华能沁北电厂增压风机入口负压设定值对机组节能运行的影响

吴伟，程世军，王东振

(华能沁北发电有限责任公司，河南省济源市 454662)

0 引言

火力发电厂生产工艺环节多，节能降耗的潜力巨大，目前发电厂节能降耗技术已经逐渐成熟，如少油点火技术、采用变频电机运行技术以及采用超临界等高参数运行技术等［1］。近年来随着烟气脱硫系统的投入运行，在生产过程中通过运行调整也可以明显达到节能降耗的目的，特别是设置了增压风机的脱硫系统在与主机引风机协调运行上还是有潜力可以发掘的［2-9］。这种工艺系统在脱硫系统正常运行过程中，需要控制增压风机入口负压或引风机出口压力来满足生产的正常需求。但增压风机入口负压的控制数值各厂或各脱硫公司均不尽相同，大部分厂家或公司基本上都设定在－200 Pa左右，因此造成了脱硫增压风机和机组引风机电功率的浪费。本文尝试在机组运行时保持锅炉炉膛负压不变的情况下，通过改变增压风机入口负压设定值，研究增压风机和引风机消耗的总电功率的变化趋势，为火电厂脱硫系统的节能降耗工作积累经验，并为电厂集控人员运行调整指明方向。

1 试验项目背景

华能沁北电厂一、二期工程共装设4台超临界机组(4×600 MW)，每台锅炉最大连续蒸发量为1 900 t/h。一期2×600 MW超临界燃煤机组于2004年底全部投产，二期2×600 MW超临界燃煤机组于2007年底全部投产并同步投运脱硫装置，同时对一期机组进行改造安装脱硫设施。该电厂脱硫岛采用设计－采购－施工(engineer-procure-construct，EPC)总包方式建设，于2007年底至2008年初陆续完成调试以及性能考核试验工作。该电厂烟气脱硫工程，采用石灰石－石膏湿法、一炉一塔脱硫装置。从锅炉引风机后的总烟道上引出的烟气，通过增压风机升压接入烟气－烟气换热器降温，然后再进入吸收塔，在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，再接入主体发电工程的烟道经烟囱排入大气。在主体发电工程烟道上设置旁路挡板门，当锅炉启动、进入烟气脱硫装置(flue gas desulfurization，FGD)的烟气超温或小于FGD最低负荷或FGD装置故障停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。

2 增压风机入口负压定值与风机耗功关系试验

华能沁北电厂一、二期工程2台引风机并列运行并和增压风机串联运行，共同建立炉膛负压，克服炉膛、烟风系统、电除尘器和脱硫烟气系统的阻力并将锅炉燃烧产生的烟气排向大气。由于引风机、增压风机各工况下的效率存在差异，引风机和增压风机相同流量和总压头下如改变引风机和增压风机的升压比，则引风机和增压风机总的功耗可能存在差异。为验证该差异的存在并为风机的节能运行提供依据，特进行本项试验。

2.1 试验方案

在脱硫系统正常运行条件下，炉膛负压设定值和机组负荷固定，通过改变增压风机入口负压设定值，记录不同设定值下的增压风机和引风机所消耗的电功率，并通过数据分析二者之和与增压风机入口负压设定值的关系，摸索出节能运行的最佳方案。同时为检验不同负荷下的工况是否存在差别，试验选取300～600 MW多个工况点进行。

2.2 试验条件

(1)脱硫系统在旁路挡板关闭和增压风机动叶调节投入自动控制工况下运行。

(2)锅炉空气预热器和烟气换热器(gas gas heater，GGH)差压在正常值范围内，因2号机组刚进行过检修，因此选择2号机组进行该试验。

(3)锅炉炉膛压力设定值为－100 Pa，采集机组在350、400、500、600 MW各工况下，并且增压风机入口压力设定为100、50、0、－50、－100、－150、－200、－250、－300、－350、－400 Pa时的试验数据。

2.3 试验数据

(1)350、400、500、600 MW负荷下增压风机入口负压设定值与功率关系曲线如图1所示。

图1350 、400、500、600 MW负荷下增压风机入口负压设定值与功率关系曲线Fig.1Relation curves of entrance negative pressure of booster fan and power under 350，400，500，600 MW load

(2)不同负荷下增压风机入口负压设定值与各风机功率的汇总曲线如图2所示。

图2 不同负荷下增压风机入口负压设定值与各风机功率的汇总曲线Fig.2Relation curves of entrance negative pressure of booster fan and power under different load

2.4 试验结论

(1)从综合汇总曲线来看，在试验压力范围内不同机组负荷下引风机和增压风机总功率消耗均随增压风机入口压力增大而降低。

(2)为达到节能运行的目的，可试探提高增压风机入口压力设定值。但提高增压风机入口压力设定值会使引风机工作点在流量－扬程曲线上上移，过于增大可能进入失速区。今后可采取循序渐进试探性增大增压风机入口压力的方法，达到引风机和增压风机节能运行的目的。

3 引风机和增压风机运行总功耗随增压风机入口压力升高降低的原因

由于烟气的可压缩性强，随着增压风机入口烟气压力的增大，在引风机和增压风机总的压升相同时(相同的锅炉烟气流量引风机入口压力和增压风机出口压力相同)引风机的压出侧、引风机至增压风机入口烟道、增压风机吸入侧烟气的比容降低。将烟气视为理想气体，根据理想气体状态方程来计算。另外标准烟气的压力、温度分别为101 kPa、0℃。比容可按下式计算:

式中:v为标准状态下烟气比容;p=101 kPa;p'为实际烟气的绝对压力;t'为实际烟气的温度。

因此由于实际烟气绝对压力的升高造成比容降低，相同的烟气流量烟气的流速降低。上述区域烟气流速降低使引风机和增压风机的运行效率相对增大，同时烟道的运行阻力降低，因此引风机和增压风机总的功率消耗相对降低。

4 结语

本文通过在正常生产中根据运行参数的调整发掘机组的节能降耗潜力，希望能为电力生产人员提供一些启示和思路，但在实际工作中还要考虑到机组运行经济性和安全性的统一。

致谢

在实验过程和论文编写过程中得到了相关专家热心的帮助和沁北电厂运行人员的鼎力支持，在此表示诚挚感谢。

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(编辑:马晓华)