临河热电厂1_炉引风机、增压改造可行性研究报告-终板

西 安 热 工 研 究 院 有 限 公 司 二 一 三 年 三 月 TPRI 合同编号： 报告编号： 北方联合发电有限公司临河热电厂 1 号锅炉 引风机、增压风机综合改造可行性研究报告 注 意 事 项 1.本技术报告的著作权属西安热工研究院有限公司，未经我 院的书面许可，任何单位与人员不得全部或部分复制本报 告或擅自公开发表； 2.凡注明了密级的技术报告，任何部门与人员均不得私自对 外提供，不得复制； 3.无西安热工研究院有限公司技术报告专用章的技术报告， 不属我院的正式技术报告； 4.对本技术报告有异议者，请与西安热工研究院科研管理部 联系（电话） ； 5.西安热工研究院有限公司投诉电话（传真）029- 82102315。 报 告 编 号：TPRI/TD-RB- 合 同 编 号：TPRI/CI -CA- 项目负责单位：西安热工研究院有限公司 项目承担部门：锅炉设备及环保事业部 项目 负 责人：董康田 主要工作人员： 西安热工研究院有限公司: 马翔 高国栋 国电阳宗海发电有限公司： 王宝平 张喜来 李 昶 报告 编 写人：马 翔 报告 校 阅人： 审 核： 批 准： TPRI 西安热工研究院有限公司技术报告 摘 要 华能北方联合发电有限责任公司临河热电厂 1#机组为国产 300MW 亚临界压力 燃煤发电机组。锅炉型号为东方锅炉集团股份有限公司设计制造的 DG1025/18.2- 6 自然循环汽包炉，型式为 型布置、单炉膛、一次中间再热、直流燃烧器、平 衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构。锅炉露天布置、配有一台容克式三分仓 回转式空预器、采用正压直吹式制粉系统、亚临界参数循环汽包锅炉。锅炉烟气系 统配置两台上海鼓风机生产 G158/280 型静叶可调轴流引风机。 锅炉设计煤种采用乌海地区烟煤。 烟气脱硫装置采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺。一炉一塔处理 100%的烟气，并配 有 GGH 烟气换热器。为保证系统正常运行，脱硫系统配置一台由成都电力机械厂 生产 ANT42e6(V19+4)型静叶可调轴流增压风机。 为贯彻落实节能降耗、绿色环保国策，北方联合发电有限责任公司临河热电厂 （以下简称临河电厂）计划对其 1#机组进行脱硝、脱硫系统技术改造。为了解目前 1#机组引风机、增压风机的实际运行状况，临河热电厂特委托西安热工研究院有限 公司（以下简称热工院）对 1#机组引风机、增压风机进行了现场热态试验，并分析 了现有引风机、增压风机的运行状况，对机组环保技术改造后风机的运行状况进行 了评估，为风机改造方案提供了必要的数据基础。 本报告在试验数据分析的基础上，对多种风机扩容改造方案进行了对比分析。 最终结合机组实际情况，报告提供了引风机、增压风机合并改造及引风机单独扩容 改造两种改造方案，并对风机合并改造的可靠性及经济性进行了深入讨论。 关键词：脱硝改造 脱硫改造 风机合并改造 目 录 1. 设备概况 1 1.1 锅炉基础数据 1 1.2 锅炉设计煤质及校核煤质分析 2 1.3 引风机设备规范 3 1.4 脱硫系统设备规范 4 2. 热态试验内容及试验方法 5 2.1 试验工况 5 2.2 试验要求 5 2.3 试验方法 5 2.4 测点布置 5 3. 测试项目及仪器 6 3.1 测试项目 6 3.2 测试仪器 8 4. 热态试验结果及分析 8 4.1 引风机热态试验结果 8 4.2 引风机性能试验结果对比分析 .11 4.3 风机热态试验值与 BMCR、TB 工况设计值比较 12 4.4 引风机目前运行情况分析 .14 5. 脱硫增压风机热态试验结果及分析 .15 5.1 增压风机试验结果综述 .15 5.2 增压风机实测参数与其设计值比较 .17 5.3 现有脱硫增压风机运行情况分析 .18 6. 环保技术改造后系统阻力变化说明 .19 7. 脱硝技术改造后引风机单独扩容改造选型参数预估 .19 7.1 风量参数预估 .19 7.2 风压参数预估 .20 7.3 电机选型参数预估 .20 7.4 引风机改造必要性分析 .20 8. 脱硝改造后引风机、增压风机合并改造选型参数预估 .21 8.1 风量参数的预估 .22 8.2 风压参数的预估 .22 8.3 新电机选型参数预估 .23 9. 引风机单独改造及风机合并改造方案对比研究 .23 9.1 系统脱硝改造后静调引风机单独扩容改造方案 .23 9.2 系统脱硝引、增压风机合并扩容改造方案 .24 9.3 改造方案对比 .25 10. 引、增压风机合一方案安全性分析 .30 10.1 正常运行状态 30 10.2 极端非正常运行状态介绍 30 10.3 引、增合一安全性分析 31 11. 结论及建议 .31 TPRI 西安热工研究院有限公司技术报告 11.1 结论 32 11.2 建议 32 TPRI 西安热工研究院有限公司技术报告 1 前言 华能北方联合发电有限责任公司临河热电厂 1#机组为国产 300MW 亚临界压力 燃煤发电机组。锅炉型号为东方锅炉集团股份有限公司设计制造的 DG1025/18.2- 6 自然循环汽包炉，型式为 型布置、单炉膛、一次中间再热、直流燃烧器、平 衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构。锅炉露天布置、配有一台容克式三分仓 回转式空预器、采用正压直吹式制粉系统、亚临界参数循环汽包锅炉。锅炉烟气系 统配置两台上海鼓风机生产 G158/280 型静叶可调轴流引风机。 锅炉设计煤种采用乌海地区烟煤。 烟气脱硫装置采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺。一炉一塔处理 100%的烟气，并配 有 GGH 烟气换热器。为保证系统正常运行，脱硫系统配置一台由成都电力机械厂 生产 ANT42e6(V19+4)型静叶可调轴流增压风机。 为贯彻落实节能降耗、绿色环保国策，北方联合发电有限责任公司临河热电厂 （以下简称临河电厂）计划对其 1#机组进行脱硝、脱硫系统技术改造。为了解目前 1#机组引风机、增压风机的实际运行状况，临河热电厂特委托西安热工研究院有限 公司（以下简称热工院）对 1#机组引风机、增压风机进行了现场热态试验，并分析 了现有引风机、增压风机的运行状况，对机组环保技术改造后风机的运行状况进行 了评估，为风机改造方案提供了必要的数据基础。 西安热工研究院有限公司特派员于 2011 年 9 月 15 日至 16 日至临河热电厂， 分别对1 机组引风机进行了 292MW、230MW 及 175MW 热态试验。本报告在试验数据 分析的基础上，对多种风机扩容改造方案进行了对比分析，最终结合机组实际情况 提出了引风机、增压风机合并及引风机单独扩容改造两种方案，并对风机合并改造 的可靠性及经济性进行了深入的研究。 整个试验工作得到了临河电厂各级领导高度重视，生技部、运行部、检修部及 有关部门积极参与和协助，使现场试验的各项工作得以顺利进行和完成。在此表示 衷心的感谢！ 1. 设备概况 1.1 锅炉基础数据 锅炉设备基本设计参数及锅炉性能参数见表 1。摘自电厂提供的锅炉设备规 范书 。 表 1 锅炉设计工况主要技术参数 项 目 单 位 BRL B-MCR 40%THA 滑 过热蒸汽流量 t/h 915.7 1025.0 348.6 再热蒸汽流量 t/h 752.9 841.6 303.7 汽包工作压力 MPa 18.53 18.63 8.05 过热器出口压力 MPa 17.2 17.4 7.62 再热器进口压力 MPa 3.36 3.76 1.38 再热器出口压力 MPa 3.23 3.61 1.27 过热蒸汽出口温度 540 540 529 再热蒸汽进口温度 325 325 325 再热蒸汽出口温度 540 540 515 给水温度 272 279 219 省煤器出口温度 290 297 258 饱和温度 324 332 291 预热器进口风温 20 20 30 预热器出口一次风温 混合后 159 混合后 164 混合后 152 预热器出口二次风温 356 358 316 排烟温度 128 129 109 燃烧器一次风阻力 Pa 1350 1700 1100 燃烧器二次风阻力 Pa 900 1200 800 过热器阻力 MPa 1.23 1.37 0.4 再热器阻力 MPa 0.17 0.18 0.06 省煤器阻力 MPa 0.16 0.17 0.08 排烟损失 q2 % 5.66 5.71 5.13 化学未完全燃烧损失 q3 % 0 0 0 机械未完全燃烧损失 q4 % 2.0 2.0 2.1 散热损失 q5 % 0.21 0.20 0.05 灰渣物理损失 % 0.03 0.03 0.03 锅炉计算效率 （按低位发热值） 93.57 93.45 92.70 燃料计算消耗量 t/h 126.4 140.34 / 1.2 锅炉设计煤质及校核煤质分析 临河热电厂 1#机组原锅炉设计煤种为乌海烟煤，其特点是挥发分高、发热量高、 结焦性强。具体煤质特性见表 2。 TPRI 西安热工研究院有限公司技术报告 3 表 2 锅炉原设计燃料及校核燃料分析 项 目 符号 单位 设计煤种 校核煤种 工业、元素分析 全水分 Mt % 5.5 5.83 空气干燥基水分 Mad % 4.43 4.59 收到基灰分 Aar % 28.19 28.41 干燥无灰基挥发份 Vdaf % 31.38 31.49 收到基碳 Car % 52.67 51.99 收到基氢 Har % 3.22 3.19 收到基氧 Oar % 8.43 8.52 收到基氮 Nar % 0.75 0.74 收全硫到基 St.ar % 1.34 1.32 收到基低位发热量 Qnet.ar kJ/kg 20223 19920 灰熔融性 变形温度 DT 1500 1500 软化温度 ST 1500 1500 流动温度 FT 1500 1500 灰成分 二氧化硅 SiO2 % 48.56 48.57 三氧化二铝 Al2O3 % 36.52 36.57 三氧化二铁 Fe2O3 % 3.75 3.73 氧化钙 CaO % 1.72 1.76 氧化镁 MgO % 1.49 1.49 氧化钾 K2O % 1.5 1.5 氧化钠 Na2O % 0.54 0.55 三氧化硫 SO3 % 0.77 0.75 二氧化钛 TiO2 % 0.65 0.66 二氧化锰 MnO2 % 0.11 0.12 可磨性指数及磨损指数 哈氏可磨指数 HGI 76.00 78,00 磨损指数 Ke 0.77 0.78 1.3 引风机设备规范 烟气系统配置两台上海鼓风机厂生产的 G158/280 型静叶可调轴流引风机，设 备参数列于表 3，摘自风机制造厂提供的风机选型设计参数表 。 表 3 引风机设计性能参数 项 目 单 位 内 容 引风机型号 / 静叶可调轴流式 G158/280 工 况 / BMCR TB 进口 温度 125 125 风机入口体积流量 m3/s 269.0 296.4 风机 全压升 Pa 3583 4800 风机 轴 功率 kW 1156 1498 转 速 r/min 746 制 造 厂 家 / 上海鼓风机厂 电机 型号 / YKK710-8 鼠笼式异步电动机 额定功率 kW 1600 额定转速 r/min 746 额定电压 V 6000 额定电流 A 186 功率因数(满载) / 0.861 1.4 脱硫系统设备规范 电厂 1 号机组烟气脱硫装置采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，一炉一塔处 理 100%的烟气。本脱硫装置配套的工艺系统包括：石灰石浆液制备系统、烟气系统、 SO2 吸收系统、石膏脱水系统、工艺水系统、压缩空气系统、排放系统、废水处理 系统。其中石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、工艺水系统、废水处理系统、压 缩空气系统为两台机组公用。 烟气系统主要由增压风机、GGH、挡板密封风机、入口烟气挡板、出口烟气挡 板、烟气旁路关断挡板和烟气旁路调节挡板等组成。其中增压风机为成都电力机械 厂生产 ANT42e6(V19+4)静叶可调轴流风机。其设计参数见表 4： 表 4 增压风机设计性能参数 项 目 单 位 内容 型 式 / 静叶可调轴流风机 型 号 / ANT42e6(V19+4) 设计流量 m3/h 1954296 设计压头 Pa 3065 效 率 % 83 制 造 商 成都电力机械厂 电 动 机 型 号 YKK1000-14 电压(定子) V 6000 电 流 A 314 TPRI 西安热工研究院有限公司技术报告 5 功 率 kW 2500 频 率 Hz 50 转 速 r/min 426 接 法 Y 制 造 商 上 海 电 气 集 团 上 海 电 机 厂 有 限 公 司 2. 热态试验内容及试验方法 2.1 试验工况 由于试验期间的煤质偏差，在磨煤机达已接近最大出力（180t/h）的情况下， 机组负荷仍只能达到约 290MW 负荷。 因此，热态试验工况选取机组安全运行最大负荷（917.9t/h 锅炉蒸发量） 、75% 负荷（700.3t/h 锅炉蒸发量） 、60%负荷(531.2t/h 锅炉蒸发量)下进行测量。根据试 验当日的负荷情况,将 1 号炉热态试验工况确定为：290MW、229MW 和 175MW 三 个工况。 2.2 试验要求 机组各设备运行正常。试验期间要求将机组锅炉各项参数调整到正常状态，保 持机组负荷和锅炉燃烧稳定，保持锅炉氧量、炉膛负压为正常稳定状态。试验时期 间保持锅炉不吹灰。 2.3 试验方法 引风机、增压风机试验方法和有关数据计算方法依据我国电力行业标准 DL/T4692004电站锅炉风机现场性能试验和国家标准 GB/T 101782006工 业通风机现场性能试验的规定进行。 试验期间，要求将机组锅炉各项参数调整到正常状态，并在每一工况测试期间 内，保持机组负荷和锅炉燃烧稳定。 引风机的测量参数有：风量，进、出口静压，进口温度，大气压力，风机所耗 功率等。与此同时记录有关锅炉运行参数。 增压风机的测量参数有：进、出口静压，风机耗功等。 2.4 测点布置 流量测点 根据现场实际情况，引风机的两个流量测量截面分别布置于引风机进气箱上方 的收敛管段的电机侧与非电机侧两个截面上，每个截面共设置 10 个流量测孔，用 毕托管逐点测量。 静压测点 引风机、增压风机的进口静压测点布置在风机进风箱进口法兰略下方的矩形直 管段上，每个侧壁面中心线处各设一个静压测点，每台风机共设置 4 个进口静压测 点。 引风机、增压风机的出口静压测点布置于各风机扩压筒出口法兰略前的圆形管 段上，每台风机沿圆周方向均匀布置 3 个静压测点。 介质温度测点 采用流量测量截面的测点测量。 3. 测试项目及仪器 3.1 测试项目 风机流量 引风机流量测量采用等截面网格法。具体方法是：在引风机进口上游两侧管道 的宽度方向上各开设 10 个测孔，深度方向上测孔取 10 个测点。 采用标准皮托管和电子微压计测量截面上各网格点的动压，然后根据这些动压 计算该截面的平均动压 pd，计算公式为： 计算公式为： Pa （1） 21nppnidid 式中：p d流量测量截面处平均动压，Pa； p di流量测量截面处各个等分面积上的时间平均动压，Pa； 采用大气压力表测量当地大气压力；采用水银棒式温度计测量流量测量面处的 介质温度；采用微压计测量流量截面处的静压。 流量测量截面处的流量按式（2）计算： TPRI 西安热工研究院有限公司技术报告 7 m3/s （2）dvpAq2 式中： qv流量测量截面处流量，m 3/s； A流量测量截面的面积，m 2； 流量测量截面处的介质密度，kg/m 3；按式（ 3）计算： kg/m 3 （3）1032527saopt 其中： o 标准状态下介质(空气和烟气)的密度，根据实测的大气压力、温度、湿 度计算湿空气标准密度，并结合煤质情况及引风机入口氧量计算出烟气标准密度。 测量处大气压力，Pa；ap ps 流量测量截面处静压，Pa； t 流量测量截面处介质温度，。 介质温度 采用水银棒式温度计测量流量测量面处的介质温度。 风机进、出口静压 采用精度为 10Pa 的 U 型管压力计分别在风机进、出口的静压测量面上进行测 量。 电动机输入功率 风机电动机输入功率，利用 6kV 厂用配电室中的引风机、增压风机电度表进行 测量，电动机输入功率 Pe 按式(4)计算。 Pe(P 2 P1)/hK kW （4） 式中： P1 试验开始时电度表数值， P2 试验结束时电度表数值； K 功率表常数，由电厂热工控制人员提供。 h 试验所需的时间。 为了更准确的获得电动机输入功率值，同时采用集控室 DCS 表盘所显示的电动 机电流值、电压值，6kV 厂用配电室中引风机、增压风机的多功能功率表所显示的 功率因数值按下式计算电动机输入功率。 Pe1.732 IV COS 式中：COS-功率因数、I电动机电流值、V电动机电压值。 锅炉有关运行参数 DCS 系统有关画面上显示的数据实时记录。 3.2 测试仪器 试验仪器、仪表的名见表 5。 表 5 试验所用的仪器仪表 序号 仪器 名称 型号/规格 准确度等级 1 电子微压计 SWEMA3000 1 2 毕 托 管 3500mm 1 3 压 力 计 U 型 10Pa 4 温 度 计 水银棒式 1 4. 热态试验结果及分析 4.1 引风机热态试验结果 1 号机组引风机热态试验于 2012 年 9 月 15 日至 16 日进行，试验期间机组负荷 分别安排在 290MW（五台磨） 、229MW（四台磨）和 175MW（三台磨） 。试验期 间满负荷时制粉系统 5 台磨运行给煤量达 170t/h，已基本达到机组磨煤机最大出力 （180t/h）的限制。而锅炉 BMCR 工况运行时（1025.0t/h 锅炉蒸发量） ，设计燃煤 量仅为 147.6t/h。试验期间，机组所燃煤质偏差。 1 号锅炉的主要运行参数表见表 6，引风机热态试验详细的试验数据与计算结 果见表 7，图 1 为 1 号机组引风机性能曲线（由制作厂提供）及实测运行点位置。 表 6 试验期间锅炉主要参数 试验日期 年月日 2012.9.15 2012.9.15 2012.9.16 试验时间 时分 18:2020:40 9:30-12:00 13:1015:30 机组实发功率 MW 290.5 228.6 175.0 炉膛压力 Pa -70.10 -77.25 -47.24 主蒸汽流量 t/h 917.90 700.26 531.20 主蒸汽温度 539.34 539.335 538.04 主蒸汽压力 MPa 15.61 15.51 12.12 再热蒸汽出口温度 543.61 538.11 528.08 再热蒸汽出口压力 MPa 3.19 2.45 1.86 给水流量 t/h 923.84 717.375 550.2 TPRI 西安热工研究院有限公司技术报告 9 给水温度 267.3 252.14 239.08 给水压力 MPa 17.56 16.89 13.24 总给煤量 t/h 171.3 124.9 99.1 制粉系统投运情况 / A,B,C,D,E A,B,D,E A,B,D 编号 / A B A B A B 省煤器出口烟气氧量 % 3.17 2.13 2.25 3.02 4.83 3.81 空预器入口烟气温度 350.85 348.95 339.9 326.1 328.75 328.7 空预器入口烟气压力 pa -0.75 -0.90 -0.50 -0.60 -0.40 -0.50 空预器出口烟气温度 132.05 135.70 131.20 125.10 123.05 126.10 空预器出口烟气压力 pa -2.05 -2.05 -1.35 -1.50 -1.00 -1.02 空预器出口一次风压 kPa 10.45 12.05 9.10 9.30 10.50 10.20 空预器烟气差压 kPa 1.30 1.15 0.90 0.95 0.60 0.75 一次风机电流 A 121.15 124.25 105.2 103.4 101.95 102.65 一次风机开度 % 96.4 100.0 96.5 100.0 97.1 100.0 一次风机出口压力 kPa 13.4 13.2 11.5 11.2 12.3 12.0 送风机电流 A 48.2 46.0 34.8 35.7 31.3 32.7 送风机开度 % 60.0 55.1 44.4 39.8 36.4 32.5 送风机出口压力 kPa 1.50 1.40 0.70 0.80 0.40 0.45 引风机电流 A 130.9 135.7 100.75 102.6 84.65 95.85 引风机开度 % 86.05 88.75 71.65 71.65 64.60 66.25 引风机入口压力 kPa -2.55 -2.70 -1.70 -1.85 -1.25 -1.50 引风机入口温度 134.75 138.05 131.05 124.95 123.05 126.10 引风机出口压力 Pa 69.5 18.5 126.0 107.5 118.5 155.0 引风机实际运行参数在性能曲线上的分布情况如图 1 所示，试验期间引风机主 要参数如表 7 所示： 表 7 引风机热态试验主要测量参数 名称 单位 工况 1 工况 2 工况 3 测试时间 / 2012/9/15 2012/9/15 2012/9/16 记录时间 18:2020:40 9:30-12:00 13:1015:30 发电负荷 MW 290.0 228.6 175.0 锅炉蒸发量 t/h 917.9 700.3 175.0 风机电流 A 130.9 135.7 100.8 102.6 84.7 95.9 风机叶片开度 % 90.0 90.0 72.0 68.0 62.0 60.0 就地表盘开度 o -25 -25 -34 -36 -39 -40 风机编号 / A B A B A B 大气压力 Pa 89590 89590 89890 89890 89590 89590 烟气标准密度 kg/m3 1.330 1.330 1.330 1.330 1.330 1.330 测量面面积 m2 11.4 11.4 11.4 11.4 11.4 11.4 测量面温度 138.5 143.5 136.5 129.5 123.1 126.1 测量面静压 Pa -2781.4 -2784.3 -1828.9 -1848.3 -1334.3 -1555.7 测量面动压 Pa 163.0 186.1 116.99 105.90 49.03 100.17 测量面密度 kg/m3 0.7561 0.7470 0.7707 0.7840 0.7987 0.7906 测量面速度 m/s 20.76 22.32 17.42 16.44 11.08 15.92 测量面全压 Pa -2618.5 -2598.2 -1711.9 -1742.4 -1285.2 -1455.5 测量面秒流量 m3/s 236.7 254.5 198.6 187.4 126.3 181.5 测量面小时流量 m3/h 852077 916068 715048 674574 454731 653325 质量流量 kg/s 179.0 190.1 153.1 146.9 100.9 143.5 进口面积 m2 11.06 11.06 11.06 11.06 11.06 11.06 进口风温 138.5 143.5 136.5 129.5 123.1 126.1 进口静压 Pa -2876.0 -2860.8 -1861.0 -1842.5 -1296.7 -1573.3 进口密度 kg/m3 0.7553 0.7463 0.7705 0.7840 0.7990 0.7904 风机进口流量 m3/s 236.9 254.7 198.7 187.4 126.3 181.5 风机进口速度 m/s 21.4 23.0 18.0 16.9 11.4 16.4 风机进口动压 Pa 173.3 197.9 124.3 112.5 52.1 106.4 风机进口全压 Pa -2702.7 -2662.9 -1736.7 -1730.0 -1244.6 -1466.9 风机出口面积 m2 8.573 8.573 8.573 8.573 8.573 8.573 风机出口风温 141.0 146.0 138.2 131.1 118.4 131.2 风机出口静压 Pa -366.7 -354.7 -187.5 -239.4 -283.3 -355.0 风机出口密度 kg/m3 0.7724 0.7633 0.7819 0.7951 0.8177 0.7912 风机出口速度 m/s 27.0 29.0 22.8 21.6 14.4 21.2 风机出口动压 Pa 282.1 322.0 203.9 184.6 84.7 177.0 风机出口全压 Pa -84.6 -32.6 16.4 -54.7 -198.7 -178.0 风机全压 Pa 2618.1 2630.3 1753.1 1675.3 1045.9 1288.9 风机平均密度 kg/m3 0.7638 0.7548 0.7762 0.7896 0.8084 0.7908 风机单位质量功 J/kg 3420.9 3476.9 2255.5 2119.1 1291.9 1629.6 压缩性修正系数 / 0.9894 0.9894 0.9930 0.9933 0.9958 0.9948 风机比功 J/kg 3429.7 3486.7 2259.4 2122.4 1303.6 1622.2 风机空气功率 kW 612.2 660.9 345.3 311.3 130.3 233.8 电机实测电压 kV 6.09 6.08 6.05 6.11 6.08 6.10 电机实测电流 A 108.0 129.1 101.4 102.6 80.0 98.0 TPRI 西安热工研究院有限公司技术报告 11 电机额定功率 kW 1600 1600 1600 1600 1600 1600 电机额定电压 kV 6 6 6 6 6 6 电机额定电流 A 266.7 266.7 266.7 266.7 206.7 206.7 电机额定转速 r/min 746 746 746 746 746 746 电机额定功率因素 / 0.861 0.861 0.861 0.861 0.861 0.861 电机额定效率 % 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0 96.0 功率因素 0.8075 0.7940 0.7180 0.7154 0.6068 0.6812 电机输入功率 kW 919.7 1078.7 763.3 776.6 511.1 705.1 电机效率 % 94.5 95.0 93.8 93.9 91.7 93.5 风机轴功率 kW 869.3 1025.1 716.1 729.0 468.9 659.0 风机效率 % 70.4 64.5 48.2 42.7 27.8 35.5 换算至引风机设计工况下： 设计转速 r/min 746 746 746 746 746 746 设计密度 kg/m3 0.7856 0.7856 0.7856 0.7856 0.7856 0.7856 进口秒流量 m3/s 236.9 254.7 198.7 187.4 126.3 181.5 进口小时流量 m3/h 853006.4 916876.0 715309.1 674529.8 454537.7 653456.6 风机压力 Pa 2723.3 2768.7 1787.5 1678.6 1028.4 1281.0 压缩修正系数 / 0.9890 0.9888 0.9928 0.9933 0.9959 0.9948 风机比功 J/kg 3428.3 3484.8 2259.1 2122.4 1303.6 1622.2 风机叶轮效率 % 71.9 65.8 49.2 43.6 28.4 36.2 将风机三个工况的运行点描画在引风机性能曲线上： 图 1 原引风机性能曲线及风机运行点分布 4.2 引风机性能试验结果对比分析 为了便于分析，综合表 7、表 8 和图 1，将引风机热态试验主要结果与性能曲 线对应值进行比较，并列于表 9。 表 8 引风机热态试验主要结果与性能曲线对应值比较 名 称 单 位 工况 1(290MW) 工况 3(230MW) 工况 3(175MW) 风机编号 1 号机 2 号机 1 号机 2 号机 1 号机 2 号机 机组负荷 MW 290MW 230MW 175MW 锅炉蒸发量 t/h 917.9 700.3 531.20 风机流量 m3/s 237 255 199 187 126 182 风机全压 Pa 2634 2678 1729 1623 995 1239 风机比压能 J/kg 3450 3549 2228 2057 1240 1560 风机叶轮效率 % 71.9 65.8 49.2 43.6 28.4 36.2 性能曲线上的效率 % 73.0 74.0 51.0 46.0 28.0 41.0 实际效率偏差 % -1.1 -8.2 -1.8 -2.4 0.4 -4.8 表盘对应就地角度 -9.8 -7.9 -19.8 -19.8 -24.8 -23.6 性能曲线对应角度 -25 -23 -43 -48 -57 -41 对应开度偏差 % 15.2 15.1 23.2 28.2 32.2 17.4 TPRI 西安热工研究院有限公司技术报告 13 风机 DCS 叶片开度 % 86.1 88.8 71.7 71.7 64.6 66.3 由上表分析可以得到以下结论： 风机静叶开度：根据表盘显示的引风机开度通过换算可以得到相应的静叶 角度（以 0作为 100%开度，-70作为 0%对位计算） 。对比换算后的进口导叶角 度与性能曲线上对应角度:（1）表盘对应角度与性能曲线对应角度相差较大，最大 偏差超过 30。 （2）风机 DCS 叶片开度变化范围从 64.6%至 88.8%仅在 25%范围 内变化，变化范围过小。造成上述两种现象的原因主要有两点：首先，风机进口静 叶调节叶片对位不准确，进口调节叶片被限位；其次，风机不同静叶的实际调节可 能不同步。 风机效率：引风机实测效率与曲线设计效率相比略微偏低，最大偏差未超 过 8.2%。效率偏差的主要原因可能是风机机壳变形引起叶顶间隙变大或由于安装不 标准或叶片调节不同步，导致的风机实际运行效率下降。 风机运行状况：引风机整体在性能曲线左下部运行，实际运行效率低，试 验所有工况点均未能通过性能曲线高效运行区域。小负荷运行时，两侧风机出力相 差较大，电流相差超过 10A，造成两引风机风量出现一大一小的状况，流量较小的 风机更容易受到扰动，有失速风险。建议电厂在小负荷运行时，尽量保证两台风机 出力相当（两台风机电流保持一致） ，避免两台引风机出现抢风失速现象。 4.3 风机热态试验值与 BMCR、TB 工况设计值比较 由于目前情况下，电厂所燃煤质偏差，磨煤机已接近设计最大出力(170t/h)的情 况下，锅炉蒸发量仅为 917.9t/h。而锅炉 BMCR 工况设计额定蒸发量为 1025t/h，因 此要对比引风机特性参数实测值与设计值，就要换算到同一设计工况下和介质密度 下；即根据实测得各风机流量与压力的关系，可以发现机组两侧烟气系统风量与阻 力约为 1.8 次方关系。 表 9 引风机热态试验值与 BMCR、TB 设计值比较 风机编号 / A B 试验时锅炉蒸发量 t/h 917.9 试验实测风机流量 m3/s 236.9 254.7 试验实测风机全压 Pa 2618.1 2630.3 换算到 BMCR 风机流量 m3/s 264.59 284.40 换算到 BMCR 风机压力 Pa 3193.4 3208.3 BMCR 设计风量 m3/s 269.0 BMCR 设计风压 Pa 3583.0 换算到 BMCR 工况后风机平均流量 m3/s 274.50 换算到 BMCR 工况后风机平均压力 Pa 3200.84 换算值与 BMCR 设计值流量偏差 % 2.0 换算值与 BMCR 设计值压力偏差 Pa -11.9 TB 点设计风量 m3/s 296.4 TB 点设计风压 Pa 4300.0 风机风量裕量 % 8.0 风机风压裕量 % 34.3 从上表中可以看出，将引风机实测参数换算到 BMCR 工况下，风机平均流量 为 274.50m3/s，平均全压为 3200.8Pa。而 BMCR 工况下风机设计流量为 269.0 m3/s，设计压力为 3583Pa。换算所得 BMCR 风量比设计值偏大 2.0%，换算所得 BMCR 全压比设计值偏小 11.9%。 引风机换算 BMCR 参数与风机 TB 点的对应设计参数对比，风机风量裕量为 8.0%，风机风压裕量为 34.3%。现有引风机风压裕量选择偏大。 将换算到 BMCR 工况下的流量及风压标注在引风机设计性能曲线上（如图 2 所示）： TPRI 西安热工研究院有限公司技术报告 15 图 2 引风机性能曲线及各风机各工况点分布 4.4 引风机目前运行状况分析 现有引风机运行安全性分析 由图 1 引风机运行曲线可以看出，目前各负荷下引风机实际运行均远离失速区， 风机失速风险较小。 两台引风机实际运行中存在出力不平衡现象，风机电流一大一小运行，尤其是 在低负荷工况时，两台引风机出力偏差较为为明显（电流偏差在 10A 以上） 。这样 运行情况下，出力小的风机抗压力波动能力差，不利于风机的稳定运行。 建议电厂运值人员在运行时，对风机运行进行优化调整，尽量使两台风机调平 运行。 烟气系统阻力情况分析 试验期间实测烟风系统阻力（即引风机全压）处于正常运行状态。大负荷运行 时，烟气系统主要阻力设备空预器实测进出口烟气侧阻力在 1200Pa 左右，而 BMCR 工况设计烟气侧阻力为 1030Pa，说明试验期间空预器烟气侧存在一定的积灰问题。 表 10 烟风系统各设备沿程阻力测量结果 项 目 单位 实测值 工况 / 290MW A 空预器烟气侧进口 Pa -750 B 空预器烟气侧进口 Pa -900 A 空预器烟气侧出口 Pa -2050 B 空预器烟气侧出口 Pa -2050 A 电除尘进口 Pa -2250 B 电除尘进口 Pa -2350 A 电除尘出口 Pa -2450 B 电除尘出口 Pa -2570 A 空预器烟气侧阻力 Pa 1300 B 空预器烟气侧阻力 Pa 1150 A 电除尘烟气侧阻力 Pa 200 B 电除尘烟气侧阻力 Pa 220 引风机与系统匹配性分析 由图 1 引风机性能曲线可以看出，目前烟气系统阻力特性曲线位于风机性能曲 线位于风机性能曲线的左下部分，没有通过风机的高效区。中、小负荷工况下风机 设计效率未达到静调轴流风机的正常水平，风机实际性能与设计性能近似，引风机 实测运行效率与设计值相比，最大偏差为 8.21%。 建议电厂对引风机进行全面检查，查找中、小负荷效率偏低的原因。 5. 增压风机热态试验结果及分析 5.1 增压风机试验结果综述 脱硫系统的主控运行参数列于表 11，增压风机热态试验详细的试验数据与计算 结果见表 12。将实测的增压风机运行点描绘于其性能曲线（由制作厂提供）上，见 图 3。 表 11 增压风机热态试验数据计算表 名称 单位 工况 1 工况 2 工况 3 测试时间 / 2012/9/15 2012/9/15 2012/9/16 记录时间 18:2020:30 18:20-20:40 13:1015:30 发电负荷 MW 290.5 228.6 175.0 锅炉蒸发量 t/h 917.9 700.3 531.2 风机电流 A 238.6 190.5 176.3 风机叶片开度 % 66.0 38 29 就地伺服开度 % -5.7 -35.1 -44.6 大气压力 Pa 89590 89890 89590 TPRI 西安热工研究院有限公司技术报告 17 烟气标准密度 kg/m3 1.330 1.330 1.330 质量流量 kg/s 369.0 300.0 282.4 进口面积 m2 28.090 28.090 28.090 进口风温 132.9 126.9 125.5 进口静压 Pa -217.8 -330.0 -332.5 进口密度 kg/m3 0.7892 0.8026 0.8028 风机进口流量 m3/s 467.6 373.8 351.7 风机进口速度 m/s 16.6 13.3 12.5 风机进口动压 Pa 109.3 71.1 62.9 风机进口全压 Pa -108.5 -258.9 -269.6 风机出口面积 m2 21.206 21.206 21.206 风机出口风温 135.1 128.6 126.9 风机出口静压 Pa 1997.5 1290.8 1062.5 风机出口密度 kg/m3 0.8044 0.8138 0.8125 风机出口速度 m/s 21.6 17.4 16.4 风机出口动压 Pa 188.3 123.0 109.1 风机出口全压 Pa 2185.8 1413.8 1171.6 风机全压 Pa 2294.2 1672.7 1441.2 风机平均密度 kg/m3 0.7968 0.8082 0.8076 风机单位质量功 J/kg 2875.7 2068.0 1783.2 压缩性修正系数 / 0.9910 0.9934 0.9943 电机实测电压 kV 6.0855 6.1067 6.1028 电机实测电流 A 238.5 190.5 175.4 电机额定功率 kW 2500 2500 2500 电机额定电压 kV 6 6 6 电机额定电流 A 314.0 314.0 314.0 电机额定转速 r/min 426 426 426 电机额定功率因素 / 0.797 0.797 0.797 电机额定效率 % 96.0 96.0 96.0 电机输入功率 kW 1827.2 1218.1 1010.9 电机效率 % 95.3 93.9 93.1 风机轴功率 kW 1740.7 1143.8 940.7 风机效率 % 61.0 54.2 53.5 换算至设计状态下： 设计转速 r/min 420 420 420 设计密度 kg/m3 0.770 0.770 0.770 进口秒流量 m3/s 461.0 368.5 346.8 风机压力 Pa 2175.7 1559.9 1343.7 压缩修正系数 / 0.9914 0.9938 0.9947 风机比功 J/kg 2801.4 2013.4 1735.7 风机叶轮效率 % 62.21 55.35 54.62 图 3 增压风机运性能曲线及实测运行点在其上的位置 5.2 增压风机实测参数与其设计值比较 在增压风机热态试验工况中，最大负荷为 290MW，对应工况锅炉蒸发量为 917.9t/h，而锅炉 BMCR 工况的设计蒸发量为 1025.2t/h（见表 12） 。要对比实测参 数与设计参数，前者与后者就得换算至同一工况和同一介质密度。根据实测的风机 流量与其压力的关系，可以发现机组脱硫系统风量与阻力约为 1.6 次方关系。按此 关系将 290MW 工况时的风机参数换算至 BMCR 工况下的风机参数及与其设计参数 的比较示于表 12。 表 12 增压风机热态试验实测值与其设计值比较 蒸发量 t/h 917.90 设计蒸发量 t/h 1025.00 换算流量 1 m3/s 514.81 换算压力 1 Pa 2729.11 BMCR 设计工况流量 m3/s 543.00 TPRI 西安热工研究院有限公司技术报告 19 BMCR 设计工况压力 pa 2554.00 与 BMCR 工况相比流量偏差 m3/s 5.48 与 BMCR 工况相比压力偏差 pa -6.42 TB 点设计流量 % 612.10 TB 点设计压力 % 3065.00 流量裕量 2 % 18.90 压力裕量 2 % 12.31 注 1：该值为两台风机测量平均值的换算值。 注 2：对于 BMCR 工况来说为偏差，对于 TB 工况来说为裕量。 将实测值换算至 BMCR 工况下，风机流量为 514.81 m3/s，风机压力为 2729.11Pa。而 BMCR 工况的引风机设计流量为 543 m3/s，设计压力为 2554Pa。将两 者进行比较，设计风量比实测值偏大 5.48%，而设计压力则比实测值偏小 6.42%。 增压风机实测的风量、风压与 BMCR 设计值基本相同。增压风机实测参数与 TB 点的 对应设计参数比较，风量裕量为 18.9%，风压裕量为 12.31%，风机选型合理，裕量 选取恰当。 5.3 现有脱硫增压风机运行情况分析 现有增压风机运行安全性分析 增压风机为静叶可调轴流风机，自身可调节范围窄。由图 3 可知，试验中三个 运行工况点均在性能曲线中下部区域运行。风机运行点均远离失速区，不存在失速 风险。然而，风机实际运行点均没有通过高效区，风机运行效率低，有一定的节能 空间。 现有脱硫系统阻力情况分析 试验期间实测大负荷(290MW)脱硫系统阻力( 增压风机风压)与设计值相当，处 于正常水平。为了进一步说明脱硫系统的设备阻力情况。满负荷时热工院技术人员， 对脱硫系统的沿程静压进行了测量。 表 13 脱硫系统主要阻力元件进出口静压差 GGH 原烟气进口 Pa 2027.50 GGH 原烟气出口 Pa 1495.00 差压 532.50 GGH 净烟气进口 Pa 720.00 GGH 净烟气出口 Pa 180.00 差压 540.00 #3 炉脱 硫系统 阻力主 要元件 GGH 差压 Pa 1072.5 吸收塔差压 Pa 775 整个脱硫系统阻力处于合理范围（表 13） ，GGH 原烟气静压差为 533，净烟气 侧差压为 540Pa；整个吸收塔静压差为 775Pa（三层喷淋层+两级除雾器） ；均与设 备设计阻力值相近，整个脱硫系统阻力处于正常状况。 增压风机与系统匹配性分析 由图 3 增压风机运行曲线可以看出，目前脱硫系统阻力特性曲线没有通过风机 性能高效区。各负荷工况下增压风机实测效率低(54%-62%)，增压风机选型裕量偏 大，经济运行效果差。 建议电厂在有条件的情况下，对增压风机进行节能改造。 6. 环保技术改造后系统阻力变化说明 为相应国家环保国策，电厂计划加装脱硝装置。脱