某燃煤电厂增设增压风机旁路研究

姬海宏，李 晶，官庆祥，魏笑峰，楼 涛

（华电电力科学研究院，浙江 杭州 310030）

0 引言

某燃煤电厂600MW机组配置SG1910/25.4-M006/007型超临界直流炉，每台锅炉配制两台AN33e6（V19-1°）型静叶可调引风机，尾部配置石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统，脱硫系统采用AP1-47/22型动叶可调轴流式增压风机，不设置GGH。

该厂位于福州市，属于国家“十二五”大气污染防治规划重点区域[1]，为了满足日益严格的环保要求，已取消脱硫系统的旁路烟道，脱硫系统一跃成为第四大主机，增压风机作为脱硫系统的核心设备之一，其运行的可靠性直接影响整台机组的安全运行，因此，需要对烟气系统进行优化。

1 增压风机优化思路选择

取消脱硫系统旁路后，脱硫系统成为烟气的必经之路，增压风机作为脱硫系统的主要故障点之一将影响机组的安全稳定运行。对不设置GGH的脱硫系统进行烟气系统优化主要着手于减少增压风机故障。其主要方案如下：

（1）保留增压风机，增设增压风机旁路。

脱硫系统取消旁路后，当增压风机出现故障时，可适当降低负荷，通过挡板门的切换实现“不停主机、隔离检修增压风机”。可减少由于增压风机故障导致的停机和启机损失。

另外，在适当的负荷下运行时，通过旁路隔离增压风机，靠引风机克服系统阻力，减少增压风机能耗。

（2）“引风机与增压风机合并”。

增压风机与引风机合并布置（简称引增合一），减少了相关的控制系统。改造后烟气从除尘器出口经引风机直接到吸收塔，经GGH（气气换热器）换热后至烟囱排放，工艺流程顺畅[2]。

按新标准要求，2014年7月以后该燃煤电厂要求SO2排放浓度小于50mg/Nm3、烟尘排放浓度小于20mg/Nm3[3]。为使污染物达标排放，该厂可能需进行多项环保改造，将影响引风机增容的选型。

另外，“引—增合一”需要对引风机进行改造，其改造费用远高于增设增压风机旁路的费用，并且改造时间较长。

因此，增压风机增设旁路烟道改造无论是在日常运行检修上，还是在安全上、经济性上都具有较大的优势和意义。因此，该厂烟气系统优化优先考虑增设增压风机旁路方案。

2 风机运行现状及增压风机隔离运行负荷估算

2.1 引风机

根据测试结果，引风机运行参数见表1。

表1 引风机测试结果

2.2 增压风机

根据测试结果，增压风机运行参数见表2。

表2 增压风机测试结果

从引风机和增压风机运行情况可以看出，A、B两台引风机满负荷运行全压为4314Pa和4403Pa，平均4358Pa，其设计BMCR工况下全压为5354Pa。可见引风机尚有1000Pa左右的裕量；增压风机在接近满负荷条件下压力为1312Pa左右；显然机组满负荷运行条件下，仍需运行增压风机。

机组75%负荷条件下运行，A、B引风机全压分别为2594Pa和2713Pa，平均2654Pa，引风机裕量为2000Pa左右，增压风机运行压力小于1000Pa。可见引风机完全可以满足隔离增压风机情况下的运行。

因此根据75%负荷下压力裕量，通过内差法估算约在525MW左右可隔离增压风机运行，但由于现场实际运行条件较理想条件恶劣，估算机组负荷在500MW以下可以满足隔离增压风机运行。增压风机增设旁路可行且效果较为明显。

3 方案介绍

改造方案如下：在现有主烟道上新增开口一个，作为新装增压风机旁路烟道的烟气引接口，并增设增压风机旁路挡板门、增压风机出口挡板门，以便于各工况之间的切换；烟道留有足够的直段以便于仪控测点的布置；吸收塔进口处烟道采用弯头接入，保证了烟道截面，且未对塔进口处气流流场产生较大影响。如图1所示。

改造方案所涉及主要设备和材料清单见表3。

4 方案实施效果

图1 该电厂增压风机旁路布置图

表3 改造设备材料

此次运行试验机组负荷从400MW开始开启增压风机旁路，并同步启动关闭增压风机程序，进入增压风机旁路运行模式，待该负荷工况下稳定运行后，以负荷上升20MW为一工况逐步增加机组负荷，考虑增压风机旁路运行的最大带载能力，试验至500MW负荷时由于引风机开始出现抢风倾向，试验终止。可见如果负荷500MW以下，增压风机可旁路运行，并可以保证机组的安全稳定运行。试验数据见表4。

表4 增加增压风机旁路后风机运行情况

5 经济效益

增压风机增加旁路带来的经济效益主要来源于节省电耗及减少机组非停带来的经济损失。由于增压风机故障引起的机组非停次数很难定量说明，这里只对节省电耗带来的经济效益进行估算。

该电厂优化机组近3年负荷情况见表5。

表5 该厂优化机组3年负荷情况

从表中可以看出，3年平均负荷率为76.12%，相对600MW机组在456MW下运行。

根据统计情况对400MW及450MW机组进行了开增压风机旁路和关增压风机旁路电流对比试验，试验结果见表6。

表6 开关增压风机旁路风机运行情况对比 A

机组负荷400MW时，相对增压风机运行，旁路运行时三台风机总电流下降了133A，由于电压等级为6kV，该负荷下功率因数为0.84计算，电机效率为96%，根据功率计算公式计算则节约为1209kW。

同上，机组负荷450MW相对增压风机运行，旁路运行时三台风机总电流下降了123A，则电耗下降了约1118kW。

根据统计3年平均负荷在456MW，由于现场较难调节正合适的负荷，按450MW计算，停运增压风机按每小时节电1118kW，该厂上网电价为0.45元/kWh，每小时可减少电价成本503元。3年平均每年运行6646h，每年平均节约成本约334万元。

6 结语

根据现行国家政策，脱硫系统取消旁路后可采用增加增压风机旁路或“引-增合一”的办法来减少故障点，从而保证机组的安全稳定运行。

根据电厂执行的排放标准、投资费用以及施工工期等实际情况，最终确定采用增加增压风机旁路的方案来实现减少故障点、经济运行以及增压风机隔离检修。

通过详细论证，引风机具有较大裕量能够满足较长时间的隔离增压风机安全稳定运行。

增设增压风机旁路，可以消除增压风机故障造成的主机安全运行隐患，并且在一定负荷运行时具有较高的节能效果和经济效益。

[1]环发（2012）130号关于印发《重点区域大气污染防治“十二五”规划》的通知[Z].

[2]戴航丹，罗志浩，柳卫荣，等.取消FGD旁路档板后提高发电机组运行可靠性的探讨[J]浙江电力，2013，39（7）：46～48.

[3]GB13223-2011，火电厂大气污染排放标准[S].