600MW超超临界燃煤发电机组引风机选型分析.pdf

箜 鲞复 塑 2 0 0 9年 6月 湖 北 电 力 v 0 1 3 3 3 j u n 2 0 o 9 6 0 0 mw 超超 临界燃煤发 电机组 引风机选型分析 祝文杰 ， 黄晖 ， 王观华 ( 1 广 东省粤 电集团有限公司，广州 5 1 0 6 3 0 ； 2 广东省电力设计研究院，广州 5 1 0 6 6 0 ) 摘要 文章针对 6 0 0 mw 超超临界燃煤发电机组的引风机选型进行 了研 究， 根据脱硫、 脱硝 系统的增加对锅炉风 系统的要 求， 对是否单独设置增压风机提 出了不同的配置方案， 并对方案进行优 选。讨论了不同类型风机的效率随负荷变化的特性， 利用年 费用最小法对不 同方案的经济性进行分析 比较， 得 出引风机与增压风机合并设置、 选用静叶可调轴流式引风机方案最优的结论。 关键词 超超临界发 电机组；引风机；增压风机 ；选型；经济性 中图分类号t k 2 6 3 文献标识码a 文章编号1 0 0 6 - 3 9 8 6 ( 2 0 0 9 ) 0 3 - 0 0 3 8 - 0 2 ty p e se l e c t i o n o f i n d uc e d- dr a l t fa n f o r 6 0 0 m w s up e r c r i t i c a l co a 1 fi r e d po we r un i t z hu we n i i e ， huan g hu i ， wa ng gu a n - h u a ( 1 g u a n g d o n g y u d i a n g r o u p c o ， l t d ， g u a n g z h o u 5 1 0 6 3 0 ， c h i n a； 2 g u a n g d o n g e l e c t r i c p o w e r d e s i g n e ， g nan g z h o u 5 1 0 6 6 0 ， c h i na ) a b s t r a c t t h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e t y p e s e l e c t i o n o f i n d u c e d d r a h f a n f o r 6 0 0 mw s u p e r c r i t i c a l p o w e r u n i t d i f f e r e n t t e c h n i c a l p r o j e c t s h a v e b e e n a n a l y z e d i n o r d e r t o fi t t h e r e q u i r e m e n t o f b o i l e r g a s & a i r s y s t e m for g a s d e s u l p h u r i z a t i o n a n d d e n i t r i fic a t i o n i t a n a l y z e s e f fi c i e n c y c h a n g e a l o n g wi t h u n i t l o a d， a n d e c o n o mi c a n aly s i s w i t h l e a s t e x p e n s e a n n u a l l y m e t h o d t h e p r o j e c t o f v a ri a b l e s t a t i c b l a d e a x i a l fl o w fa n h a s b e e n c o n s i d e r e d t h e b e s t c h o i c e a l s o wi t h i n t e g r a t i o n mo de o f b o o s t e r fan a n d i n d u c e d d r a h fan ke y w o r d s s u p e r c r i t i c a l p o w e r u n i t ；i n d u c e d - d r a h fa n ；b o o s t e r fan ；t y p e s e l e c t i o n ；e c o n o m y 结合某 6 0 0 m w 超超临界燃煤发电机组的工程 特点 ， 就引风机的选型进行研究 ， 寻求比较经济合理 的引风机配置方式。工程采用 6 0 0 m w 超超临界机 组， 选用 石灰石 一石膏湿 法脱硫 ， 一炉一塔 ， 不设 g g h， 脱硝采用 s c r工艺。根据 国内外大量工程经 验， 结合本工程特点 ， 机组有以下较优的烟气系统风 机配置方案可供选择 ， 方案一是采用 2 5 0 容量 引风机 ， 不 另设脱硫增压 风机， 方案二是采用 2 5 0 容量引风机， 单独设一台 1 0 0 容量增压风机。 根据系统需求 ， 机组所需引风机的流量 、 压头如表 1 所示 。 表 1 不同配置方案风机流量及压头表 收稿 日期 2 0 0 9 -02 -01 作者简介 祝文杰( 1 9 7 7一) ， 男， 山东诸城人， 工程师。 3 8 1 不同类型风机 的特点分析 大容量机组可供选择 的引风机型式有离心式 、 静叶调节轴流式和动叶调节轴流式 3种。 离心风机由于价格便宜， 风机压力系数较大 ， 达 到相同压头需要的叶轮圆周速度小 ， 相应的转速可 以较低， 防磨性能较好 ， 在早期粉尘浓度高的烟气系 统中得到 了较广泛的应用。轴流风机压力系数较 小 ， 相同压力下的转速较高 ， 耐磨性能差， 但随着高 效静 电除尘器的使用 ， 引风机入 口烟气粉尘浓度大 幅降低， 加上制造水平的提高 ， 轴流式风机也得到了 普及 。从技术上来讲 ， 3种风机设备的生产技术水 平都 比较成熟 ， 设备投入 的经济性成为风机选型首 要考虑的问题。 为了对不同类型风机的性能做出比较， 现结合 3种风机的等效率曲线进行分析。离心风机等效率 曲线近似椭圆， 其短轴几乎与阻力特性曲线平行 ， 在 向低负荷调节时效率只能降低而且下降较快。动叶 调节轴流式风机叶片可通过液压系统改变角度 ， 从 而改变风机 的特性 曲线 ， 能够在一定负荷变化范 围 v0 j 3 3 3 j u n 2 0 o 9 湖 北 电 力 箜塑鲞 箜 塑 2 0 0 9 年6 月 内保持较高的风机效率 ， 等效率曲线近似椭圆形 的 长轴几乎与阻力特性曲线平行 ， 在 向低负荷调节时 效率缓慢下降 。动叶调节风机由于增加了液压控制 系统， 结构较复杂 ， 制造精度要求较高。静叶调节轴 流式风机叶片固定在轮毂上不能改变角度 ， 可 以通 过调整叶轮前静导叶角度改变风机性能 曲线 ， 等效 率曲线近似椭圆形 的长轴与阻力特性曲线呈一个角 度 ， 在 向低负荷调节时 ， 效率下降 比动叶调节轴流式 风机快， 结构相对简单。 2 不 同配置方案风机型式 的选择 6 0 0 m w 超 超临界发电机 组烟气流量大， 若选 用离心引风机 ， 则风机尺寸巨大 ， 布置 困难 ， 根据上 文对效率曲线的分析， 离心式风机随着负荷下降效 率降低很快 ， 所以本工程引风机和增压风机配置方 案均不考虑采用离心式风机。现就前文所述 2种配 置方案分别进行风机选型讨论 。 2 1 方案一 ( 不另设脱硫增压风机 ) 该方案系统所配置的 2 5 0 容量引风机压头 将要增加克服脱硫岛阻力 ， 同时， 本工程同步建设脱 硝系统 ， 引风机压头将远高于常规电厂， t b点压头 将达 7 8 0 0 p a 。根据 国 内主要风 机厂所提供 的材 料 ， 静叶调节轴流风机或动叶调节轴流风机均可满 足需求。由上文分析， 静叶调节及动叶调节轴流风 机均有一定的调节 范围， 可 以在一定的负荷 区间维 持较高的风机效率 ， 静叶调节风机相对调节范 围少 ， 效率下降较动叶调节轴流风机快 ， 但造价相对便宜。 目前 ， 我国首家 6 0 0 m w 等级 引风机与增压风机合 并设置的机组在黄 岛电厂已经运行 ， 风机采用静调 轴流风机 ， 运行平稳可靠。北疆等 1 0 0 0 m w 电厂 也采用合并设置方案 ， 选用动调轴流式引风机 ， 目前 正在建设中。从制造技术方面 ， 静叶调节及动叶调 节轴流风机均可满足不另设脱硫增压风机方案的选 型要求。 2 2方案二 f 另设脱硫增压风机) 对于脱硫 岛单独设置增压风机的方案 ， 锅炉引 风机 t b点压头为 6 0 0 0 p a ， 系统对于引风机的要求 相对于不设置脱硫 系统的机组大致相同， 静叶调节 和动叶调节轴流风机均能满足本方案的引风机选型 要求。目前国内6 0 0 m w等级以上常规电厂引风机 大多选用 2 5 0 容量静叶调节轴 流风机， 其技术 经济优势已得到行业认同， 因此， 本方案引风机按静 叶调节轴流风机考虑 ， 不再 比选。 由于国内制造能力所限， 制造 6 0 0 m w 等级 1 0 0 容量静叶调节轴流式增压风机 ( 大流量、 低压 头 ) 有困难 ； 而 2 5 0 容量动叶调节增压风机相对 于 11 0 0 容量动叶调节轴流增压风机和 25 0 容量静叶调节增压 风机在 技术 经济上没有什 么优 势 ， 所以， 国内6 0 0 mw 等级机组主要采用 1 x 1 0 0 容量动叶调节轴流增压风机和 25 0 容量静叶调 节增压风机 2种配置 。从 目前情况来看 ， 11 0 0 容量动叶调节轴流增压风机从造价上和风机效率上 均优于 2 x5 0 容量静叶调节增压风机 ， 目前 已成 为 6 0 0 mw 等级增压风机配置 的主流方向， 在其他 工程中大量运用 ， 因此本方案脱硫增压风机优先考 虑采用 1 0 0 容量动叶调节轴流风机。 3 不 同引风 机配置 方案的经济性 比较 为了对不同方案 的投入及运行成本做 出优选 ， 本文采用年费用最小法 进行分析 ， 年费用是 以计 及资金时间价值的动态 理论 ， 用一个 固定费用率 厂 将投资费用及运行费用平均分摊到电厂投产后至还 贷折旧完毕期 间的每一 年之 中。其计算公式 为式 ( 1 ) ： n f =fz+ ( 1 ) 式中 年费用； 产_ 固定费用率 ， 一般取 0 1 7 ； 设备投资 ； 运行费。 在分析计算 中， 略去了不同配置方案投入差别 不大的设备运输 、 安装工程、 配套土建等费用 ， 设备 费取值 以限额及市场询价核算 ， 运行费包含燃料费 、 维修费 、 折旧费、 管理费等 ， 为了方便计算 ， 把大修折 旧费、 管理费等折算人厂 之中。经济比较时， 只比较 发电成本， 发电设备年利用小时数以 5 5 0 0 h计算 ， 机组年负荷率取 7 2 ， 负荷分配按一般情况划分， 机组在 1 0 0 、 7 5 、 5 0 、 3 0 负荷 时的运行小时 数分别为 2 1 0 0 h 、 2 8 0 0 h 、 2 3 9 0 h 、 3 5 0 h ， 发电标煤 耗以2 7 8 5 g k wh ， 标煤价按 6 5 0 y c , t 计算 。现就 设增压风机及不设增压风机而采用动叶调节及静叶 调节轴流风机的各项费用列出如表 2所示。 表2 不同配置方案风机经济性对比表 万元 ( 下转第 7 o页) 3 9 箜 鲞箜 塑 2 0 0 9年 6月 湖 北 电 力 v o 1 3 3 3 j un 2 0o 9 湖北省电机工程学会第九次会员代表大会 在武汉隆重召开 2 0 0 9年 6月 9 13， 湖北省电机工程学会第九次会员代表大会在武汉梨园大酒店隆重召开。湖北省电机 工程界的专家、 学者、 科技工作者、 科技管理工作者代表和来宾共 1 2 0多人参加 了会议 。 湖北省科学技术协会徐菊明副主席、 湖北省民政厅民间组织管理局的领导、 湖北省电力公司汤文全总经 理出席会议并讲话 ， 华中电网公司郑俊杰总经理助理、 中国华 电集团湖北分公司副总经理章明、 华 中科技大 学副校长段献忠 、 湖北省电力公司总工程师周世平、 武汉大学电气工程学院常务副院长刘开培等理事单位领 导出席了会议。 湖北省电力公 司汤文全总经理在讲话 中充分肯定 了学会近些年来的工作并指 出， 未来若干年内， 随着 6 0 0 m w、 1 0 0 0 mw 火电机组在湖北应用、 超高压电网快速建设 、 核电建设步伐加快、 风力发电等新能源的发 展 ， 围绕节约资源、 保护环境和可持续发展 目标 ， 湖北电力将进入特高压交直流输 电、 大容量高效燃煤发 电、 大水 电基地、 大型核电以及建设坚强智能电网的发展时代。电力事业和电机工程科学技术的蓬勃发展， 为广 大科技人员提供 了广阔的舞台， 也给学会的发展带来新的机遇和挑战。新形势下， 学会必须进一步增强为经 济建设服务 ， 为电力企业服务， 为科技人员服务的意识 ， 不断改进服务方式， 坚持 以学术立会 ， 搭建平台 ， 开展 学术交流 ， 展示学术成果 ， 努力使学会成为电机工程科技进步和电力科技事业发展的推动者， 发挥学会作为 国家创新体系的重要组成部分的作用。 大会以无记名投票方式选举产生第九届理事会理事和常务理事， 选举汤文全为理事长 ， 周世平为副理事 长， 章明、 段献忠、 胡毅 、 刘开培 、 张光翔 、 王小君为副理事长， 郭林为秘书长。会议通过 了 湖北省电机工程 学会章程 ( 修订稿) 和 湖北省电机工程学会会费收取与使用办法 ， 表彰了学会先进工作者和优秀论文。 新当选的学会常务副理事长周世平作会议总结 ， 并对今后的工作提出要求 。新 的理事会要认真学习和 实践科学发展观， 围绕“ 三服务一加强” 的工作定位 ， 加强学术交流， 提高学术交流的质量 ， 规范学术行为 ， 营 造和谐的学术环境 ， 努力使学会成为电机工程科技进步和电