火電廠大機組鍋爐引風機選型的探討

1、2000年第1期 電 力 建 設 29設計技術火電廠大機組鍋爐引風機選型的探討InquireintoModelSelectionofBoilerInducedFansforLargeUnitsinThermalPowerPlants吳興偉(沈陽電力高等?？茖W校,沈陽市,110036)摘 要 從風機的耐磨性、高效率范圍、調(diào)節(jié)特性、使用維護、可靠性、設備投資、年耗電量等方面分析比較了動葉調(diào)節(jié)軸流風機、靜葉調(diào)節(jié)(子午加速)軸流風機及雙吸離心風機各自的特點,提出了靜葉調(diào)節(jié)軸流風機是300MW機組引風機的最佳選擇的觀點。關鍵詞 大機組 引風機 動葉調(diào)節(jié)軸流風機 靜葉調(diào)節(jié)(子午加速)軸流風機 離心風機 選

2、型1 風機選型中主要考慮的幾個問題1.1 風機的耐磨性 1!引風機輸送的介質(zhì)系溫度較高的含煙氣體,其耐磨性能的好壞將直接影響機組的安全運行。因此,風機的耐磨性是選擇引風機的關鍵。我國發(fā)電廠煙氣含塵體積質(zhì)量普遍在4001000mg/m。在這一范圍內(nèi),風機葉輪的磨損與轉速的平方成正比(即與煙氣沖刷葉輪速度的3.5次方成正比)。在相同的參數(shù)條件下,動葉調(diào)節(jié)軸流風機的轉速最高,一般比靜葉調(diào)節(jié)軸流風機和離心風機的轉速高一級,因而其耐磨性最差。離心風機轉速低,葉片為板式,且表面可實行噴涂或堆焊耐磨層等防磨措施,因而耐磨性最好。靜葉調(diào)節(jié)軸流風機轉速高于離心風機,葉片為板式,表面也可實行噴涂或堆焊耐磨層等防磨

3、措施,其耐磨性介于動葉調(diào)節(jié)軸流風機和離心風機之間。靜葉調(diào)節(jié)軸流風機的動葉片可以在同一個輪轂上通過簡單的方法更換45次,葉輪組的使用壽命也很長。另外,由于靜葉調(diào)節(jié)軸流風機的所有部件中,最容易磨損的是后導葉(不是動葉),而后導葉又設計成可拆卸式的,用螺栓聯(lián)接在擴散器上,如果發(fā)現(xiàn)磨損,即使在運行中也可以抽出來檢查或更換,因而非常適合于使用條件惡劣的鍋爐引風機上。1.2 風機的高效率范圍圖1、圖2分別是動葉調(diào)節(jié)軸流風機和靜葉調(diào)節(jié)軸流風機的典型特性曲線。從圖1可以看出,動葉調(diào)節(jié)軸流風機的等效率曲線近似一橢圓,其長軸方: 2!3向與鍋爐阻力線接近平行,最高效率區(qū)域位置適中且范圍較寬,可調(diào)節(jié)范圍較大。在選型

4、時,它有可能使鍋爐設計點(T、B點)與最大連續(xù)工況點(100%MCR點)同時落在風機的高效區(qū)域內(nèi)。從圖2可以看出,靜葉調(diào)節(jié)軸流風機的等效率線近似一圓形,其高效率區(qū)域靠近曲線上部導葉的大開度位置。這樣,以靜葉調(diào)節(jié)軸流風機選型,要滿足鍋爐設計點和100%MCR點同時落在高效區(qū)較難辦到。與動葉調(diào)節(jié)軸流風機相比,變工況運行效率下降較快,風機運行的平均效率低于動葉調(diào)節(jié)軸流風機。大機組鍋爐使用的離心引風機大都是雙吸離心風機,它采用入口導葉加雙速電機的調(diào)節(jié)運行方式,如圖3所示。當鍋爐負荷低時采用低速檔,鍋爐負荷高時采用高速檔,使風機在低負荷時有一個較高的效率,但負荷過低時,效率下降也很明顯。所以,以此3種型

5、式風機的特性來分析,從運行的平均效率的角度看,動葉調(diào)節(jié)軸流風機為最佳,靜葉調(diào)節(jié)軸流風機次之,雙吸離心風機較差。1.3 風機的調(diào)節(jié)特性及變工況的適應性從圖1、2、3可以看出,這3種風機能達到的最高效率相差不大,但低負荷時,它們的效率相差卻很大,這與風機本身的性能和調(diào)節(jié)方式有關。離心風機和靜葉調(diào)節(jié)軸流風機都是采用入口導流器調(diào)節(jié),但離心風機只能采用向著風量、風壓減少的單方向調(diào)節(jié),即產(chǎn)生正旋繞;而靜葉調(diào)節(jié)軸流風機,不僅能減少性能參數(shù),而且借助于入口導流器在一定范圍內(nèi)的反方向調(diào)節(jié)所獲得的負旋繞也能增加性能參數(shù),這樣就可以利用比最大值稍低的參數(shù)進30 電 力 建 設 2000年第1期1.4 風機的使用維護

6、及其可靠性離心風機結構簡單、運動部件少、易于維護、運行可靠,在我國有比較成熟的運行和維護經(jīng)驗。但隨著機組單機容量的增加,離心風機的尺寸增大,葉輪材料的強度受到影響,因焊接問題引起的葉片斷裂或風機損壞的事故時有發(fā)生,因而離心風機運行的可靠性有所下降。近幾年由于軸流風機的高效性和調(diào)節(jié)特性引起了人們的關注,很多風機生產(chǎn)廠家對它們的可靠性作了廣泛的研究和改進,已經(jīng)有了很大程度的提高。目前國內(nèi)有很多電廠采用了軸流風機,其可靠性已得到了實踐證明。在檢修維護方面,由于動葉調(diào)節(jié)軸流風機增加了一套復雜的高速旋轉的調(diào)節(jié)機構和液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng),其檢修工作量比靜葉調(diào)節(jié)軸流風機和離心風機要大,檢修工藝要求也比后兩者高,而靜

7、葉調(diào)節(jié)軸流風機檢修工藝又比離心風機的要求高。1.5 設備投資從設備投資來看,動葉調(diào)節(jié)軸流風機較高,離心風機次之,靜葉調(diào)節(jié)軸流風機相對便宜。據(jù)某廠提供的報價單表明,300MW機組配套風機,動葉調(diào)節(jié)圖1動葉調(diào)節(jié)軸流風機的典型特性曲線進口導葉調(diào)節(jié)位置以()表示,效率 以%表示,下同。圖2 靜葉調(diào)節(jié)軸流風機的典型特性曲線軸流風機約為120萬元,雙吸離心風機約為110萬元,靜葉調(diào)節(jié)軸流風機約為70萬元。據(jù)資料介紹,雙吸離心風機所配套的雙速電動機價格比動葉調(diào)節(jié)軸流風機所配套的價格高80%左右。所以,如果包括電動機在內(nèi),雙吸離心風機設備投資最多,動葉調(diào)節(jié)軸流風機次之,靜葉調(diào)節(jié)軸流風機最便宜。1.6 年耗電量

8、關于年耗電量,可以1臺300MW機組配套引風機為例進行分析比較,這里列出了3種類型的風機,其運行效率及耗電量見表1、2。圖3 離心風機的典型特性曲線(1)動葉調(diào)節(jié)軸流風機,型號:ASN-2800/1600,TB點效率 =79.3%,轉速n=990r/min,電動機功率N=1700kW。(2)靜葉調(diào)節(jié)軸流風機,型號:AN-28/V13+4,TB點效率 =82.8%,轉速n=740r/min,電動機功率N=1600kW。(3)雙速離心風機,型號:Y5-2#56No32F,TB點效率 =81.5%,轉速n=580/480r/min,電動機功率N=2000/1000kW,負荷為80%時在低速檔。從表2

9、可以看出,動葉調(diào)節(jié)軸流風機年耗電最少,靜葉調(diào)節(jié)軸流風機次之,離心風機耗電最多。1.7 綜合經(jīng)濟比較行風機的選型計算。同時,還能改變?nèi)~輪的進氣條件,提高風機的性能,所以靜葉調(diào)節(jié)軸流風機的性能優(yōu)于離心風機。動葉調(diào)節(jié)軸流風機通過液壓調(diào)節(jié)油站、調(diào)節(jié)臂、液壓缸及葉片調(diào)節(jié)機構等帶動動葉在運轉過程中改變?nèi)~片的安裝角,以獲得風機流量和壓力的變化。由于動葉安裝角改變,使得該風機沖擊損失較小、效率較高,并且具有調(diào)節(jié)幅度深和非常寬廣的調(diào)節(jié)范圍,因此動葉調(diào)節(jié)軸流風機可在很大變工況下(特別是在阻力很小時)保持較高的效率,其調(diào)節(jié)特性和變工況的適應性比離心風機和靜葉調(diào)節(jié)2000年第1期 電 力 建 設種類型風機進行了綜合經(jīng)

10、濟比較,結果列于表3中。從表3可以看出,離心風機的一次性投資(只考慮風機和電動機的投資)最多(183萬元),動葉調(diào)節(jié)軸流風機次之(162.8萬元),靜葉調(diào)節(jié)軸流風機最便宜(122.3萬元);離心風機的耗電費用最多,靜葉調(diào)節(jié)軸流風機次之,動葉調(diào)節(jié)軸流風機最少。表1 各種負荷下引風機的運行效率及功率風機類型效率和功率負荷/%風機類型動葉調(diào)節(jié)靜葉調(diào)節(jié)離心風機31表3 3種類型風機的綜合經(jīng)濟比較風機購置費用12375115差價基準-48-82 結束語通過上述分析可知,離心風機結構簡單、耐磨性好、運行技術成熟,但其調(diào)節(jié)特性差、設備投資大、年耗電量多,選此類型引風機投資較大;動葉調(diào)節(jié)軸流風機結構緊湊、調(diào)節(jié)

11、特性好、年耗電量少,但其設備投資大,且耐磨性差,不適合做引風機;靜葉調(diào)節(jié)軸流風機結構簡單、造價低、調(diào)節(jié)特性與動葉調(diào)節(jié)軸流風機相比相差不大、年耗電量也不多,選此類型引風機有明顯的優(yōu)勢,另外,靜葉調(diào)節(jié)軸流風機對煙氣含量要求不太嚴格,檢修維護費用較低。根據(jù)我國目前引風機和電除塵器的設計、制造、運行、維護和檢修情況,推薦300MW機組引風機采用靜葉調(diào)節(jié)軸流風機。動葉調(diào)節(jié)效率/%功率/kW靜葉調(diào)節(jié)效率/%功率/kW離心風機效率/%功率/kW注:風機軸功率是按引風機有效功率與鍋爐負荷的三次方成正比關系(忽略其他因素的影響),然后利用有效功率除以該工況下風機的運行效率而得。表2 3種類型風機年耗電量比較風機

12、類型動葉調(diào)節(jié)(/%)靜葉調(diào)節(jié)(/%)離心風機(/%)年耗電量/(kW h)年耗電費用/元差價/元基準3 參考文獻機技術,1998(2)2 任嘉謀.電廠鍋爐風機選型的探討.風機技術,1995(6)注:電費按0.3元/(kW h)計算。(上接第28頁)(1)當設有電動泵時,采用電動泵啟動機組,此時備用電動泵兼作啟動功能。(2)不設備用電動泵時,在啟動汽源滿足要求的條件下,采用汽泵進行機組啟動。國內(nèi)部分電廠采用汽動泵進行機組啟動已有相當?shù)慕?jīng)驗。(3)可設置低揚程、低流量的啟動給水泵滿足機組啟動的要求。如300MW機組,電動泵的相應出力約為300t/h,揚程約10MPa,電動機容量為1200kW。此時電動泵組的設備費低60%以上,廠用電系統(tǒng)也可以大為簡化。從長遠發(fā)展的觀點出發(fā),300,600MW機組,設置100%全容量汽泵,不設電動泵或只設滿足機組啟動功能要求的啟動電動泵是給水泵配置的發(fā)展趨勢。在成套引進機組中,在投標商有上述成功經(jīng)驗的前提下,建議積極采納。對國產(chǎn)300MW機組可視條件進行試點工作。5 結束語5.1 300MW機組,建議積極推廣采用全容量汽泵的方案。5.2 300MW級機組,在下列條件下宜配置3#50%電調(diào)泵方案:汽機本體回熱系統(tǒng)及發(fā)電機