jī)出口煙道支架基礎(chǔ)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(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)二合一靜調(diào)+變頻擴(kuò)容改造后，各個工況下的風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)均在引風(fēng)機(jī)的出力范圍（如圖6所示）。

4.2 性能試驗(yàn)

按照《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》（GB10184-88）、《工業(yè)通風(fēng)機(jī)現(xiàn)場性能試驗(yàn)》（GB10178-2006）和《電站鍋爐風(fēng)機(jī)現(xiàn)場性能試驗(yàn)》（DL/T469-2004）等國家和行業(yè)相關(guān)導(dǎo)則的要求，對改造后的新引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，新引風(fēng)機(jī)在機(jī)組負(fù)荷620MW工況下全壓效率為86.78%，在機(jī)組負(fù)荷500MW工況下全壓效率為86.33%，在機(jī)組負(fù)荷360MW工況下全壓效率為83.11%。

4.3 經(jīng)濟(jì)性分析

按照機(jī)組年負(fù)荷率的75%折算，機(jī)組年平均功率約為500MW，運(yùn)行時間約5000h。

4.3.1 改造前

引風(fēng)機(jī)工頻功率：6（電壓）×270（電流）×0.87（功率因數(shù)）×1.732=2441.0808（kW）；

增壓風(fēng)機(jī)功率：6（電壓）×145（電流）×0.86（功率因數(shù)）×1.732=1295.8824（kW）；

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

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

4.3.2 改造后

引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行：6（電壓）×310（電流）×0.87（功率因數(shù)）×1.732=2802.7224（kW）；

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

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

改造前后每年節(jié)省費(fèi)用：13221014.16元-11995651.87元=1225362.288元

5 展望

引增合一通過取消增壓風(fēng)機(jī)，降低煙道阻力，提高了火力發(fā)電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，同時也可以減少脫硫系統(tǒng)占地面積，保證了機(jī)組長期、穩(wěn)定、高效、安全、可靠運(yùn)行，是一項(xiàng)節(jié)能減排技術(shù)。endprint