程 峰，曾 多

電廠引增合一改造效益分析

程 峰，曾 多

（華能重慶珞璜發(fā)電有限責(zé)任公司，重慶402283）

為達(dá)到環(huán)保部頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223—2011）的要求，某電廠對(duì)二期3＃及4＃機(jī)組增加選擇性催化還原（SCR）脫硝裝置，并將原有雙室三電場(chǎng)除塵器改造為雙室五電場(chǎng)除塵器。為保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低廠用電率，需對(duì)引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。引增合一改造后，鍋爐風(fēng)機(jī)及爐膛的運(yùn)行安全性提高，鍋爐輔機(jī)故障發(fā)生率減少，風(fēng)機(jī)電耗降低。引增合一不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，降低了運(yùn)行成本，還提高了機(jī)組的安全性和穩(wěn)定性，確保機(jī)組能夠長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

引風(fēng)機(jī)；增壓風(fēng)機(jī)；引増合一；除塵器擴(kuò)容；脫硝SCR；煙道阻力；經(jīng)濟(jì)效益

某電廠二期2×360 MW法國(guó)進(jìn)口機(jī)組原采用型號(hào)為14144Z／1966的離心式引風(fēng)機(jī)，脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)采用成都電力機(jī)械廠型號(hào)為TA18048－8Z的靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)。引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)均為工頻定速運(yùn)行，通過改變?nèi)肟跈n板或靜葉的開度來調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓。后對(duì)引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，風(fēng)機(jī)入口檔板或靜葉在正常情況下保持全開，通過改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

根據(jù)環(huán)保部頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223—2011），燃煤鍋爐煙氣 NO x濃度排放限值為200 mg／Nm3，煙塵濃度排放限值為30 mg／Nm3。為達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，該電廠擬對(duì)二期3＃及4＃兩臺(tái)機(jī)組增加SCR脫硝裝置，并將原有的雙室三電場(chǎng)除塵器擴(kuò)容改造成雙室五電場(chǎng)除塵器。其中，加裝SCR脫硝裝置后，煙氣阻力將增加約1 200 Pa；電除塵器擴(kuò)容改造后，煙風(fēng)系統(tǒng)阻力將增加100 Pa；環(huán)保改造后煙風(fēng)系統(tǒng)的阻力將增加約1 300 Pa。因靜電除塵器提效改造采用的方案是將原三電場(chǎng)擴(kuò)容至五電場(chǎng)，導(dǎo)致靜電除塵器出口往引風(fēng)機(jī)方向后移10余米。因此，布置在該范圍內(nèi)的原除塵器出口至原離心式引風(fēng)機(jī)入口之間的煙道及附屬鋼結(jié)構(gòu)，必須全部拆除，以滿足電除塵提效改造的空間需要。

1 改造的必要性分析

該電廠為了解其現(xiàn)行引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況，委托某熱工院對(duì)4＃機(jī)組引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)熱態(tài)試驗(yàn)，得到引風(fēng)機(jī)及增壓風(fēng)機(jī)的性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)，見表1及表2。

表1 引風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)主要數(shù)據(jù)表

表1 （續(xù)）

表2 增壓風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)主要數(shù)據(jù)表

表2 （續(xù)）

由表1及表2可以看出，通過機(jī)組在360 MW，270 MW和200 MW負(fù)荷3個(gè)工況下的性能試驗(yàn)證實(shí)，引風(fēng)機(jī)所需承擔(dān)的壓頭已超過現(xiàn)行引風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)選型（TB）點(diǎn)設(shè)計(jì)壓頭。同時(shí)，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也已超過了原風(fēng)機(jī)TB點(diǎn)風(fēng)量。增壓風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)風(fēng)量也已超過風(fēng)機(jī)TB點(diǎn)風(fēng)量。另外，由于脫硝系統(tǒng)曾進(jìn)行過擴(kuò)容改造，漿液循環(huán)泵由原來的4臺(tái)變?yōu)?臺(tái)，這導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)壓頭裕量不足。因此，引風(fēng)機(jī)及增壓風(fēng)機(jī)均面臨著擴(kuò)容改造的壓力。

因原鍋爐煙氣系統(tǒng)中設(shè)置了2臺(tái)引風(fēng)機(jī)，而脫硝系統(tǒng)僅設(shè)置1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)，脫硝旁路取消后，增壓風(fēng)機(jī)的可靠性對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行有很大的影響。從機(jī)組可靠性角度看，單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)故障解列引起停爐的概率比雙列引風(fēng)機(jī)高。因此，如實(shí)施引增合一或雙增壓風(fēng)機(jī)改造，可極大提高機(jī)組運(yùn)行安全性和可靠性。

因3＃及4＃鍋爐靜電除塵器提效改造采用的方案是將原三電場(chǎng)改擴(kuò)容至五電場(chǎng)，導(dǎo)致靜電除塵器出口往引風(fēng)機(jī)方向后移10余米。因此，布置在該范圍內(nèi)的原除塵器出口至原離心式引風(fēng)機(jī)入口之間的煙道及附屬鋼結(jié)構(gòu)，必須全部拆除以滿足電除塵提效改造的空間需要；若僅對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行擴(kuò)容改造，則擴(kuò)容后的引風(fēng)機(jī)布置需整體后移，在原風(fēng)機(jī)出口煙道位置橫向布置軸流引風(fēng)機(jī)。因引風(fēng)機(jī)進(jìn)口、除塵器出口、脫硫煙道接口位置標(biāo)高都較高，所以新的引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口煙道走向極其復(fù)雜，存在較多的直角彎頭，而煙道布置不合理會(huì)增大煙道阻力，增加引風(fēng)機(jī)電耗。若采用引增合一并結(jié)合除塵器后煙道統(tǒng)一優(yōu)化的方案，與引風(fēng)機(jī)擴(kuò)容并保留增壓風(fēng)機(jī)的方案相比，可節(jié)省至少5個(gè)彎頭，降低系統(tǒng)阻力250 Pa以上，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性更佳。因此，對(duì)引風(fēng)機(jī)及增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)合改造，并結(jié)合除塵器后煙道優(yōu)化以滿足現(xiàn)場(chǎng)布置及節(jié)能的要求，是非常有必要的。

2 改造方案

從運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)成熟度、運(yùn)行安全性、設(shè)備維護(hù)量等方面，對(duì)“引風(fēng)機(jī)擴(kuò)容＋增設(shè)增壓風(fēng)機(jī)小旁路”“引風(fēng)機(jī)擴(kuò)容＋增壓風(fēng)機(jī)設(shè)置2臺(tái)”“引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)合并”3種方案進(jìn)行了比較（具體見表3）。最終，該電廠為二期2臺(tái)機(jī)組選擇了引增合一及尾部煙道優(yōu)化的改造方案。

表3 3種風(fēng)機(jī)改造方案對(duì)比

根據(jù)《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50660—2011）8.3.2規(guī)定，若引風(fēng)機(jī)在環(huán)境溫度下的TB點(diǎn)壓頭高于爐膛設(shè)計(jì)瞬態(tài)承受壓力時(shí)，不應(yīng)選用離心式引風(fēng)機(jī)。本工程中引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)合并后，考慮增加的脫硝設(shè)備、除塵設(shè)備的阻力，引風(fēng)機(jī)TB點(diǎn)壓頭（8 800 Pa）已經(jīng)超過鍋爐爐膛的瞬態(tài)承受壓力（5 800 Pa）。因此，從運(yùn)行安全性出發(fā)，宜選用軸流式引風(fēng)機(jī)；從改造費(fèi)用和改造后設(shè)備維護(hù)量考慮，引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)合并改造后不考慮小汽機(jī)驅(qū)動(dòng)，依然采用電機(jī)拖動(dòng)。

雖然靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)具有耐磨損、耐腐蝕、維護(hù)簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，更適合應(yīng)用于燃用高硫、高灰份煤電廠。但因該電廠二期機(jī)組引、增風(fēng)機(jī)二合一后，壓頭參數(shù)已超過了靜調(diào)風(fēng)機(jī)選型范圍。因此，該工程引增合一方案最終采用了運(yùn)行效率高的動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，此改造方案在國(guó)內(nèi)同類型電廠已有較多的成功案例，技術(shù)比較成熟。

本次改造項(xiàng)目施工的主要工作內(nèi)容是：拆除3＃及4＃爐靜電除塵器出口膨脹節(jié)至吸收塔入口膨脹節(jié)之間的煙道、膨脹節(jié)、擋板、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)、密封風(fēng)機(jī)、油站、電機(jī)、電纜、變頻器及相關(guān)附件和電熱設(shè)備等；重新進(jìn)行土建基礎(chǔ)施工，并對(duì)影響3＃及4＃爐引增合一改造工程施工的蒸氣、水、油、儀雜空、輸灰、漿液等管道進(jìn)行拆除、移位和恢復(fù)；待土建基礎(chǔ)施工完成后，根據(jù)電力設(shè)計(jì)院提供的圖紙安裝新的鋼結(jié)構(gòu)、煙道、支吊架、膨脹節(jié)、擋板、起重設(shè)備、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、油站、電機(jī)執(zhí)行器、電纜及相關(guān)附屬件和電熱設(shè)備，并對(duì)設(shè)備的單體調(diào)試、分步試運(yùn)、整體試運(yùn)。引增合一及煙道優(yōu)化改造效果圖見圖1。

圖1 引增合一及煙道優(yōu)化改造效果圖

3 機(jī)組運(yùn)行的可靠性及經(jīng)濟(jì)性分析

2010年6月17日環(huán)境保護(hù)部辦公廳發(fā)布《關(guān)于火電企業(yè)脫硫設(shè)施旁路煙道擋板實(shí)施鉛封的通知》（環(huán)辦〔2010〕91號(hào)），要求各級(jí)環(huán)保部門和各電力集團(tuán)公司積極鼓勵(lì)火電企業(yè)逐步拆除已建脫硫設(shè)施的旁路煙道，對(duì)暫時(shí)保留旁路煙道的，必須將所有旁路擋板實(shí)行鉛封。該電廠二期機(jī)組原來煙氣系統(tǒng)中設(shè)置2臺(tái)引風(fēng)機(jī)，而脫硫系統(tǒng)僅設(shè)置1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)，機(jī)組脫硫旁路取消后，增壓風(fēng)機(jī)的可靠性對(duì)機(jī)組運(yùn)行的可靠性有很大的影響。因此，在實(shí)施引增合一改造后，取消單臺(tái)的增壓風(fēng)機(jī)，能極大提高機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性。

1）脫硫旁路煙道的拆除

根據(jù)環(huán)保部頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223—2011）要求，脫硫煙氣系統(tǒng)旁路煙道必須拆除。引增合一改造后，鍋爐引風(fēng)機(jī)設(shè)置為2臺(tái)，如遇單側(cè)引風(fēng)機(jī)有缺陷可單側(cè)運(yùn)行；而之前設(shè)置的增壓風(fēng)機(jī)為單系統(tǒng)設(shè)置，如遇增壓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，機(jī)組需停運(yùn)才能消缺。引增合一改造后，不存在增壓風(fēng)機(jī)，所以這種危險(xiǎn)因素就可以很好地被解決。

2）改造后鍋爐系統(tǒng)簡(jiǎn)化

引增合一改造后，取消了原設(shè)置的增壓風(fēng)機(jī)，減少了1套設(shè)備，降低了設(shè)備成本。同時(shí)，緩解了現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地緊張的情況，降低了運(yùn)行成本。

3）提高設(shè)備操作的可靠性和及時(shí)性

機(jī)組運(yùn)行時(shí)，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的變化，煙氣量和系統(tǒng)阻力也會(huì)發(fā)生變化，引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)需要同時(shí)做出調(diào)節(jié)。引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)若未合并，在機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)，需要同時(shí)調(diào)節(jié)串聯(lián)的兩種風(fēng)機(jī)，運(yùn)行人員操作多、調(diào)節(jié)復(fù)雜。引增合一后，可單一調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)化，對(duì)負(fù)荷響應(yīng)迅速、準(zhǔn)確。

機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，爐膛壓力遠(yuǎn)低于5.8 kPa的設(shè)計(jì)承壓能力，不會(huì)對(duì)爐膛的安全運(yùn)行帶來危害。若一旦發(fā)生以下幾種非正常運(yùn)行情況，則可能威脅爐膛安全運(yùn)行。

熱態(tài)：當(dāng)機(jī)組在最高負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，因某種原因引起了鍋爐MFT動(dòng)作，送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)全部跳停，而引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)失靈又無法停運(yùn)時(shí)的情況。

冷態(tài)：在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，存在因某種原因造成送、一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)門突然全關(guān)而引風(fēng)機(jī)停不下來的極端情況。此時(shí)，理論上存在引風(fēng)機(jī)在零流量下運(yùn)行的情況，且引風(fēng)機(jī)入口溫度為常溫，因而其入口負(fù)壓將達(dá)到很高的極端情況。

與離心式風(fēng)機(jī)不同，軸流式風(fēng)機(jī)存在較大的失速區(qū)域，且在調(diào)節(jié)葉片角度不變的情況下，其壓力曲線較陡，流量變化范圍較小。當(dāng)出現(xiàn)上述極端情況時(shí)，合并后的引風(fēng)機(jī)在流量減小不多時(shí)就將失速，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)壓力大大降低，不會(huì)像離心式風(fēng)機(jī)那樣可能升至風(fēng)機(jī)本身可能達(dá)到的最高壓力。因此，軸流式風(fēng)機(jī)本身的特性對(duì)于爐膛的防爆更加有利。

4）提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

該電廠3＃及4＃鍋爐風(fēng)機(jī)引增合一及煙道優(yōu)化改造后，由于取消脫硝增壓風(fēng)機(jī)，選擇運(yùn)行效率較高的動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)。并對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口煙道實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)，大幅降低了系統(tǒng)阻力，滿足了3＃及4＃鍋爐脫硝改造、電除塵改造煙風(fēng)阻力增加后的需求，提高了機(jī)組運(yùn)行效率、環(huán)保效率，節(jié)能效果明顯。改造后進(jìn)行的性能試驗(yàn)測(cè)定表明，該電廠二期單臺(tái)機(jī)組廠用電率降低近0.35%，2臺(tái)機(jī)組改造后年節(jié)約成本595.98萬元。

4 結(jié)論

該電廠3＃及4＃機(jī)組于2014年11月相繼并網(wǎng)發(fā)電，并在2014年12月對(duì)4＃機(jī)組分別在360 MW、270 MW、200 MW負(fù)荷3個(gè)試驗(yàn)工況下，進(jìn)行流量、出入口靜壓、出入口煙溫及大氣壓力等相關(guān)測(cè)試。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，改造前后風(fēng)機(jī)電流明顯降低。各個(gè)負(fù)荷段對(duì)改造后的引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)執(zhí)行情況進(jìn)行了跟蹤試驗(yàn)，在機(jī)組低負(fù)荷及負(fù)荷快速變化時(shí)，鍋爐爐膛負(fù)壓和脫硫系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定，引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)良好，設(shè)備改造后安全性和調(diào)節(jié)性均能滿足機(jī)組運(yùn)行要求。

從節(jié)能角度、設(shè)備可靠性角度、運(yùn)行角度來看，該電廠引增合一改造不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，降低了運(yùn)行成本，而且提高了機(jī)組的安全性和穩(wěn)定性，還確保了機(jī)組能夠長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

實(shí)踐證明，實(shí)施引增合一及煙道優(yōu)化改造，能使鍋爐煙氣系統(tǒng)簡(jiǎn)化，設(shè)備故障率降低，系統(tǒng)邏輯優(yōu)化，還能改善現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境，提高鍋爐設(shè)備的安全性，并取得很好的節(jié)能效果，值得在同類型電廠推廣。

［1］ 萬方.電站風(fēng)機(jī)介紹［J］.熱機(jī)技術(shù)，2001（2）：25－31.

［2］ 童家麟，葉學(xué)民，毛杰譽(yù)，等.引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)合并運(yùn)行節(jié)能效果分析［J］.電力科學(xué)與工程，2011，27（5）：52－55.

Benefit Analysis of the Renovation of“IDF-BF”Combination in a Power Plant

CHENG Feng，ZENG Duo
（Chongqing Luohuang Power Generation Co.，Ltd.of CHNG，Chongqing 402283，P.R.China）

In order to achieve the requirements of the emission standard of air pollutants for thermal power plants（GB 13223－2011）issued by the Ministry of Environmental Protection of PRC，SCR denitration devices were added to 3＃and 4＃units of the second-phase project of a power plant.Besides，the original 2-chamber and 3-electric field dust remover were transformed into 2-chamber and 5-electric field one.The IDF and the BF needed to be improved to ensure the secure and stable operation of the units as well as decreasing the rate of power consumption of the power plant.After the combination renovation，the security of the operation of the draught fan and the combustion chamber was improved，the fault rate of the auxiliary engine of the boiler was reduced and the power consumption of the draught fan was lowered.In short，the＂IDF-BF＂Combination simplified the system，lessened the operating cost，enhanced the security and stability of the units and ensured their long-period safe and stable operation in the aspects of energy conservation，equipment reliability and operation.

IDF；BF；“IDF-BF”Combination；capacity expansion of the dust remover；SCR denitration；flue resistance；economic benefits

TM621

A

1008-8032（2017）04-0041-05

2016－11－03

該文獲重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)2016年學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文二等獎(jiǎng)

程 峰（1986－），助理工程師，主要從事大型燃煤火力發(fā)電站相關(guān)工作。