电驱引风机与汽驱引风机经济性比较

隋菲菲

（山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南250013）

0 引言

随着国内大容量高参数机组的陆续投运，如何降低主要辅机的驱动功率，即降低厂用电率成为机组降低能耗的主要课题之一。当前，我国电力行业节能环保标准日趋提高，要求电厂的脱硫系统与机组同时建设同时投产，引风机与脱硫增压风机合并将成为必然的发展趋势。对于超临界及超超临界燃煤发电厂机组，引风机与脱硫增压风机合并后驱动功率将达到8 000～10 000kW。若采用常规的电动机驱动，电动机容量增大后将带来厂用电增加、启动电流过大导致厂用电电压短时过低、厂用电电压等级需要提高等问题。电力行业长期应用的给水泵采用汽轮机驱动已经成为国内电站的主流做法，同时这也是大容量电动机的经济替代方案。在国内，化工企业、钢铁企业运用汽轮机驱动风机、压缩机、给水泵等转动机械已有多年成功运行业绩，是一项比较成熟的技术，且已证明其是一种节能降耗的有效措施。

1 主机规范

锅炉型式：单炉膛、一次中间再热、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢悬吊结构Π型超临界参数变压直流炉。锅炉最大连续出力（BMCR）1 225t／h，锅炉出口蒸汽参数25.5MPa（a）／571℃／569℃。

汽轮机型式：350MW、超临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽、间接空冷、抽汽凝汽式。额定采暖抽汽325t／h，额定工业抽汽95t／h，最大工业抽汽190t／h。

2 工业汽轮机国内应用状况

工业汽轮机在电厂中可以用于驱动锅炉给水泵、引风机和球磨机等。这种汽轮机的进汽可以是新蒸汽，也可以是汽轮机抽汽或背压排汽。工业汽轮机在发电厂节能工作中大有作为，它除了在循环水供热系统和纯背压发电厂具有明显的节能效果外，在高抽汽压力的抽汽冷凝式发电厂也具有节能潜力。目前，工业汽轮机在电厂中的用途主要是拖动给水泵，只有较少的电厂使用工业汽轮机拖动风机。全国300MW以上机组大多采用汽轮机驱动给水泵。随着机组容量的提高，主要辅机的功率也成倍攀升，有些风机功率接近10 000kW，电动机及配电设备、主厂房投资费用随之增高。国内几大主要发电公司的研究机构都在从事汽轮机驱动的论证。2010年1月，华能国际海门电厂2×1 000MW超超临界燃煤机组汽轮机驱动锅炉引风机项目正式招标，标志着国内火电厂锅炉引风机领域终于引入了汽轮机驱动模式。汽轮机驱动引风机技术已于2010年12月在华能海门电厂3号机组投用，设备运行稳定可靠，运行参数达到设计要求，节能效果明显。目前，国内电力行业引风机汽轮机驱动技术已开始大量应用，国电北仑电厂7号机组（1 000MW）于2011年5月改造后（电动机驱动改为汽轮机驱动，背压）投运，6号机组于2012年2月改造完投运；华能沁北电厂二期两台1 000MW机组引风机汽轮机目前已安装完成，5号机于2012年3月通过168h满负荷试运；国电泰州电厂、京能康巴什电厂、国电庄河电厂等国内多家电厂的引风机汽轮机驱动技术改造已在实施中。

随着电力体制的改革，厂网分开、竞价上网的电力政策已在大部分地区得到实施。在这种情况下，如何有效降低生产成本、提高经济效益，已经是当前电力企业首先应该解决的问题。

3 系统设置方案

本工程烟气系统采用平衡通风，选用一台100%容量且集脱硫和脱硝功能于一体的三合一引风机，正常运行工况下单台引风机轴功率在BMCR点为5 350kW，在TB点为6 854kW。

下文对常规的电动机驱动引风机方案和使用工业汽轮机拖动引风机的方案进行技术经济比较。

3.1 常规的电驱引风机方案

技术成熟，运行可靠，国内基本上都采用电动机驱动引风机方案，风量调节方式为静叶或动叶调节，启停和运行中调节灵活平稳，可满足运行中变负荷工况的需要。电气、热工控制系统简单可靠，运行人员操作方便。

本工程厂用电方案为6kV两段。若采用电动机拖动引风机，电动机功率可达7 000kW。经核算，引风机由汽动改为电动，引起的主要变化如下：高压厂用变压器由35／20－20MVA改为40／25－25MVA（每台机）；启动备用变压器由 35／20－20MVA改为40／25－25MVA（两台机）；6kV 开关柜（断路器柜）增加1面／机，且6kV母线短路电流超过31.5kA，需选用40kA产品；6kV电缆增加500m／机。可见，引风机用电动机驱动，高厂变及启备变容量、6kV开关柜等级和数量、高压电缆均相应增加，而且会增大厂用电率约1.8%，增大主厂房容积，从而提高工程造价和运行费用。

3.2 背压式汽驱引风机方案

使用工业汽轮机拖动，可以有效降低厂用电率，降低供电煤耗。汽轮机驱动引风机在电厂中采用较少，但目前国内小汽机驱动工业旋转设备的情况很多，在发电厂内，小汽机驱动给水泵的情况已经非常普遍，二者操作和控制方法是基本相同的，其风量调节采用调节汽轮机的进汽量从而改变转速调节风机风量，进而满足锅炉负荷变化需要的方式。除了发电厂给水泵采用小汽机拖动之外，一些石化及冶炼厂也都广泛使用工业汽轮机驱动其大型的辅机。根据本工程的实际情况，每台炉安装一台100%汽机驱动风机（根据工业负荷情况选用背压汽轮机，排汽供工业用汽），每台炉安装一台30%电动动驱动风机。

根据引风机的轴功率，经过与小汽轮机厂初步配合，汽源点来自锅炉一级再热器出口蒸汽：一台100%汽机驱动风机，小机正常运行时单台用汽量约为77t／h。

4 经济性比较

表1中技术经济分析计算的前提条件为：两方案发电量相同、汽机背压相同；锅炉保证效率94%；管道效率99%；锅炉年利用小时数按6 263h计算。

表1 两方案运行经济指标对比表（按全厂计算）

初投资成本分析如表2所示。

表2 两方案初投资分析表（按全厂计算）

由表1、表2可知，方案二比方案一全厂年可增收723.7万元，但初投资全厂总费用方案二比方案一高2 142万元。

年费用比较公式如下：

式中，A为年费用；P为初投资；I为基准收益率，取0.07；n为经济生产年，取20年；R为运行费用；S为系统费用，取0。

根据上式计算可知：汽轮机驱动引风机方案比电动机驱动方案每年可得净利润521.5万元，投资回收年限约为4年。

5 结语

由上述比较可以看出，采用工业汽轮机拖动引风机可以降低年费用，同时有效降低厂用电率，上网电量（售电量）增加，提高电厂的经济效益；还能经济可靠地实现转速调节，使风机在不同负荷下保持高效率开度运行，提高风机的运行效率；也可以避免大电机启动时启动电流对厂用电系统的影响。从前述投资与回收来看，在计算给定的原则下投资回收时间较短、合理。因此，本工程引风机推荐采用小汽轮机驱动技术。

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