(國家電投集團重慶電力有限公司,重慶 401123)

某公司2×660 MW超超臨界機組鍋爐引風機采用的是單級軸流式動葉可調(diào)風機，風機的設計性能較差，在機組滿負荷運行，鍋爐排煙溫度達到150 ℃時，已達風機失速不穩(wěn)定區(qū)域，抗干擾能力差，風機經(jīng)常發(fā)生失速現(xiàn)象。根據(jù)2014—2015年的運行統(tǒng)計，鍋爐引風機失速達7次(3#爐4次，4#爐3次)。為了保證引風機不發(fā)生失速，使引風機在穩(wěn)定區(qū)域運行，只有限制機組負荷運行，才能確保風機安全穩(wěn)定運行。該引風機運行除存在滿負荷失速問題外，還三次發(fā)生葉片斷裂事故，雖對葉片進行了加固處理，解決了葉片斷裂問題，但造成了風機效率大幅下降，運行電耗高。同時，2016年國家執(zhí)行新的超凈環(huán)保排放政策，需對脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)進行改造，經(jīng)計算，鍋爐煙氣系統(tǒng)總阻力將增加1 000 pa左右，現(xiàn)有引風機壓升已無法滿足運行要求。為了達到國家最新超凈排放政策標準，需對引風機進行增容節(jié)能技術(shù)改造。

1 引風機失速故障原因分析

1.1 引風機失速原因

從引風機失速統(tǒng)計情況分析可知，在煙氣系統(tǒng)原因造成系統(tǒng)阻力增加較大(如回轉(zhuǎn)式空預器堵塞、煙道積灰、受熱面吹灰、低低溫省煤器故障退出運行、脫硫增加漿液循環(huán)泵運行、脫硫除霧器堵塞等)的情況下，機組滿負荷運行時，引風機更易發(fā)生失速。在煙氣系統(tǒng)阻力增加較大的情況下，為了防止引風機發(fā)生失速，只有限制機組負荷運行，使引風機在穩(wěn)定區(qū)域運行，才能確保風機安全穩(wěn)定運行。

通過分析可知，造成引風機失速的原因是：引風機壓升選擇富裕度較小，當滿負荷運行時煙氣系統(tǒng)阻力一旦增加超過富裕度，引風機將運行在不穩(wěn)定區(qū)域，造成風機失速。

1.2 葉片斷裂原因

造成引風機多次發(fā)生葉片斷裂故障的原因是：引風機運行在滿負荷失速區(qū)域時，葉片承受的應力超過了其許用應力，造成斷裂，對其進行了加固處理，解決了斷裂問題，但造成了風機效率大幅下降，運行電耗高。

為了解決風機失速、運行電耗增加的問題，同時根據(jù)國家最新超凈排放政策對脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)進行改造，在系統(tǒng)總阻力將增加1 000 Pa左右的情況下，需對引風機進行增容節(jié)能技術(shù)改造。

2 引風機增容改造目標

對引風機進行增容節(jié)能改造后，既滿足國家最新超凈排放要求，又能解決引風機失速問題，以使引風機效率提高，電耗降低。

3 引風機改造方案

3.1 方案比較

方案1：引風機本體及配套電機全部更換，基礎(chǔ)局部改動。

方案2：引風機由單級改為雙級，轉(zhuǎn)子、機殼、擴壓器、中間軸及中間軸罩裝置換新；配套電機增容改造，風機基礎(chǔ)不作改動，配套輔助部件利舊。

方案3：引風機由單級改為雙級，轉(zhuǎn)子、機殼、擴壓器、中間軸及中間軸罩裝置換新；配套電機及基礎(chǔ)不作改動，配套輔助部件利舊。

3.2 費用比較

方案1：設備+施工、措施=1 200+50=1 250萬元。

方案2：設備+施工、措施=800+50=850萬元。

方案3：設備+施工、措施=450+50=500萬元。

通過方案比較 ，對現(xiàn)有風機實際運行效率進行評估，然后加上超級排放系統(tǒng)增加阻力進行校核，綜合考慮投資成本、施工工期，采用方案3。

4 引風機增容改造效果分析

引風機改造前性能數(shù)據(jù)如表1所示。引風機改造后的性能數(shù)據(jù)如表2所示。

表1 引風機改造前性能數(shù)據(jù)

表2 引風機改造后的性能數(shù)據(jù)

項目實施后，西安熱工院對引風機效率進行了測試，測試結(jié)果顯示，改造后風機效率提高約2%。引風機改造前后性能曲線對比圖見圖1。

圖1 引風機改造前后性能曲線對比圖

5 引風機改造的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新內(nèi)容

5.1 關(guān)鍵技術(shù)

2×660 MW超超臨界鍋爐引風機采用的是單級軸流式動葉可調(diào)風機，風機的設計性能較差，風機運行穩(wěn)定區(qū)域小。將引風機由單級改為雙級后，引風機葉片的高度降低了35%，單級葉片的壓升也降低了35%，使風機運行穩(wěn)定區(qū)域擴大，抗干擾能力增強，同時單級葉片的壓升降低，發(fā)生葉片斷裂的風險也降低，使得風機效率提高。

5.2 創(chuàng)新點

為了滿足國家最新超凈排放政策要求，對脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)進行改造，在系統(tǒng)總阻力將增加1 000 Pa左右的情況下，結(jié)合脫硫、脫硝超低排放改造，對引風機進行改造。改造本著節(jié)能提效、增容、節(jié)約投資的原則，將引風機由單級改為雙級。原引風機配套進氣箱、冷卻風機、入口膨脹節(jié)、電動執(zhí)行器、油站，配套電機利舊，基礎(chǔ)不作改動，只更換引風機轉(zhuǎn)子、機殼、擴壓器、中間軸及中間軸罩、測振、測溫、喘振裝置。同時對引風機轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)軸上的葉片形成的流道進行重新設計，采取減少單極葉片數(shù)量及降低葉片高度的雙極轉(zhuǎn)子，提高了2%的風機運行效率，達到增容節(jié)能目的，并盡可能降低改造費用。

6 引風機改造效果

本項目系新技術(shù)應用，達到了預期目標。從2016年10月投運后持續(xù)運行至今，該裝置實現(xiàn)了安全、可靠、經(jīng)濟運行，效果良好，具備推廣運用價值。

在對脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)進行改造時，鍋爐煙風系統(tǒng)總阻力將增加1 000 Pa左右，引風機無法滿足運行要求，故將單級軸流式動葉可調(diào)風機，改為雙級風機，大部分利用原引風機部件，引風機改造后的性能數(shù)據(jù)良好，滿足鍋爐煙風系統(tǒng)總阻力增加1 000 Pa要求，在鍋爐滿負荷工況下引風機運行電流降低5%(10 A)，達到了增容節(jié)能的目標。這不但滿足了國家最新超凈排放政策要求，同時解決了引風機失速、葉片斷裂問題，還使引風機容量增加、效率提高、電耗大幅降低。

采用引風機增容節(jié)能改造技術(shù)后，滿足了鍋爐煙風系統(tǒng)總阻力增加1 000 Pa的要求，鍋爐引風機運行電流也降低了5%(10 A)。

1臺660 MW機組，按運行6 000 h，年利用4 000 h，上網(wǎng)電價0.39元/kW·h，年發(fā)電量26億kW·h計算，改造后每年節(jié)電費用如下：

1)單臺引風機電流降低10 A，相當于每小時節(jié)電：1.732×10×6×0.85=88 kW·h；

2)單臺引風機全年節(jié)電費用：88×6 000×0.39=20.6萬元；

3)4臺引風機工程投入合計482萬元(工程預計費用500萬元，工程通過招投標實際費用482萬元)，每年可節(jié)約電費：4×20.6=82.4萬元，投資回收期：482÷82.4=5.85年。

經(jīng)過以上計算分析：引風機增容節(jié)能改造，總投資482萬元。項目完成后，機組按運行6 000 h計算，因引風機效率提高而獲得的收益約為82.4萬元/年，投資回收期5.85年。相當于每年節(jié)約標煤31.5 t，并減少粉塵、氮氧化物排放，取得較好社會、環(huán)境效益，為節(jié)能減排作出了較大貢獻。

7 結(jié)論

為了滿足因超凈排放改造系統(tǒng)增加阻力的同時，提高風機性能，滿足風機安全穩(wěn)定運行的要求，對引風機進行改造，由單級改為雙級，不但滿足了國家最新超凈排放政策要求，同時解決了引風機失速問題，使引風機電耗大幅降低，在鍋爐引風機改造上取得了良好實踐效果。