我国烟气脱硫设施增压风机布置方案的选择

我国烟气脱硫设施增压风机布置方案的选择

根据预测，到2020年，中国的gdp必须按照2000年的计算完成，全球能源能力必须超过8亿kw。截至2004年底,我国仅有约2000万kW装机的烟气脱硫设施可建成投运,约3000万kW装机的烟气脱硫设施正在建设之中,预计在未来的10a间,约有3亿kW装机的烟气脱硫设施需要建成并投运。烟气脱硫技术共有百余种,但进入商业化应用的仅约17种,其中应用最多的是石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术,约占脱硫市场的84%。脱硫系统(包括吸收塔、烟气加热器以及烟道等)的阻力通常需要独立配置的风机来克服。由于该类风机是专为脱硫系统提供动力,一般称为增压风机。1风机的布置特点对比增压风机的布置通常有4种选择,见图1。(1)风机布置在A位的优点是烟气温度高,不易产生酸腐蚀。缺点是原烟气中含有一定量的尘,对风机叶片有磨损;脱硫系统是正压下运行,尤其在系统设置回转式烟气加热器时,由于存在未处理原烟气向净烟气侧泄漏的问题,对系统的密封要求非常高;由于A位处的烟气温度在4个可布置位置中是最高的,所以增压风机的工作流量以及风机的动力能耗也最大。(2)风机布置在B位的优点是原烟气向净烟气侧的泄漏少或几乎不泄漏,动力消耗较A位稍有下降;但缺点是原烟气经GGH后温度降低到90～100℃,非常接近烟气的酸露点,因而存在明显的酸腐蚀现象,需选用防腐蚀风机。(3)风机布置在C位的优点是由于吸收塔系统为负压操作,不存在系统泄漏问题,而GGH等烟气加热系统的冷端为正压运行,所以对于系统密封要求低,能够大大简化配置,节省投资;与A位相比,由于吸收塔出口烟气温度较低,风机的功耗降低约10%;C位布置的缺点是烟气大量带水而存在严重的酸腐蚀,对于风机本身的防腐蚀要求相当高。根据国外实际运行经验,该位置布置的风机使用寿命短,维护工作量大。(4)D位布置的风机能耗较低,其缺点是虽经换热烟气温度升高到80℃左右,但仍存在酸结露腐蚀问题,所以有防腐要求,同时其布置方式导致GGH冷端为负压操作,同样有防泄漏要求。目前国内脱硫工程中增压风机的布置是以安全可靠为原则,因而几乎全部采用A位布置。2离心风机的选用对于脱硫用增压风机,目前普遍采用轴流风机,早期也有部分厂家采用离心风机,但因离心风机与负荷的调控性能较差,故一般不推荐采用。轴流风机分为动叶可调式和静叶可调式两种。两种风机在目前的脱硫市场上均被接受,市场占有率约各占50%。2.1风机抗压强度较高,通过设置润滑、冷却、相互配合的风机冷水泵,将叶片磨损作为风机、液压系统工作原理在风机部分设计中的主要出现以热膨胀。请将风机作动叶可调轴流风机其主轴嵌入在轮毂内,依靠过盈配合并结合键联接传动。主轴采用两端双支撑结构,稳定性较好。同时其中间轴与主轴通过钢挠性联轴器联接,这样在有效传动的同时也能较好地吸收由于风机热态运动引起的热膨胀,保证风机运行的稳定性。此种风机的负荷是通过调节叶片角度实现的,而叶片角度的调节是通过电动执行机构控制液压油的供应来推动叶柄调节机构实现的。风机轴承的润滑与冷却则通过润滑油站供应的润滑油结合冷却风机共同作用实现。动调风机的特点是风机的调节性能好,负荷适应性强,风机效率相对较高,并且能使风机始终在较高效率点运行,具有较好的节能效果,同时动调风机的叶片为可拆卸的螺栓连接结构,在叶片磨损后可以方便地拆卸与更换,但是相对于静调风机的焊接结构其稳定性要稍差。其缺点是结构相对较为复杂,需要配置调节执行机构以及润滑油站等附属设备,增加设备成本以及维护点和维护费用,同时占地面积也较大。2.2静调风机的选择静叶可调轴流风机的轴承座和主轴嵌入在叶轮轮毂内,主轴长度较短,这样就能提高临界转速。中间轴一端通过膜片式联轴器的一半与叶轮相联,另一端与电机轴相联,在保持较好传动效果的同时能有效吸收由于风机热态运行引起的热膨胀,保证风机运行的稳定性。风机负荷调节通过控制电动执行机构调节风机的前导叶实现,不需要液压油站等液压调节机构。静调风机的特点是结构简单,设备造价较低,检修维护工作量较小,同时由于叶片直接焊接在叶轮上,其稳定性较动调风机的螺栓连接结构好,但是其拆卸与维护则不便。静调风机的另一个突出优点是其压力系数较高,在达到相同出力的前提下,静调风机可以采用较动调风机低一挡的转速,而其叶轮直径与动调风机相同,所以静调风机的叶轮线速度要低于动调风机,而风机叶轮的磨损与其线速度以及烟气流速的合成速度相关,所以静调风机的磨损性好于动调风机。静调风机缺点是调节特性以及风机效率相对于动调风机来说较低,调节灵敏度较低,在风机前导叶全开至60%开度时,风机的流量变化极小。所以,在具体采用那一类轴流风机时应综合考虑场地、负荷的稳定性、一次投资以及运行维护成本等各方面因素。动调与静调风机目前在国内市场均有较好的应用,尽管静调风机以其低成本、低维护费用在国内仍受到青睐,对于中型以上规模机组,脱硫系统选用静调风机的比例也不小,但毕竟动调风机具有快速调节以及高效节能的优势,在倡导节能环保的政策导向下,动调风机应更具发展前景。3结构型式的对比在增压风机选型时应充分考虑各种裕量。国家发改委2004年颁布的《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》规定,增压风机选型时需要考虑10%的风量裕量、不低于10℃的温度裕量以及20%的压力裕量。对于配套有GGH的烟气脱硫工程,根据国内的实际运行情况,已发现有多个电厂出现了脱硫系统运行压力损失远大于设计值的情况,分析原因可能有:(1)除雾器结构型式选择欠合理或除雾器冲洗功能未完全发挥作用;(2)GGH的冲洗设计功能欠合理或冲洗功能未完全发挥作用。上述两因素综合作用的结果是洁净烟气中携带的石膏浆液在GGH的密封表面结垢,引起系统阻力升高,所以,为配有GGH的脱硫系统选增压风机时,除了要优化对除雾器和GGH的冲洗系统设计,并提高冲洗装置的可靠性外,增压风机设计的压力裕量应充分考虑到上述因素。风机在正常运行过程中其流量、温度裕量已经足够,所以在选择风机时应优先保证其压力裕量。A位布置的方式对于风机本身的要求相对较低,但是由于脱硫系统与主机隔绝,在系统停运时,如果入口挡板关闭不严或者塔内水汽经过GGH进入风机,均可能出现脱硫风机本体处的酸冷凝,导致对风机本体及其附属设备的腐蚀,所以在脱硫增压风机选型时应该考虑提高风机叶片等主要部件、密封围带、风机出口膨胀节、动叶调节执行机构等部件的耐酸腐蚀性。鉴于风机在低负荷状态下运行或者启动阶段的低负荷状态下可能出现失速喘振现象,在风机选型时应根据主机的最低运行负荷与风机理论失速线作比较,如有必要可以在进气箱和扩压器之间装设旁通烟道,风机接近喘振点运行时打开旁通烟道上的挡板门使其有效地避免进入喘振区。4风机运行时的注意事项风机安装过程中应该注意如下事项:(1)必须在风机专业技术人员的现场指导下严格按照有关规定进行;(2)风机叶片角度必须保证统一;(3)目前脱硫用增压风机一般都是通过中间轴连接电机轴承和风机主轴,所以在安装联轴器时必须保证其同心度,任何一点的偏差都可能导致风机的振动超标;(4)由于风机运行时处于热态,所以在风机轴承的膜式联轴器安装时必须保证其膨胀余量,一般要求不小于5mm;(5)振动测量装置的安装必须严格按照说明书进行,目前风机的振动测量装置一般为水平振动和垂直振动两点,两点的测量仪为不同型产品,在安装时必须注意区分,同时振动仪作为精密仪表,其信号线必须屏蔽以避免出现干扰。另外,振动传感器就地布置部分应有相应的防雨措施;(6)风机轴承冷却方式可以是油冷或风冷,为避免运输过程中异物进入风机内部,风机风道一般在出厂时用钢板封闭,因此,应注意在安装时要拆除盖板,确保风道的畅通;如果采用油冷,则润滑油流量、压力等均应该严格按照使用说明书进行调整,压力过大可能出现管路沿程漏油,压力过低或者润滑油流量过小可能出现润滑效果欠佳从而导致轴承温度升高、风机振动增大等,影响风机的稳定运行;(7)油站以及润滑油管路在安装过程中必须注意保护,避免在风机运行过程中出现漏油现象。5风机部分情况每一个脱硫工程所配增压风机的启动,尤其是第一次启动应该严格按照事先制定的脱硫工程调试大纲、调试措施执行,同时在启动前作好事故预案,明确事故保护措施。风机启动前应检查确认:(1)风机内部无异物;(2)所有人孔门已经关闭;(3)风机的轴承润滑冷却系统(包括冷却风机和润滑油站等)工作正常;(4)风机的进出口挡板门工作正常并能顺利实现远程自动控制;(5)风机的保护系统已经投入并工作正常;(6)确认6kV高压控制柜等所有相关电气设施工作正常;(7)确认现场事故按钮工作正常;(8)风机负荷调节装置工作正常;(9)风机出口的压力、温度以及风机内部轴承的温度、振动等所有仪表工作正常;(10)脱硫系统及主机具备风机的通烟条件。风机运