烟气脱硫系统中增压风机选型问题探讨

1、第26卷第7期2010年7月电力科学与工程E lec tr ic Po w er Sc ience and EngineeringV o l 26,N o 7J u.l ,201059烟气脱硫系统中增压风机选型问题探讨倪迎春(江苏利港电力有限公司,江苏江阴214444摘要:江苏利港电厂4期脱硫增压风机裕量过大,风机运行效率低,耗电率高,低负荷时容易抢风和失速。经过具体计算指出风机选型方面存在的问题,并提出了相关技术措施,为同类机组运行提供了参考。关键词:增压风机;失速;抢风;效率;节能中图分类号:TK 223.26 文献标识码:A收稿日期:2010-02-11。作者简介:倪迎春(1983-,男

2、,工程师,E ma i:l n i ych jl epc .co 。0 引 言增压风机是脱硫系统的主要设备,其工况直接影响到整个脱硫系统的稳定运行,同时增压风机耗电占整个脱硫系统耗电的40%以上,所以增压风机的选型很重要,如选型不当,运行中风机容易出现效率低、电耗高、失速和抢风等问题。利港电厂4期脱硫增压风机运行中出现过类似问题,主要原因是选型时风量裕量过大,后经过试验提出了相关技术措施,避免了此问题的发生。1 系统概述江苏利港电厂4期7号、8号机组为600MW 超临界燃煤机组,各采用一套石灰石/石膏湿法烟气脱硫装置,由锅炉引风机排出的原烟气经2台成都电力机械厂制造的ANT40e6(V13+4

3、 静叶可调轴流式增压风机增压后,从塔体的下部直接进入吸收塔,与布置在塔上部的3个喷淋层喷出的循环浆液吸收反应,净化后的烟气继续向上流经布置在塔顶的除雾器,净烟气中的液滴在除雾器中被除去,离开除雾器后的净烟气经防腐后的湿烟囱直接排入大气中,未设立GGH 。该增压风机设计规范见表1。7号机组脱硫系统投运以来,2台增压风机在低负荷(300360MW 时,增压风机运行工况极不稳定,导叶开度只能维持在17%20%之间,风机抢风,电流晃动大,风量低的一台失速表1 增压风机设计规范F ig .1 D esign code for boost fan名 称项 目内 容备 注增压风机型式静叶可调轴流式型号ANT

4、40e6(V 13+4 数量/台2工况TB 风压/Pa 2700流量/(Nm 3 h -11365672静叶可调范围-75 +30 介质温度/!120介质密度/(kg m -30 891风机轴功率/k W 1777风机效率/%85 3成都电力机械厂电机旋转方向逆时针由电机侧看型号YYK800-12W 转速/(r m i n -1496湘潭电机厂功率/k W2000报警频繁,要不断的切至手动方式调节,很难维持原烟气压力稳定,严重时旁路挡板因原烟气压力波动大保护打开,并影响炉膛负压,给机组和脱硫系统的稳定运行带来不利影响。另一方面,增压风机的电耗一直很高,利港电厂3期工程5号、6号机组与7号、8号

5、机组主机型式完全相同,脱硫烟气系统布置方式、吸收塔喷淋方式也相同,增压风机也为成都电力机械厂生产的静叶可调轴流式增压风机,只是风机的型号和电机的60电力科学与工程2010年功率不同。在同等锅炉工况下,对比6号、7号增压风机的运行电流和功率,可以发现相差很大如表2。表2 同等负荷下三、四期单台增压风机电流和功率对比情况F ig.2 E lec tr ic current and po w er of boost fan of theth ird phase projec t co m pared w ith th e forth phasep roject under the sa m e du

6、ty负荷/MW3604505006003期5号、6号增压风机4期7号、8号增压风机同等负荷下增压风机电流、功率差值从表中可以看出,在机组500MW负荷时,单台增压风机功率最大相差390k W,如果按几种工况平均下来每台增压风机的功率也相差274 k W。因为增压风机的能耗大,每月进行厂用电分析时,发现4期脱硫系统耗电率要比3期平均高0 2个百分点。2 原因分析为了解风机的实际运行工况,2008年01月,江苏省环境监测中心对7号机组两台增压风机进行了性能测试,试验结果得出,在机组满负荷时,单台增压风机标态流量的平均值为295 35Nm3/s (A:294 3;B:296 4,其对应的压力大气压力

7、102000Pa,烟温137 4!,增压风机入口烟气静压-100Pa,换算后得出单台增压风机入口实际烟气流量为441 25m3/s。设计单台增压风机在机组60%B MCR标况风量:60%2069200/3600=345Nm3/s,B M CR 工况下给的温度为122!,增压风机入口烟气静圧0Pa,经换算后得出单台增压风机入口实际烟气流量为497 5m3/s,实测的增压风机运行参数与B MCR工况的参数比较:风量裕量为11 3%,与风机TB点工况相比,风量裕量为:22 1%。由于3,4期工程锅炉参数都一致,但3,4期脱硫增压风机选型参数相差较多(3期增压风机电机功率1400k W,电机转速370

8、r/m i n,TB 点风压2300Pa,按3,4期相同的烟气参数进行计算,烟气条件:100%B M C R工况下风机入口处湿烟气流量Q fan,in(Nm3/h为2069200,风机入口处烟气表圧P fan,in(Pa为0,风机入口处烟气温度T fan,in(!为122。2 1 单台增压风机烟气设计流量计算Q fan,in,act=Q fan,inT fan,in+273 15273 15101325P k+P fan,in1360012=412 98m3/s增压风机烟气设计流量Q fan,in,d(按#火力发电厂设计技术规程的规定,考虑10%裕量Q fan,in,d=1 1Q fan,in

9、,act=1 1412 98=454 2m3/s 2 2 单台增压风机全压计算整个烟气脱硫系统的阻力为1707Pa,按#火力发电厂设计技术规程的规定,考虑20%裕量:增压风机设计压力为p d=1 2 p=1 21707=2048 4Pa因设计中就无GGH,不考虑因GGH随运行时间所增加的烟气阻力。2 3 电机功率计算增压风机所需功率N f=Q fan,in,d p d1000 1 2=1112 9k W式中: 1为设计风机效率85 3%; 2为机械传动效率,联轴器直联传动,取0 98。电动机功率N,f d=KN fd=1353k W式中: d为电动机效率94 6%;K为电动机容量富裕系数,因电

10、厂风机功率远大于5k W,为保险,K选1 151。根据计算结果,合适的电动机功率应在1400 k W左右,与3期工程所选择的增压风机电机功率基本相同,从实际的运行工况来看,目前3期增压风机在100%B M CR工况时,导叶开度在65% 70%之间,刚好是风机的高效区,而低负荷时,也刚好能躲开失速区。通过以上选型计算可以看出,4期增压风机选型时在按#火力发电厂设计技术规程的规定,考虑10%风量裕量的基础上每台增压风机又增加了一定裕量,导致风量裕量太大。正常工况下静叶开度已小于正常值,进而在低负荷工况下开度过小,很容易进入失速区,风机运行效率也很低2。第7期倪迎春烟气脱硫系统中增压风机选型问题探讨

11、613 现有条件下的调节(1低负荷时单侧增压风机运行。4期2台增压风机裕量大,且低负荷时并联运行困难,对此,提出在低负荷下单侧增压风机运行的设想。在8号机组上进行了试验,从节能性方面评估: 300MW时,克服相同烟气系统的阻力单台增压风机运行功率比2台低248k W,360MW时,克服相同烟气系统的阻力单台增压风机运行功率比2台低151k W;从操作性方面评估:低负荷时单侧增压风机运行对于脱硫效率无任何影响,不会影响环保考核,能够在旁路挡板关闭的情况下启、停增压风机,在300360MW之间单台增压风机适应锅炉负荷变化的情况良好。试验结果表明:在360MW负荷以下时可以将并联运行的增压风机停运1

12、台,改为单侧运行,能够避免抢风失速现象,而且也有节能效果。但也发现由于设计时增压风机出口无挡板,停运1台增压风机时会有烟气反串泄漏,且对运行人员启停控制的要求较高,从单台到并联之间转换的过程需要一段时间,不能满足机组快速的升负荷。对于上述第一个问题,后来采取在增压风机轴端加装密封,基本不再泄漏,对于运行人员操作,也制定了启停操作票卡,运行人员按票卡一步步执行就可以了。(2低负荷时停运一层喷淋。低负荷时,满足脱硫效率的前提下,可以停运一层喷淋,降低增压风机出口阻力,2台增压风机抢风的现象也会减少。(3尽量降低除雾器的差压。平时要对除雾器的冲洗情况加以关注,确保除雾器冲洗水的压力和流量,消除除雾器

13、冲洗门内漏现象,使除雾器的阻力降低。(4如果低负荷2台增压风机并联运行抢风情况太严重,可联系主机适当增加风量,对安全有利但对节能不利。4 改造设想上述运行调节只能是一种被动的调整,无法在根本上消除增压风机低负荷抢风失速、能耗高的问题,如果要从根本上解决,应对增压风机电机降速或对叶轮进行改造。如果假设4期改造后的增压风机运行状况和3期相同,失速抢风的问题没有了,改造后能带来的效益计算如下。从表2可知:单台增压风机平均每小时功率降低274k W,每年按运行7000小时计算,2台增压风机每年可节电量为:27427000=3836 000k W h。若1k W h按0 45元计算,折合人民币为:383

14、60000 45=1726200元,可见改造的潜力还是很大的,改造的费用不需很长的时间就能够回收,而且能彻底解决现在低负荷抢风、失速的安全问题。5 结 论通过以上分析可以得知,设计单位在考虑增压风机性能保证时,按#火力发电厂设计技术规程的规定,取10%的风量裕度和20%的风压裕度的基础上,又增加了额外的裕度,使该型的增压风机与锅炉烟气系统极不匹配,造成静叶开度长期在40%以下运行,增压风机实际运行效率低,能耗高,低负荷时很容易进入失速区。运行中虽然能采取一系列措施,尽量使风机运行稳定,但从节能和安全两个方面长远考虑,应对风机的叶轮或电机转速进行改造,提高风机的实际运行效率。另外也提醒了设计单位

15、在以后脱硫增压风机的选型时对于裕量的考虑应该周全。参考文献:1郭立君,何川.泵与风机M.北京:中国电力出版社,2004.2王志成,张新平,董康田.国电石嘴山发电有限责任公司引风机节能改造J.热力发电,2006,35(3:54-56.Approach to Type Selection of Boost Fan in FGD Syste mN i Y i n gchun(Jiang su L igang P o w er Co.,L td.,Jiangy i n214444,Ch i naAbstract:T he boost fans chosen i n t he forth phase o f Ji ang s u L i gang Pow er P l ant have large design abundance. The fans o ften operate on lo w e fficiency,and consu m e a lot of powe r.W hen t he bo iler worki ng on lo w duty,the fans o ften go i n t o a stall and scra m bi ng for a i r.Itmust be po i nt out t