基于等效焓降法的汽动轴流引风机经济性分析

第54卷第4期2012年8月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYVO154NO4AUG2012基于等效焓降法的汽动轴流引风机经济性分析童家麟，叶学民，王忠平华北电力大学能源动力与机械工程学院，保定071003摘要定速电动引风机在低负荷时效率较低，在一定程度上制约了轴流风机的高效性，因此对其进行节能改造意义重大。以国内某超超临界机组轴流引风机为对象，采用等效焓降法定量研究了引风机电动和汽动驱动方式下的经济性，节能分析表明汽动引风机相对于电动方式节能效果非常明显，尤其在低负荷下其煤电综合收益达到了356元H。论文所建节能分析方法可为同类型机组引风机的节能改造提供借鉴作用。关键词轴流引风机；电动；汽动；等效焓降法；节能分类号TK22326文献标识码A文章编号10015884201204030003ECONOMLCANALYSISOFTURBINEDRIVENAXIALDRAFTFANBASEDONTHEENTHALPYDROPMETHODTONGJIALIN，YEXUEMIN，WANGZHONGPINGSCHOOLOFENERGYPOWERANDMECHANICALENGINEERING，NOAHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY，BAODING071003，CHINAABSTRACTITISOFGREATSIGNIFICANCETOMAKERETROFITFORELECTRICDRIVENAXIALDRAFTFANSWITHCONSTANTSPEEDOWINGTOLOWEROPERATINGEFFICIENCYUNDERLOWLOADSFORAAXIALFLOWFANCONFIGUREDFORULTRASUPERCRITICALUNIT，THEECONOMICSUNDERELECTRICDRIVENANDTURBINEDRIVENMETHODSISINVESTIGATEDBASEDONTHEENTHALPYDROPMETHODINVESTIGATIONSHOWSTHATTHEENERGYSAVINGWITHTURBINEDRIVENISMOREOBVIOUSTHANTHATWITHELECTRICDRIVEN，ANDCOMPREHENSIVEPROFITOFCOALCONSUMPTIONANDPOWERGENERATIONISABOUT356HATLOWERLOADTHEPRESENTENERGYSAVINGMETHODPROVIDESABENEFICIALREFERENCETOTHEENERGYSAVINGRETROFITFORSAMETYPEAXIALDRAFTFANSKEYWORDSAXIALDRAFTFAN；ELECTRICDRIVEN；STEAMDRIVEN；ENTHALPYDROPMETHOD；ENERGYSAVING0前言目前，高参数、大容量机组是我国火电机组发展的必然趋势，600MW、1000MW超超临界机组也已投产多台。随单机容量的提高，厂用电量也随之明显增加。面临当前煤电价格不能联动的局面，发电企业的经营也日益困难，许多企业都出现了不同程度的亏损。为降低煤耗、提高发电效率，必须采用各种技术对设备进行改造和更新。风机作为重要的辅机设备，其耗电量在厂用电中占着举足轻重的地位。目前大型电站的风机普遍采用动叶可调或静叶可调的轴流风机，由于调节效率较高，因此在实践中起到了良好的节能效果；但由于其本身功率巨大，在一定程度上仍然制约着其高效运行的效果，且在机组启停时会消耗大量的厂用电。鉴于小汽轮机驱动给水泵这种驱动方式，大型机组的引风机亦可采用该驱动方式。汽动引风机已在海门电厂1000MW机组、北仑电厂1O00MW机组等大机组上的投产使用表明，汽动引风机取得了良好的运行效果。与厂用电驱动引风机相比，关于汽动引风机的节能效果尚未从理论上进行分析。本文针对某1000MW超超临界机组曲动昱L凰扭，且笠效焓隆法对该机组的引风机汽动改收稿日期20110913造进行了能耗分析，并与定速电动引风机的能耗进行了比较，以期为工程中引风机的改造提供思路和借鉴。1引风机驱动方式某1000MW超超临界机组的锅炉烟风系统采用平衡通风，即利用一次风机、送风机、引风机和脱硫增压风机来克服气流在流通过程中的各项阻力。烟气从引风机出来后经过增压风机加压，通过吸收塔后排人大气。引风机为成都电力机械厂生产的AN系列轴流通风机，型号ANX37E6V134。引风机的布置方式和运行系统如图1所示。改造前，该引风机采用电动驱动模式，布置方案如图2所示。引风机的电动机接在6KV中压母线上，依靠发电机发出的电，通过厂总变降压后供给引风机。改造后，引风机汽动驱动模式如图3所示。在机组正常运行时，引风机不靠厂用电驱动，而是在引风机外设立配置一台小汽轮机，小汽轮机通过变速箱多级变速拖动引风机。该小汽轮机的进汽与汽泵小汽轮机的进汽方式相同，可以分高压汽源和低压汽源。其中，低压汽源可以由邻机供来的辅汽和本机组的一路低压抽汽提供，小汽轮机的排汽去凝汽器或者供热。作者简介童家麟1986一，男，浙江杭州人，硕士研究生，主要从事流体力学与流体设备方面的研究。第4期童家麟等基于等效焓降法的汽动轴流引风机经济性分析301主汽图1风烟系统图图2电动方案6KV由压母线主汽图3汽动方案2能耗分析与比较21主要性能参数该机组所配引风机年运行约5000H，引风机配套的小汽轮机抽汽由二段抽汽供给，二段抽汽汽源为高压缸排汽，小汽轮机排汽进入主凝汽器。运行中，机组在50以下工况时，为引风机单侧运行。在负荷为400MW时，单台风机对应小汽轮机效率和风机内效率与800MW时两台风机对应的效率基本相同，即负荷为500MW以下工况时单台风机的节能率，与机组在500MW以上工况两台风机的节能率基本相同。表1机组的主要参数为深入分析汽动引风机在不同负荷下的节能效果，选择3个典型工况，即1000MW、800MW和500MW下进行分析比较，3个典型工况下的主要性能参数如表1所示。22基于等效焓降法的能耗分析为评价两种方案，采用等效焓降法分别对汽动引风机的每小时标煤消耗量进行计算，进而比较两种驱动方式在不同负荷下的经济性。根据等效焓降法原理，机组的循环吸热量为QH0AO一H1式中，H。为主蒸汽焓；A为相对于LKG主蒸汽，再热汽的份额，为1KG再热汽在再热器中的吸热量；H为省煤器进口给水焓。新蒸汽的等效热降H为HQ叼2式中，叼为机组热效率。可将进入小汽轮机做功的二段抽汽视为带热量出系统损失的工质，由于二段抽汽在小汽轮机做功导致的新蒸汽等效热降下降值为AHH一H3式中，OT为相对于LKG主蒸汽的汽动引风机抽汽份额；H和H为二段抽汽焓值和主汽轮机排汽焓。目前，对于凝汽式汽轮机，其排汽状态往往处于湿蒸汽区，其湿蒸汽焓难以准确测量，且在低负荷时排汽焓与额定负荷时相差并不大，故在低负荷时的排汽焓近似用额定负荷时的排汽焓代替J。由此可得装置效率的相对降低值为AI4却4302汽轮机技术第54卷相应的发电标准煤耗增加值为TB6BB却5机组在汽动风机方式下的每小时发电标煤增量为ABAB6XM6式中，表示机组每小时的发电量。23经济性比较在3种工况下，考虑到电动引风机方案将使得机组送出的容量比汽动引风机方案小，在一定的上网电价下，其运行经济性将低于汽动引风机方案。但同时，电动引风机方案在机组热耗方面又低于汽动引风机方案，使其又具有较好的热经济性。因此应对机组净增加的发电量和净增加的标准发电煤耗进行比较，同时也应在考虑当前市场的标煤价格和上网电价后做出电厂的实际收益比较。表2给出了机组净增加的发电量和净增加的标准发电煤耗的综合收益比较“。、表2两种方案煤电综合收益比较注电网电价卸25元KWH，标准煤价按600元T计。由表2中可以看出，由于电动引风机自身消耗的功率较大，使得机组实际输出的功率较少，在满负荷时，每小时送电收益较汽动引风机少2345元。虽然电动引风机方案对应的机组热耗较少，但节省发电标煤的费用不足以弥补送电收益的减少，在满负荷时，煤电综合收益每小时下降275元。按年运行小时5O00H计算，综合收益达到137万元年，经济收益非常显著。另外，由表2中还可以看出，在低负荷尤其是负荷为500MW时，煤电综合经济收益最为显著，达到了每小时356元。这是因为在低负荷时，电动引风机是定速风机，功率是靠风机的入口挡板来调节，引风机在低负荷时的效率较低。而汽动风机的功率是由小汽轮机决定，低负荷时，通过调节小汽轮机的功率变化实现其转速调节，从而可大大减小风机变负荷运行时人口挡板带来的节流损失，这与目前大功率风机采用变频方式的目的相同。但是，引风机变频器的单位造价和维护费用都是相当高昂，因此，大功率风机采用小汽轮机驱动是降低风机耗能的一种新型方式，为大机组泵与风机的节能改造提供了一种新的可行方法。而且，在采用小汽轮机驱动的方式后，厂用电率大幅下降的同时，全厂的配电系统也可以降低一个等级。但是，上述计算是基于发电标准煤价为600元T计算得出的，这个价格比较符合目前市场的燃煤价格。但随着市场煤价的不断升高，这种方式所带来的收益会大大下降，如果燃煤价格远远高于600T，甚至会得出电动引风机的实际收益大于汽动引风机的收益。由于各工程上网电价和标准煤价各不相同，而这两项指标对经济性影响较大，这就需要电厂根据自身的具体情况作出具体比较。24汽动引风机存在的主要风险虽然汽动引风机的节能潜力非常大，但汽动驱动作为一种新的驱动方式，所带来的风险也不容忽视。这表现在，一是机组启动和停止时，汽动风机组因动力汽源压力波动引起风量波动相对较大。二是单台汽动风机组故障时，机组限出力的问题。且汽动风机会增加系统的复杂性，给机组的抽真空系统、循环水系统、润滑油系统、闭式水系统的运行带来影响J，这会给企业的安全运行带来风险。但通过实践经验的不断总结，及时发现汽动风机在运行时存在的热力系统和控制逻辑的问题，把实践经验上升为操作规范，这种风险仍然是在可控范围之内的。3结论针对国内某超超临界机组，采用等效焓降法对该机组引风机汽动改造进行了经济性评价，得出以下结论1汽动引风机相对于电动引风机节能效果非常明显；在低负荷时，小汽轮机变速调节减少了风机入口挡板的节流损失，其节能效果尤其显著。2由于各发电企业自身情况各不相同，这就需要企业通过分析比较对引风机的驱动方式作出合理的选择。3现场运行汽动引风机的经验较少，且汽动引风机会增加系统的复杂性，给安全运行带来风险，但只要建立合适的规程，风险是可以避免的。参考文献1安连锁，吕玉坤泵与风机M北京中国电力出版社，20072刘经校高炉鼓风机电动鼓风与汽动鼓风方案对比中的节能分析J钢铁技术，2008，353543吴阿峰，潘灏1O00MW超超I临界燃煤锅炉引风机配置的技术经济分析J发电设备，2009，21361394樊泉桂提高超临界和超超临界机组发电效率的关键技术J电