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1、“引增合一”改造在国电谏壁发电厂#7机组的应用刘同干 潘卫平(国电谏壁发电厂 江苏 镇江 212006)摘 要：国电谏壁发电厂#7机组为330MW汽轮发电机组，其锅炉为上海锅炉厂有限公司制造的SG-1025/16.77-M849型亚临界锅炉。原#7炉配备两台上海鼓风机厂生产的SAF28-16-1型动叶可调轴流式引风机，脱硫系统采用石灰石石膏湿法脱硫，一炉一塔一台脱硫增压风机，增压风机为成都电力机械厂生产AN45e6型轴流式通风机。为了降低厂用电率，实现机组节能降耗目标，该厂对引风机和脱硫增压风机进行热态试验，通过试验数据确定改造方案，并对引风机、增压风机合一改造方案进行可行性论证。通过充分的论
2、证，该厂决定将原两台引风机由SAF28-16-1型动叶可调轴流风机局部改造为SAF28-19-1型动叶可调轴流风机，并于2011年5月对#7炉实施了风机二合一改造。改造后根据热态试验数据分析，节能效果明显，改造相当成功。关键词：引风机；增压风机；合一改造1.前言国电谏壁发电厂#7机组为330MW汽轮发电机组，其锅炉为上海锅炉厂有限公司制造的SG-1025/16.77-M849型，亚临界参数、中间一次再热控制循环、单炉膛型露天布置、平衡通风、四角切向燃烧、固体排渣炉。锅炉采用中间储仓系统，乏汽送粉方式。配置四台DTM350/600型圆筒钢球磨。原#7炉配备两台上海鼓风机厂的FAF-23.7-13
3、.3-1型动叶可调式轴流式送风机，两台上海鼓风机厂的SAF28-16-1型动叶可调轴流式引风机。#7机组脱硫系统采用石灰石石膏湿法脱硫，一炉一塔一台脱硫增压风机。增压风机为成都电力机械厂生产的AN45e6型静叶调轴流式通风机，转速为360r/min。自机组投运以来，引风机和增压风机电耗较高，都有较大的节能潜力。为了解引风机和脱硫增压风机的实际出力以及管网阻力的匹配情况，为节能改造提供依据，国电江苏谏壁发电厂委托西安热工研究院进行引风机和脱硫增压风机热态试验。通过对试验结果分析发现：虽然引风机具有一定的节能空间，但却没有较为理想的节能改造方案，脱硫增压风机给出了三种节能改造方案。该厂为了实现最大
4、程度上的节能降耗效果，特委托西安热工研究院进行#7炉脱硫增压风机和引风机二合一方案可行性研究方案，该厂对热工院提出的改造方案进行审核讨论后，将原引风机由SAF28-16-1型动叶可调轴流风机局部改造为SAF28-19-1型动叶可调轴流风机，并于2011年5月对#7炉实施了引增合一改造。2.锅炉系统设备概况2.1锅炉概况#7锅炉型号为SG-1025/16.77-M849型，下列设备参数均引用电厂的运行规程。锅炉主要设计参数列于表1。表1 #7锅炉主要设计参数项目单位设计煤校核煤A校核煤BBMCR100%高加全切50%BMCRBMCR发电机功率MW338.505315.136297.964168.
5、329338.505338.5051025过热汽流量t/h10259458005001025过热汽出口压力MPa16.7716.716.510.716.7716.77过热汽出口温度540540540540540540再热汽流量t/h872808795442872872再热汽进口压力MPa3.633.373.361.863.633.63再热汽进口温度320314327322320320再热汽出口压力MPa3.433.193.191.773.433.43再热汽出口温度540540540513540540给水温度261254159222261261排烟温度1351311111081351412.2
6、烟气系统简介燃烧生成的烟气离开炉膛后，经由过热器、再热器、省煤器等对流换热面后进入空气预热器，从锅炉空气预热器出来的烟气经电除尘器（除尘效率99%）除去粉尘后进入引风机。2.3原引风机设备参数原#7炉引风机设备参数示于表2。表2 #7炉引风机设备规范项 目数 据单 位风量1080000m3/h风压4614.8Pa介质温度130功率1159kW转速985.0r/min介质密度0.832kg/m3风机效率87.8%调节方式动叶可调轴流引风机调节范围-30+20o数量2台/炉型号SAF28-16-1转 向从电机端看为逆时针方向旋转制造厂家上海鼓风机厂有限公司型号YKK800-6制造厂家上海电机厂电机
7、转速990r/min电机功率1800kW电机电流292A3.脱硫系统设备概况3.1脱硫系统简介烟气从锅炉的吸风机出口烟道引出，经增压风机升压后进入吸收塔脱硫。同时为了确保发电机组正常运行，锅炉吸风机出口与烟囱之间的烟道装设了旁路挡板，一旦脱硫系统故障时，该旁路挡板迅即打开，脱硫系统被保护停用。吸收塔为空塔结构，玻璃鳞片内衬，内设三层喷淋层，烟气折向90度朝上流动，与自三层喷淋而下的浆液进行液气接触，在接触过程中发生化学反应，完成脱硫过程。每层喷淋层对应一台循环浆泵，喷淋层上部布置二级内置式除雾器。该吸收塔还包括2台氧化风机，一运一备，氧化空气管在上层搅拌器附近引入，从而使空气随着搅拌器的旋转而
8、进入浆池，均匀地分配于浆液中，以便将亚硫酸盐氧化成硫酸盐。脱硫除雾后的干净烟气最后通过烟囱排出。3.2脱硫增压风机设备参数表3 #7炉脱硫增压风机设备参数项 目数 据单 位风量2018906m3/h风压2040Pa介质温度155功率1345kW转速360r/min介质密度0.843kg/m3风机效率85.3%调节方式静叶可调轴流引风机调节范围-75+30o数量1台/炉型号A190ZTSMZY转 向从电机端看为逆时针方向旋转制造厂家成都电力机械厂型号YKK900-16制造厂家湘潭电机厂电机转速372r/min电机功率1500kW电机电流209A3.3脱硫系统阻力国电谏壁发电厂#7炉脱硫系统由北京
9、国电龙源环保工程有限公司实施EPC工程，下表给出了该公司提供的脱硫系统烟气阻力分别情况。表4 脱硫系统设计阻力项 目单位数 据增压风机入口烟气挡板阻力Pa50增压风机之前烟道阻力Pa50增压风机之后烟道阻力Pa100烟气流经吸收塔系统的阻力Pa900烟气流经除雾器系统的阻力Pa200净烟气烟道阻力Pa150净烟气侧烟气挡板阻力Pa50旁路挡板阻力Pa50阻力合计Pa1550国电谏壁电厂No7炉脱硫系统中没有GGH设备。No7炉脱硫系统自投运以来系统阻力一直比较稳定，并没有出现过设备堵塞的情况。4.引增合一改造方案实施该厂通过对#7炉引风机和增压风机的试验结果分析，提出的改造方案为：1）、原#7
10、炉引风机无法满足机组二合一后烟气系统阻力要求，需对其进行局部改造。在热工院报告分析的基础上，将原风机由SAF28-16-1型动叶可调轴流风机局部改造为SAF28-19-1(24NA24)型动叶可调轴流风机。2 ）、原引风机电机额定功率1800.0kW无法满足要求，要满足二合一要求，新电机功率需为2500.0kW。电机厂对原电机进行了增容改造。3）、可直接取消原增压风机进口至出口之间集流器、调节门、叶轮和扩压筒，按照热工研究院设计的管道图纸，现场加装增压风机进口至出口之间的管道。该厂将原引风机改造为SAF28-19-1(26NA24)，管网改造按照热工院提供的图纸进行了改造，现场施工于2011年
11、5月初开始实施，于2011年5月下旬开始并网发电。下表给出了引风机局部改造后，新风机的参数列表。表5 #7炉新引风机设备规范项 目数 据单 位风量319.4m3/s风压6200.0Pa介质温度140.0功率2232.0kW转速985.0r/min介质密度0.860kg/m3风机效率86.8%调节方式动叶可调轴流引风机调节范围-30+20o数量2台/炉型号SAF28-19-1转 向从电机端看为逆时针方向旋转制造厂家上海鼓风机厂有限公司型号YKK800-6制造厂家上海电机厂电机转速990.0r/min电机功率2500.0kW5.改造后机组设备热态试验及结果分析5.1热态试验测量结果 2011年7月
12、14日至19日，7月25日至8月3日，对引风机的热态试验分别在310.5MW、240.2MW和179.9MW三个工况进行。试验期间锅炉的主要运行参数主要运行参数列于表6，引风机热态试验详细的试验数据与计算结果见表7。表6 试验期间锅炉主要参数名称单位工况记录时间分/时2011-7-292011-7-132011-7-14发电负荷MW310.5240.2179.9主蒸汽流量t/h975.7642.9530.0主蒸汽温度538.0536.0536.8主蒸汽压力MPa16.416.313.4再热汽温度543.0541.0544.6再热汽压力MPa3.352.521.87给水压力MPa18.317.3
13、14.2给水温度158.0242.0228.3炉膛负压Pa-2.7-50-64.0氧量%2.292.253.933.886.305.85排烟温度162.0166.0151.0155.0147.0151.0总风量m3/h10.921059.401058.04105送风机电流A63.763.459.359.858.358.2送风机叶片开度%69.369.757.057.547.047.1送风机出口压力kPa1.030.8970.5980.4990.4330.346送风机风量m3/h555479.0533582.0479792.0459767.0397564.0401056.0引风机电流A184.1
14、180.9134.5132.8113.0113.3引风机进口压力kPa-2.19-2.12-1.71-1.66-1.53-1.53引风机动叶开度%78.784.855.757.744.246.2空预器前烟气温度363.0352.0354.0347.0336.0331.0空预器前烟气压力kPa-0.70-0.72-0.59-0.68-0.48-0.68空预器后烟气温度162.0166.0151.0155.0147.0151.0空预器后烟气压力kPa-2.19-2.12-1.71-1.66-1.37-1.37空预器前二次风温度39.039.032.031.032.032.0空预器前二次风压力kPa
15、1.030.8970.5980.4990.4330.346空预器后二次风压力kPa0.6840.6550.3660.3320.2570.225表7 引风机热态试验计算表风机类型引风机名称单位工况1工况2工况3测试时间/2011-7-292011-7-132011-7-14发电负荷MW310.5240.2179.9锅炉蒸发量t/h975.7642.9530.0风机表盘显示电流A184.1180.9134.5132.8113.0113.3风机表盘显示叶片开度%78.784.855.757.744.246.2就地叶片开度+12.0+12.0+2.0+2.0-6.0-8.0实验记录及计算风机编号/AB
16、ABAB大气压力Pa100780100780 100720100720100710100710湿空气标准密度kg/m31.330 1.330 1.330 1.330 1.330 1.330 测量面面积m29.58 9.63 9.58 9.63 9.58 9.63 测量面温度169.0 171.5 156.0 156.0 145.0 146.0 测量面静压Pa-2785.3 -2787.0 -2242.8 -2266.9 -1826.6 -1934.9 测量面动压Pa357.3 315.0 250.6 246.1 190.7 199.2 测量面密度kg/m30.7946 0.7902 0.822
17、7 0.8225 0.8479 0.8449 测量面速度m/s30.0 28.2 24.7 24.5 21.2 21.7 测量面全压Pa-2428.0 -2472.0 -1992.1 -2020.7 -1635.9 -1735.7 测量面秒流量m3/s287.3 271.9 236.5 235.6 203.2 209.1 测量面小时流量m3/h1034287.4 978849.9 851290.3 848120.1 731416.7 752754.7 质量流量kg/s228.3 214.8 194.6 193.8 172.3 176.7 进口面积m29.408 9.408 9.408 9.40
18、8 9.408 9.408 进口风温169.0 171.5 156.0 156.0 145.0 146.0 进口静压Pa-2763.0 -2810.0 -2244.0 -2231.0 -1863.0 -1893.0 进口密度kg/m30.7948 0.7900 0.8227 0.8228 0.8476 0.8453 风机进口流量m3/s287.2 272.0 236.5 235.5 203.2 209.0 风机进口速度m/s30.5 28.9 25.1 25.0 21.6 22.2 风机进口动压Pa370.5 330.1 259.9 257.8 197.8 208.6 风机进口全压Pa-239
19、2.5 -2479.9 -1984.1 -1973.2 -1665.2 -1684.4 风机出口面积m27.998 7.998 7.998 7.998 7.998 7.998 风机出口风温173.1 175.9 159.3 159.3 147.7 148.9 风机出口静压Pa1320.0 1622.5 1016.7 1106.7 860.0 996.7 风机出口密度kg/m30.8204 0.8176 0.8436 0.8442 0.8653 0.8640 风机出口速度m/s34.8 32.9 28.8 28.7 24.9 25.6 风机出口动压Pa496.6 441.3 350.7 347.
20、7 268.1 282.4 风机出口全压Pa1816.6 2063.8 1367.4 1454.4 1128.1 1279.1 风机全压Pa4209.2 4543.7 3351.5 3427.6 2793.3 2963.5 风机平均密度kg/m30.8076 0.8038 0.8331 0.8335 0.8564 0.8547 风机单位质量功J/kg5195.1 5636.6 4013.6 4103.0 3256.0 3461.1 压缩性修正系数/0.9850 0.9839 0.9881 0.9878 0.9901 0.9895 风机比功J/kg5216.5 5658.9 4025.1 411
21、4.8 3263.0 3469.0 风机空气功率kW1186.0 1211.0 780.9 795.1 560.9 611.5 电机额定功率kW2500.0 2500.0 2500.0 2500.0 2500.0 2500.0 电机额定电压kV6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 电机额定电流A287.0 287.0 287.0 287.0 287.0 287.0 电机额定转速r/min995 995 995 995 995 995 电机额定功率因素/0.870 0.870 0.870 0.870 0.870 0.870 电机额定效率%94.6 94.6 94.6 94.6 94.6
22、 94.6 电机输入功率kW1570.9 1618.8 1133.1 1133.1 864.0 960.0 电机负荷系数/0.628 0.648 0.453 0.453 0.346 0.384 电机效率%93.0 92.4 91.3 91.3 89.5 90.3 风机轴功率kW1461.0 1492.5 1035.0 1035.0 773.2 866.6 风机效率%81.9 81.0 75.4 76.8 72.5 70.6 换算到设计状态设计转速r/min991 991 991 991 991 991 设计密度kg/m30.850 0.850 0.850 0.850 0.850 0.850 进
23、口秒流量m3/s286.1 270.9 235.5 234.6 202.4 208.2 进口小时流量m3/h1029894.8 975143.7 847878.8 844402.9 728744.6 749410.9 风机压力Pa4465.3 4849.8 3434.8 3512.3 2778.9 2956.1 压缩修正系数/0.9841 0.9828 0.9878 0.9875 0.9901 0.9895 风机比功J/kg5169.9 5607.5 3991.6 4080.6 3236.9 3441.2 5.2试验结果分析 将本次热态试验各个工况下风量、风压测量值换算到设计状态下，尔后将其绘
24、制于制造厂提供的新引风机性能曲线上，详见图1：图1 引风机性能曲线及风机二合一后运行点分布对于电厂运行而言，拆除原有增压风机后仅靠引风机来满足烟风系统和脱硫系统阻力，最关心的主要问题是引风机带负荷问题。 此次热态试验最大试验工况为310.5MW，锅炉蒸发量仅为975.7.0t/h，而机组BMCR工况的锅炉蒸发量为1025.0t/h。要对比风机的特性参数实测值与设计值，前者与后者就得换算到同一工况下；即根据实测的各风机流量与压力的关系，流量与锅炉蒸发量的关系，将310.0MW工况时的风机实测参数换算到设计条件(1025.0t/h蒸发量)下进行分析。表8 引风机热态试验值与BMCR、TB设计值比较
25、项 目单位310.5MW风机编号/AB试验时锅炉蒸发量t/h975.7试验实测风机流量m3/s286.1270.9试验实测风机压力Pa4465.34849.8将实测风量和风压换算到1025.0t/h换算到BMCR工况后风机流量m3/s300.5284.6换算到BMCR工况后风机压力Pa4777.05190.1换算到BMCR工况后风机平均流量m3/s292.6换算到BMCR工况后风机平均压力Pa4983.6BMCR设计风机流量m3/s282.0BMCR设计风机压力Pa5389.0换算值与BMCR设计值流量偏差%+3.8换算值与BMCR设计值压力偏差%-7.5TB点设计风量m3/s319.4TB点
26、设计风压Pa6200.0风机风量裕量%-9.1风机风压裕量%-24.4从上表中可以看出，在975.7t/h蒸发量下实测引风机风量略高于风机BMCR工况设计风量，风压低于BMCR工况设计风压。将实测风量和风压换算到1025.0t/h蒸发量后，风机风量比BMCR工况设计风量高3.8%，风压低7.5%；与TB点设计值相比，风机风量裕量为9.1%，风压裕量为24.4%。从上述分析可知，风机二合一改造后，引风机仍有一定的风量裕量和风压裕量，即使遇到夏季工况或煤质变差、空预器漏风增加等情况，引风机仍能够满足二合一运行要求。结合表10及图1可以看出，甲、乙两侧引风机系统阻力随流量变化约为1.8次方关系。引风
27、机管网阻力特性曲线位于风机性能曲线的中部区域，管网阻力特性曲线变化平缓，在高负荷运行时，两侧引风机的平均运行效率为83.0%，当低负荷运行时，两侧风机平均运行效率接近72%，对于动调风机而言，在低负荷时有如此高的风机效率已非常理想。风机二合一改造后，引风机与管网系统匹配性较好。6.改造后节能分析电厂实施二合一改造主要目的是实现机组的节能降耗，下面主要对风机二合一改造前后节能量情况进行详细分析。下表给出了该厂#7炉风机在各个工况下的节电量（二合一改造参数以实测平均值来计算）。表9 风机二合一改造前后节能量计算名称单位运行工况1运行工况2运行工况3改后风机参数测试时间/2011-7-292011-
28、7-132011-7-14发电负荷MW310.5240.2179.9锅炉蒸发量t/h975.7642.9530.0引风机平均秒流量m3/s278.5235.0205.3引风机平均压力Pa4657.53473.62867.5风机平均效率%81.076.972.5风机轴功率kW1472.01024.1809.6改前风机参数测试时间/2008-7-52008-7-62008-7-6发电负荷MW330265180锅炉蒸发量t/h1020863.5567引风机平均秒流量m3/s280.7233.3196.7引风机平均压力Pa3303.025251759风机效率%84.070.566.0风机轴功率kW12
29、47.9835.6532.3二合一改造后，引风机节电量单台风机节电量kW.h-224.1-188.5-277.3两台风机节电量kW.h-1379.8每年按7200小时运行，各负荷工况均占1/3时间两台引风机年节电量kW.h-3311520.0每度电上网电价按0.45元计两台引风机年节省费用万元-149.0风机二合一后，取消了增压风机故在计算节电量时要将增压风机电耗算作节电量进行计算，增压风机参数以08年试验参数为主测试时间/2008-7-52008-7-62008-7-6发电负荷MW330265180锅炉蒸发量t/h1020863.5567增压风机秒流量m3/s561.4466.6393.4增
30、压风机压力Pa1530.31057.1839.4增压风机电耗kW1199.1780.9692.1风机二合一后，增压风机节电量增压风机节电量kW.h2672.1每年按7200小时运行，各负荷工况均占1/3时间增压风机年节电量kW.h6413040.0每度电上网电价按0.45元计增压风机年节省费用万元288.6风机二合一后，总节电量及节省费用引、增压风机年总节电量kW.h3101520.0引、增压风机年总节省费用万元139.6风机二合一后，厂用电率及单位煤耗下降值风机二合一后，厂用电率下降值%0.17风机二合一后，供电煤耗下降值g/kwh0.527从上可看出：风机实施二合一改造后，机组平均每小时节
31、电约430.8kW，厂用电率约下降0.17%，厂单位煤耗下降0.527g/kwh，节能效果相当突出。如果机组年运行小时数按7200计，每度电按0.45元，各个工况各占三分之一时间，那么按照上述节电量计算，每年可节电3101520.0kW.h，年节省费用可达139.6万元。谏壁电厂No7炉引风机本体设备改造费用共计约222.0万元，管网改造设计费用共计约30.0万元，电机改造费用共计约50.0万元，共计302.0万元。因此改造完成后仅需2年左右即可收回投资。7.结论1、 经过风机二合一改造后，引风机仍有一定的风量裕量和风压裕量，现有引风机能够满足机组各个工况下的运行要求。2、风机二合一改造后，风
32、机耗电量大幅度的降低，机组平均每小时节电约430.8kW，厂用电率约下降0.17%，供电煤耗下降0.527g/kwh，节能效果相当突出。如果机组年运行小时数按7200计，每度电按0.45元，各个工况各占三分之一时间，那么按照上述节电量计算，每年可节电3101520.0kW.h，年节省费用可达139.6万元。谏壁电厂No7炉引风机改造费用共计约220.0万元，因此仅需两年左右即可收回投资。风机二合一改造取得了显著的节能效果，改造非常成功。参考文献：1国电谏壁发电厂#7机组引风机与增压风机合一改造后热态试验报告.西安：西安热工研究院有限公司.2011.2#7机组引增合一改造工程总结.国电谏壁发电厂设备管理部.2011
