火電廠大機組鍋爐引風(fēng)機選型的探討

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

2、型1 風(fēng)機選型中主要考慮的幾個問題1.1 風(fēng)機的耐磨性 1!引風(fēng)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(fēng)機的耐磨性是選擇引風(fēng)機的關(guān)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(fēng)機葉輪的磨損與轉(zhuǎn)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(fēng)機的轉(zhuǎn)速最高,一般比靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機和離心風(fēng)機的轉(zhuǎn)速高一級,因而其耐磨性最差。離心風(fēng)機轉(zhuǎn)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(fēng)機轉(zhuǎn)速高于離心風(fēng)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(fēng)機和離心風(fēng)機之間。靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)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(fēng)機的所有部件中,最容易磨損的是后導(dǎo)葉(不是動葉),而后導(dǎo)葉又設(shè)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(fēng)機上。1.2 風(fēng)機的高效率范圍圖1、圖2分別是動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機和靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機的典型特性曲線。從圖1可以看出,動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)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(shè)計點(T、B點)與最大連續(xù)工況點(100%MCR點)同時落在風(fēng)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(fēng)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(dǎo)葉的大開度位置。這樣,以靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機選型,要滿足鍋爐設(shè)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(fēng)機相比,變工況運行效率下降較快,風(fēng)機運行的平均效率低于動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機。大機組鍋爐使用的離心引風(fēng)機大都是雙吸離心風(fēng)機,它采用入口導(dǎo)葉加雙速電機的調(diào)節(jié)運行方式,如圖3所示。當(dāng)鍋爐負(fù)荷低時采用低速檔,鍋爐負(fù)荷高時采用高速檔,使風(fēng)機在低負(fù)荷時有一個較高的效率,但負(fù)荷過低時,效率下降也很明顯。所以,以此3種型

5、式風(fēng)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(fēng)機為最佳,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機次之,雙吸離心風(fēng)機較差。1.3 風(fēng)機的調(diào)節(jié)特性及變工況的適應(yīng)性從圖1、2、3可以看出,這3種風(fēng)機能達(dá)到的最高效率相差不大,但低負(fù)荷時,它們的效率相差卻很大,這與風(fēng)機本身的性能和調(diào)節(jié)方式有關(guān)。離心風(fēng)機和靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機都是采用入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié),但離心風(fēng)機只能采用向著風(fēng)量、風(fēng)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(fēng)機,不僅能減少性能參數(shù),而且借助于入口導(dǎo)流器在一定范圍內(nèi)的反方向調(diào)節(jié)所獲得的負(fù)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(jìn)30 電 力 建 設(shè) 2000年第1期1.4 風(fēng)機的使用維護(hù)

6、及其可靠性離心風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡單、運動部件少、易于維護(hù)、運行可靠,在我國有比較成熟的運行和維護(hù)經(jīng)驗。但隨著機組單機容量的增加,離心風(fēng)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(fēng)機損壞的事故時有發(fā)生,因而離心風(fēng)機運行的可靠性有所下降。近幾年由于軸流風(fēng)機的高效性和調(diào)節(jié)特性引起了人們的關(guān)注,很多風(fēng)機生產(chǎn)廠家對它們的可靠性作了廣泛的研究和改進(jìn),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(fēng)機,其可靠性已得到了實踐證明。在檢修維護(hù)方面,由于動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機增加了一套復(fù)雜的高速旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)機構(gòu)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(fēng)機和離心風(fēng)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(fēng)機檢修工藝又比離心風(fēng)機的要求高。1.5 設(shè)備投資從設(shè)備投資來看,動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機較高,離心風(fēng)機次之,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機相對便宜。據(jù)某廠提供的報價單表明,300MW機組配套風(fēng)機,動葉調(diào)節(jié)圖1動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機的典型特性曲線進(jìn)口導(dǎo)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(fēng)機的典型特性曲線軸流風(fēng)機約為120萬元,雙吸離心風(fēng)機約為110萬元,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機約為70萬元。據(jù)資料介紹,雙吸離心風(fēng)機所配套的雙速電動機價格比動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)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(fēng)機設(shè)備投資最多,動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機次之,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機最便宜。1.6 年耗電量

8、關(guān)于年耗電量,可以1臺300MW機組配套引風(fēng)機為例進(jìn)行分析比較,這里列出了3種類型的風(fēng)機,其運行效率及耗電量見表1、2。圖3 離心風(fēng)機的典型特性曲線(1)動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機,型號:ASN-2800/1600,TB點效率 =79.3%,轉(zhuǎn)速n=990r/min,電動機功率N=1700kW。(2)靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機,型號:AN-28/V13+4,TB點效率 =82.8%,轉(zhuǎn)速n=740r/min,電動機功率N=1600kW。(3)雙速離心風(fēng)機,型號:Y5-2#56No32F,TB點效率 =81.5%,轉(zhuǎn)速n=580/480r/min,電動機功率N=2000/1000kW,負(fù)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(fēng)機年耗電最少,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機次之,離心風(fēng)機耗電最多。1.7 綜合經(jīng)濟比較行風(fēng)機的選型計算。同時,還能改變?nèi)~輪的進(jìn)氣條件,提高風(fēng)機的性能,所以靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機的性能優(yōu)于離心風(fēng)機。動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)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(gòu)等帶動動葉在運轉(zhuǎn)過程中改變?nèi)~片的安裝角,以獲得風(fēng)機流量和壓力的變化。由于動葉安裝角改變,使得該風(fēng)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(fēng)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(yīng)性比離心風(fēng)機和靜葉調(diào)節(jié)2000年第1期 電 力 建 設(shè)種類型風(fēng)機進(jìn)行了綜合經(jīng)

10、濟比較,結(jié)果列于表3中。從表3可以看出,離心風(fēng)機的一次性投資(只考慮風(fēng)機和電動機的投資)最多(183萬元),動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機次之(162.8萬元),靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機最便宜(122.3萬元);離心風(fēng)機的耗電費用最多,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機次之,動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機最少。表1 各種負(fù)荷下引風(fēng)機的運行效率及功率風(fēng)機類型效率和功率負(fù)荷/%風(fēng)機類型動葉調(diào)節(jié)靜葉調(diào)節(jié)離心風(fēng)機31表3 3種類型風(fēng)機的綜合經(jīng)濟比較風(fēng)機購置費用12375115差價基準(zhǔn)-48-8年耗電費用174.9/基準(zhǔn)167.3差價2 結(jié)束語通過上述分析可知,離心風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡單、耐磨性好、運行技術(shù)成熟,但其調(diào)節(jié)特性差、設(shè)備投資大、年耗電量多,選此類型引風(fēng)機

11、投資較大;動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)特性好、年耗電量少,但其設(shè)備投資大,且耐磨性差,不適合做引風(fēng)機;靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡單、造價低、調(diào)節(jié)特性與動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機相比相差不大、年耗電量也不多,選此類型引風(fēng)機有明顯的優(yōu)勢,另外,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機對煙氣含量要求不太嚴(yán)格,檢修維護(hù)費用較低。根據(jù)我國目前引風(fēng)機和電除塵器的設(shè)計、制造、運行、維護(hù)和檢修情況,推薦300MW機組引風(fēng)機采用靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)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(fēng)機效率/%功率/kW注:風(fēng)機軸功率是按引風(fēng)機有效功率與鍋爐負(fù)荷的三次方成正比關(guān)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(fēng)機的運行效率

12、而得。表2 3種類型風(fēng)機年耗電量比較風(fēng)機類型動葉調(diào)節(jié)(/%)靜葉調(diào)節(jié)(/%)離心風(fēng)機(/%)年耗電量/(kW h)年耗電費用/元差價/元基準(zhǔn)3 參考文獻(xiàn)機技術(shù),1998(2)注:電費按0.3元/(kW h)計算。(上接第28頁)(1)當(dāng)設(shè)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(shè)備用電動泵時,在啟動汽源滿足要求的條件下,采用汽泵進(jìn)行機組啟動。國內(nèi)部分電廠采用汽動泵進(jìn)行機組啟動已有相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗。(3)可設(shè)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(yīng)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(shè)備費低60%以上,廠用電系統(tǒng)也可以大為簡化。從長遠(yuǎn)發(fā)展的觀點出發(fā),300,600MW機組,設(shè)置100%全容量汽泵,不設(shè)電動泵或只設(shè)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(jìn)機組中,在投標(biāo)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(jìn)行試點工作。5 結(jié)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?zé)嵯到y(tǒng)及發(fā)電機