大型火电机组引风机配置模式及经济性分析
大型火电机组引风机配置模式及经济性分析2013/8/1 16:46:04 供稿：传动网 打印火电燃煤机组也纷纷上马脱硝.除尘技术改造工程对相应的设备如空预器、引风机等的技术改造要求也迫在眉睫。一、背景概述氮氧化物及烟尘作为燃煤电厂的主要污染物之一，在二氧化硫排放逐步得到控制后，正日益引起国家重视。2011年，环保部颁布了新标准火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)。标准要求从2012年1月1日起，新建火电机组氮氧化物排放量要达到100毫克/立方米;从2014年7月1日起，除特殊机组排放量要求达到200毫克/立方米外，其余也均要求达到100毫克/立方米。为了贯彻中华人民共和国大气污染防治法，改善大气环境质量，建设可持续发展型经济，新建火电燃煤机组已全部要求同步建设脱硝工程，现役火电燃煤机组也纷纷上马脱硝.除尘技术改造工程对相应的设备如空预器、引风机等的技术改造要求也迫在眉睫。同时，伴随着脱硝改造，各大电厂也在积极推进除尘改造、加装低温省煤器、二次脱硫改造等，风烟系统阻力不断提高，在此背景下，如何配备引风机，是我们非常关注的一个课题。目前仅考虑脱硝阻力及原引风阻力，引风机设计全压在5500-6500Pa左右;考虑脱硝阻力、原引风阻力、脱硫系统阻力，引风机设计全压在8000-10500Pa左右;若再加上除尘改造，部分电厂引风机设计全压甚至达到12000Pa。二、改造方案据2012年度不完全统计，300MW以上大型火电机组改造及明确计划改造的已有96家电厂337台机组共674台风机，除少数进口机组由于原离心引风机附近空间位置不够，仍坚持采用离心风机外，大型火电机组联合风机一般采用动调与静调，静调略占优势。根据统计情况来看，大型火电机组若只是脱硝+引风，多采用静调风机。若采用脱硝+引风+脱硫即所谓“三合一”的联合风机则有不同的配置模式。300MW等级机组由于流量小，全压大，比转速小，联合风机参数一般超出静调的选型范围，多采用动调;600MW等级机组联合风机静调与动调平分秋色;1000MW等级机组联合风机多采用静叶可调+调速模式，也有少部分采用动调。在提倡节能减排的大环境下，单纯的离心、静调风机由于高效区窄，低负荷运行效率低，显然不能代表最先进的生产力，目前市场上大型机组引风机配备型式一般为动调或静调+调速。离心风机高效区呈椭圆状，短轴与系统阻力特性曲线几乎平行，高效区窄节流损失较大，低负荷运行效率低，在50%负荷运行时效率在30-40%;静调风机高效区几乎呈圆状，高效区范围一般，低负荷运行效率比离心高，比动调低，在50%负荷运行时效率约在50-60%左右;静调+调速可使风机在几乎所有负荷都保持在80%以上的工作效率。动调风机高效区呈椭圆状，长轴与系统阻力特性曲线几乎平行，高效区宽，低负荷运行效率相对较高，在50%负荷运行时效率仍有60-65%左右。三、技术对比润滑及冷却静调风机采用油脂润滑+风冷，现场清洁，无污染，冷却效果一般。动调风机油池润滑+循环油冷却冷却效果好，但国产密封件质量不稳定，现场存在油泄露的可能。耐磨性静调风机由于子午加速的特点，流道仅后端流道面积窄，不易磨损，即使磨损后也可经过补焊修复，叶轮使用寿命长。后导叶为可更换式，不停机就可进行更换。若采用调速，长期工作在中低转速下，耐磨性大大提高。动调风机相对来说，线速度大，同样转速下耐磨性不如静调，且一旦磨损效率损失较快，只有整体更换叶片。后导叶需同壳体整体更换。维护、检修静调风机叶轮、主轴承装配的更换非常方便、简单，24小时内可完成。维护成本低，每月加次油脂即可，几乎无维护费用。动调风机叶片更换、拆装至少需要48小时。主轴承装配的拆装48小时内可完成。对液压系统各零部件及密封件的质量要求较高，维护成本较静调风机高。运行效率静调风机最高效率86-87%，低负荷效率较低。加调速后，全部负荷效率基本都在80%以上。动调风机最高效率可达90%，低负荷效率相对较高，可达到60%以上。可靠性静调风机结构简单，零部件少，可靠性高，即使加装变频，由于变频故障的情况下仍可工频运行，可靠性无不良影响。动调风机零部件众多，需维护的工作量大，一旦维护不好或粗放式维护，事故率较高，可靠性相对差。四、经济性对比以某600MW机组脱硝改造工程为例，拟采用联合风机来克服脱硝、引风、脱硫阻力，经过热态性能试验，根据电厂2012年的实际运行情况，将机组全年负荷分为高中低三个区段，三个负荷的风机参数分别代表这三个区段的风机运行参数。通过动静调风机轴功率的差值计算出两种类型风机在三个负荷区段的耗电差。运营成本及投入成本分析节电：单台风机静调+变频比动调每年约节约电量117.5万度，以上网电价按0.4元/度计算，单台风机一年节约电费47.01万元。投入成本：单台HA46036-8Z静调风机120w，变频器165w;HU16050-02动调风机145w，静调+变频初始投资比动调每台高140w。维护成本：静调风机平均每年维护费用约为3w，变频器平均以7w计;动调风机平均每年维护费用为20w。以计及资金时间价值的动态理论，计算出投资差额回收年限n，公式如下：C=Z(A/P,i,n)各符号含义如下：Z：静调+变频比动调增加的投资额;C：年差额收益，节电费用加上运行维护增加的费用;i：基准收益率，按8%计算;n：差额回收年限。将数据带入公式计算，得出回收年限n=3.1，即采用静调+变频方案3年左右可以收回增加的投资费用。故从长期运行的经济性看，静调+变频无疑是经济性最好的。静调风机由于结构简单、维护量小、故障率低的优势，从90年代以来一直是大型火电机组引风机的首选，近些年，随着国家节能减排的实施，市场份额出现一定下降。但随着变频器价格的不断下降，静调+调速这种被行业内戏称为“黄金搭档”的配备模式，优势越来越明显。单纯的脱硝+引风国内大型火电机组，基本选择在原静调风机的基础上进行局部改造，以静调为主。300MW等级联合风机由于超出静调选型范围，以动调为主，但目前也出现了一些电厂开辟蹊径，如渭河电厂300MW机组采用单配置静调风机。目前，针对300MW联合风机用户要求使用静调的市场需求，成都电力机械厂与相关单位、院校也正在研究通过变频器超频、电机扩容，使风机转速由目前1000转，增至1200-1300转，以满足参数需要。600MW机组联合风机是产生主要争议的地方，电厂应根据自身的实际情况选择合理的风机型式。由数据可知，静调+变频在80%以上负荷基本无节能效果，甚至多耗电，而在75%以下负荷节能效果才逐渐明显，且负荷越低，节能效果越明显。鉴于国内机组负荷率普遍不高，且电厂运行维护水平有限的情况，静调风机无法比拟的可靠性是具有绝对优势的。1000MW机组联合风机主要采用静调+调速，且汽机调速的较为普遍，采用变频调速及动调的也有一部分。随着机组容量的增大，参数更适应于静调的选型范围，且汽机调速使引风机厂用电几乎为零，带来的经济、政治效应是具有极大吸引力的。同时随着机组容量增大，节电的收益也使汽机的投入回收年限越来越短，根据目前已投运的多个1000MW机组情况，一般2-3年即可收回投资成本。五、结论及建议为继续走在技术的前沿，目前我们也正在研究储备1300MW等级联合风机的相关技术，静调+调速应是1300MW等级联合风机的首选方案。综上所述，大型火电机组引风机采用静调+调速方案优势明显，符合国家节能减排的方针路线，符合电厂的切身利益，应是各发电企业的首选方案。
