烟气脱硫系统中增压风机选型问题探讨

倪迎春

(江苏利港电力有限公司,江苏 江阴 214444)

烟气脱硫系统中增压风机选型问题探讨

倪迎春

(江苏利港电力有限公司,江苏 江阴 214444)

江苏利港电厂 4期脱硫增压风机裕量过大,风机运行效率低,耗电率高,低负荷时容易抢风和失速。经过具体计算指出风机选型方面存在的问题,并提出了相关技术措施,为同类机组运行提供了参考。

增压风机;失速;抢风;效率;节能

0 引 言

增压风机是脱硫系统的主要设备,其工况直接影响到整个脱硫系统的稳定运行,同时增压风机耗电占整个脱硫系统耗电的 40%以上,所以增压风机的选型很重要,如选型不当,运行中风机容易出现效率低、电耗高、失速和抢风等问题。利港电厂 4期脱硫增压风机运行中出现过类似问题,主要原因是选型时风量裕量过大,后经过试验提出了相关技术措施,避免了此问题的发生。

1 系统概述

江苏利港电厂 4期 7号、8号机组为 600 MW超临界燃煤机组,各采用一套石灰石/石膏湿法烟气脱硫装置,由锅炉引风机排出的原烟气经 2台成都电力机械厂制造的 ANT40e6(V13+4°)静叶可调轴流式增压风机增压后,从塔体的下部直接进入吸收塔,与布置在塔上部的 3个喷淋层喷出的循环浆液吸收反应,净化后的烟气继续向上流经布置在塔顶的除雾器,净烟气中的液滴在除雾器中被除去,离开除雾器后的净烟气经防腐后的湿烟囱直接排入大气中,未设立 GGH。该增压风机设计规范见表 1。

7号机组脱硫系统投运以来,2台增压风机在低负荷 (300～360 MW)时,增压风机运行工况极不稳定,导叶开度只能维持在 17%～20%之间,风机抢风,电流晃动大,风量低的一台失速报警频繁,要不断的切至手动方式调节,很难维持原烟气压力稳定,严重时旁路挡板因原烟气压力波动大保护打开,并影响炉膛负压,给机组和脱硫系统的稳定运行带来不利影响。另一方面,增压风机的电耗一直很高,利港电厂 3期工程 5号、6号机组与 7号、8号机组主机型式完全相同,脱硫烟气系统布置方式、吸收塔喷淋方式也相同,增压风机也为成都电力机械厂生产的静叶可调轴流式增压风机,只是风机的型号和电机的功率不同。在同等锅炉工况下,对比 6号、7号增压风机的运行电流和功率,可以发现相差很大如表 2。

表 1 增压风机设计规范Fig.1 Design code for boost fan

表 2 同等负荷下三、四期单台增压风机电流和功率对比情况Fig.2 Electric current and power o f boost fan o f the third phase project com pared with the forth phase project under the sam e duty

从表中可以看出,在机组 500 MW负荷时,单台增压风机功率最大相差 390 kW,如果按几种工况平均下来每台增压风机的功率也相差 274 kW。因为增压风机的能耗大,每月进行厂用电分析时,发现 4期脱硫系统耗电率要比 3期平均高0.2个百分点。

2 原因分析

为了解风机的实际运行工况,2008年 01月,江苏省环境监测中心对 7号机组两台增压风机进行了性能测试,试验结果得出,在机组满负荷时,单台增压风机标态流量的平均值为 295.35 Nm3/s(A：294.3;B：296.4),其对应的压力大气压力102 000 Pa,烟温 137.4℃,增压风机入口烟气静压 -100 Pa,换算后得出单台增压风机入口实际烟气流量为 441.25m3/s。

设计单台增压风机在机组 60%B MCR标况风量：60%×2 069 200/3 600=345 Nm3/s,B MCR工况下给的温度为 122℃,增压风机入口烟气静圧 0 Pa,经换算后得出单台增压风机入口实际烟气流量为 497.5 m3/s,实测的增压风机运行参数与 B MCR工况的参数比较：风量裕量为 11.3%,与风机 TB点工况相比,风量裕量为：22.1%。

由于 3,4期工程锅炉参数都一致,但 3,4期脱硫增压风机选型参数相差较多 (3期增压风机电机功率 1 400 kW,电机转速 370 r/min,TB点风压 2 300 Pa),按 3,4期相同的烟气参数进行计算,烟气条件：100%B MCR工况下风机入口处湿烟气流量 Qfan,in(Nm3/h)为 2 069 200,风机入口处烟气表圧 Pfan,in(Pa)为 0,风机入口处烟气温度 Tfan,in(℃)为 122。

2.1 单台增压风机烟气设计流量计算

增压风机烟气设计流量 Qfan,in,d(按 《火力发电厂设计技术规程》的规定,考虑 10%裕量)

2.2 单台增压风机全压计算

整个烟气脱硫系统的阻力为 1 707 Pa,按《火力发电厂设计技术规程》的规定,考虑 20%裕量：

因设计中就无 GGH,不考虑因 GGH随运行时间所增加的烟气阻力。

2.3 电机功率计算

式中：η1为设计风机效率 85.3%;η2为机械传动效率,联轴器直联传动,取 0.98。

电动机功率

式中：ηd为电动机效率 94.6%;K为电动机容量富裕系数,因电厂风机功率远大于 5 kW,为保险,K选 1.15[1]。

根据计算结果,合适的电动机功率应在 1 400 kW左右,与 3期工程所选择的增压风机电机功率基本相同,从实际的运行工况来看,目前 3期增压风机在 100%B MCR工况时,导叶开度在65%～70%之间,刚好是风机的高效区,而低负荷时,也刚好能躲开失速区。

通过以上选型计算可以看出,4期增压风机选型时在按《火力发电厂设计技术规程》的规定,考虑 10%风量裕量的基础上每台增压风机又增加了一定裕量,导致风量裕量太大。正常工况下静叶开度已小于正常值,进而在低负荷工况下开度过小,很容易进入失速区,风机运行效率也很低[2]。

3 现有条件下的调节

(1)低负荷时单侧增压风机运行。4期 2台增压风机裕量大,且低负荷时并联运行困难,对此,提出在低负荷下单侧增压风机运行的设想。在 8号机组上进行了试验,从节能性方面评估：300 MW时,克服相同烟气系统的阻力单台增压风机运行功率比 2台低 248 kW,360 MW时,克服相同烟气系统的阻力单台增压风机运行功率比2台低 151 kW;从操作性方面评估：低负荷时单侧增压风机运行对于脱硫效率无任何影响,不会影响环保考核,能够在旁路挡板关闭的情况下启、停增压风机,在 300～360 MW之间单台增压风机适应锅炉负荷变化的情况良好。

试验结果表明：在 360 MW负荷以下时可以将并联运行的增压风机停运 1台,改为单侧运行,能够避免抢风失速现象,而且也有节能效果。但也发现由于设计时增压风机出口无挡板,停运1台增压风机时会有烟气反串泄漏,且对运行人员启停控制的要求较高,从单台到并联之间转换的过程需要一段时间,不能满足机组快速的升负荷。对于上述第一个问题,后来采取在增压风机轴端加装密封,基本不再泄漏,对于运行人员操作,也制定了启停操作票卡,运行人员按票卡一步步执行就可以了。

(2)低负荷时停运一层喷淋。低负荷时,满足脱硫效率的前提下,可以停运一层喷淋,降低增压风机出口阻力,2台增压风机抢风的现象也会减少。

(3)尽量降低除雾器的差压。平时要对除雾器的冲洗情况加以关注,确保除雾器冲洗水的压力和流量,消除除雾器冲洗门内漏现象,使除雾器的阻力降低。

(4)如果低负荷 2台增压风机并联运行抢风情况太严重,可联系主机适当增加风量,对安全有利但对节能不利。

4 改造设想

上述运行调节只能是一种被动的调整,无法在根本上消除增压风机低负荷抢风失速、能耗高的问题,如果要从根本上解决,应对增压风机电机降速或对叶轮进行改造。如果假设 4期改造后的增压风机运行状况和 3期相同,失速抢风的问题没有了,改造后能带来的效益计算如下。

从表 2可知：单台增压风机平均每小时功率降低 274 kW,每年按运行 7 000小时计算,2台增压风机每年可节电量为：274×2×7 000=3 836 000 kW◦h。若 1 kW◦h按 0.45元计算,折合人民币为：3 836 000×0.45=1 726 200元,可见改造的潜力还是很大的,改造的费用不需很长的时间就能够回收,而且能彻底解决现在低负荷抢风、失速的安全问题。

5 结 论

通过以上分析可以得知,设计单位在考虑增压风机性能保证时,按 《火力发电厂设计技术规程》的规定,取 10%的风量裕度和 20%的风压裕度的基础上,又增加了额外的裕度,使该型的增压风机与锅炉烟气系统极不匹配,造成静叶开度长期在 40%以下运行,增压风机实际运行效率低,能耗高,低负荷时很容易进入失速区。运行中虽然能采取一系列措施,尽量使风机运行稳定,但从节能和安全两个方面长远考虑,应对风机的叶轮或电机转速进行改造,提高风机的实际运行效率。另外也提醒了设计单位在以后脱硫增压风机的选型时对于裕量的考虑应该周全。

[1]郭立君,何川.泵与风机 [M].北京：中国电力出版社,2004.

[2]王志成,张新平,董康田.国电石嘴山发电有限责任公司引风机节能改造 [J].热力发电,2006,35(3)：54-56.

Approach to Type Selection of Boost Fan in FGD System

NiYingchun
(Jiangsu Ligang Power Co.,Ltd.,Jiangyin 214444,China)

The boost fans chosen in the forth phase of Jiangsu Ligang Power Plant have large design abundance.The fans often operate on low efficiency,and consume a lot of power.When the boiler working on low duty,the fans often go into a stalland scrambing for air.Itmust be pointout that itexist some prob lems in choosing the correct fans after recalculating,and give out some technical suggestions.Gave a sample for reference.

boost fan;stall;scrambing for air;efficiency;energy saving

TK 223.26

A

2010-02-11。

倪迎春 (1983-),男,工程师,E-mail：niych@jlepc.com.cn。