火电厂大机组锅炉引风机选型的探讨

1、2000年第1期 电 力 建 设 29设计技术火电厂大机组锅炉引风机选型的探讨InquireintoModelSelectionofBoilerInducedFansforLargeUnitsinThermalPowerPlants吴兴伟(沈阳电力高等专科学校,沈阳市,110036)摘 要 从风机的耐磨性、高效率范围、调节特性、使用维护、可靠性、设备投资、年耗电量等方面分析比较了动叶调节轴流风机、静叶调节(子午加速)轴流风机及双吸离心风机各自的特点,提出了静叶调节轴流风机是300MW机组引风机的最佳选择的观点。关键词 大机组 引风机 动叶调节轴流风机 静叶调节(子午加速)轴流风机 离心风机 选

2、型1 风机选型中主要考虑的几个问题1.1 风机的耐磨性 1!引风机输送的介质系温度较高的含烟气体,其耐磨性能的好坏将直接影响机组的安全运行。因此,风机的耐磨性是选择引风机的关键。我国发电厂烟气含尘体积质量普遍在4001000mg/m。在这一范围内,风机叶轮的磨损与转速的平方成正比(即与烟气冲刷叶轮速度的3.5次方成正比)。在相同的参数条件下,动叶调节轴流风机的转速最高,一般比静叶调节轴流风机和离心风机的转速高一级,因而其耐磨性最差。离心风机转速低,叶片为板式,且表面可实行喷涂或堆焊耐磨层等防磨措施,因而耐磨性最好。静叶调节轴流风机转速高于离心风机,叶片为板式,表面也可实行喷涂或堆焊耐磨层等防磨

3、措施,其耐磨性介于动叶调节轴流风机和离心风机之间。静叶调节轴流风机的动叶片可以在同一个轮毂上通过简单的方法更换45次,叶轮组的使用寿命也很长。另外,由于静叶调节轴流风机的所有部件中,最容易磨损的是后导叶(不是动叶),而后导叶又设计成可拆卸式的,用螺栓联接在扩散器上,如果发现磨损,即使在运行中也可以抽出来检查或更换,因而非常适合于使用条件恶劣的锅炉引风机上。1.2 风机的高效率范围图1、图2分别是动叶调节轴流风机和静叶调节轴流风机的典型特性曲线。从图1可以看出,动叶调节轴流风机的等效率曲线近似一椭圆,其长轴方: 2!3向与锅炉阻力线接近平行,最高效率区域位置适中且范围较宽,可调节范围较大。在选型

4、时,它有可能使锅炉设计点(T、B点)与最大连续工况点(100%MCR点)同时落在风机的高效区域内。从图2可以看出,静叶调节轴流风机的等效率线近似一圆形,其高效率区域靠近曲线上部导叶的大开度位置。这样,以静叶调节轴流风机选型,要满足锅炉设计点和100%MCR点同时落在高效区较难办到。与动叶调节轴流风机相比,变工况运行效率下降较快,风机运行的平均效率低于动叶调节轴流风机。大机组锅炉使用的离心引风机大都是双吸离心风机,它采用入口导叶加双速电机的调节运行方式,如图3所示。当锅炉负荷低时采用低速档,锅炉负荷高时采用高速档,使风机在低负荷时有一个较高的效率,但负荷过低时,效率下降也很明显。所以,以此3种型

5、式风机的特性来分析,从运行的平均效率的角度看,动叶调节轴流风机为最佳,静叶调节轴流风机次之,双吸离心风机较差。1.3 风机的调节特性及变工况的适应性从图1、2、3可以看出,这3种风机能达到的最高效率相差不大,但低负荷时,它们的效率相差却很大,这与风机本身的性能和调节方式有关。离心风机和静叶调节轴流风机都是采用入口导流器调节,但离心风机只能采用向着风量、风压减少的单方向调节,即产生正旋绕;而静叶调节轴流风机,不仅能减少性能参数,而且借助于入口导流器在一定范围内的反方向调节所获得的负旋绕也能增加性能参数,这样就可以利用比最大值稍低的参数进30 电 力 建 设 2000年第1期1.4 风机的使用维护

6、及其可靠性离心风机结构简单、运动部件少、易于维护、运行可靠,在我国有比较成熟的运行和维护经验。但随着机组单机容量的增加,离心风机的尺寸增大,叶轮材料的强度受到影响,因焊接问题引起的叶片断裂或风机损坏的事故时有发生,因而离心风机运行的可靠性有所下降。近几年由于轴流风机的高效性和调节特性引起了人们的关注,很多风机生产厂家对它们的可靠性作了广泛的研究和改进,已经有了很大程度的提高。目前国内有很多电厂采用了轴流风机,其可靠性已得到了实践证明。在检修维护方面,由于动叶调节轴流风机增加了一套复杂的高速旋转的调节机构和液压调节系统,其检修工作量比静叶调节轴流风机和离心风机要大,检修工艺要求也比后两者高,而静

7、叶调节轴流风机检修工艺又比离心风机的要求高。1.5 设备投资从设备投资来看,动叶调节轴流风机较高,离心风机次之,静叶调节轴流风机相对便宜。据某厂提供的报价单表明,300MW机组配套风机,动叶调节图1动叶调节轴流风机的典型特性曲线进口导叶调节位置以()表示,效率 以%表示,下同。图2 静叶调节轴流风机的典型特性曲线轴流风机约为120万元,双吸离心风机约为110万元,静叶调节轴流风机约为70万元。据资料介绍,双吸离心风机所配套的双速电动机价格比动叶调节轴流风机所配套的价格高80%左右。所以,如果包括电动机在内,双吸离心风机设备投资最多,动叶调节轴流风机次之,静叶调节轴流风机最便宜。1.6 年耗电量

8、关于年耗电量,可以1台300MW机组配套引风机为例进行分析比较,这里列出了3种类型的风机,其运行效率及耗电量见表1、2。图3 离心风机的典型特性曲线(1)动叶调节轴流风机,型号:ASN-2800/1600,TB点效率 =79.3%,转速n=990r/min,电动机功率N=1700kW。(2)静叶调节轴流风机,型号:AN-28/V13+4,TB点效率 =82.8%,转速n=740r/min,电动机功率N=1600kW。(3)双速离心风机,型号:Y5-2#56No32F,TB点效率 =81.5%,转速n=580/480r/min,电动机功率N=2000/1000kW,负荷为80%时在低速档。从表2

9、可以看出,动叶调节轴流风机年耗电最少,静叶调节轴流风机次之,离心风机耗电最多。1.7 综合经济比较行风机的选型计算。同时,还能改变叶轮的进气条件,提高风机的性能,所以静叶调节轴流风机的性能优于离心风机。动叶调节轴流风机通过液压调节油站、调节臂、液压缸及叶片调节机构等带动动叶在运转过程中改变叶片的安装角,以获得风机流量和压力的变化。由于动叶安装角改变,使得该风机冲击损失较小、效率较高,并且具有调节幅度深和非常宽广的调节范围,因此动叶调节轴流风机可在很大变工况下(特别是在阻力很小时)保持较高的效率,其调节特性和变工况的适应性比离心风机和静叶调节2000年第1期 电 力 建 设种类型风机进行了综合经

10、济比较,结果列于表3中。从表3可以看出,离心风机的一次性投资(只考虑风机和电动机的投资)最多(183万元),动叶调节轴流风机次之(162.8万元),静叶调节轴流风机最便宜(122.3万元);离心风机的耗电费用最多,静叶调节轴流风机次之,动叶调节轴流风机最少。表1 各种负荷下引风机的运行效率及功率风机类型效率和功率负荷/%风机类型动叶调节静叶调节离心风机31表3 3种类型风机的综合经济比较风机购置费用12375115差价基准-48-8年耗电费用174.9/基准167.3差价2 结束语通过上述分析可知,离心风机结构简单、耐磨性好、运行技术成熟,但其调节特性差、设备投资大、年耗电量多,选此类型引风机

11、投资较大;动叶调节轴流风机结构紧凑、调节特性好、年耗电量少,但其设备投资大,且耐磨性差,不适合做引风机;静叶调节轴流风机结构简单、造价低、调节特性与动叶调节轴流风机相比相差不大、年耗电量也不多,选此类型引风机有明显的优势,另外,静叶调节轴流风机对烟气含量要求不太严格,检修维护费用较低。根据我国目前引风机和电除尘器的设计、制造、运行、维护和检修情况,推荐300MW机组引风机采用静叶调节轴流风机。动叶调节效率/%功率/kW静叶调节效率/%功率/kW离心风机效率/%功率/kW注:风机轴功率是按引风机有效功率与锅炉负荷的三次方成正比关系(忽略其他因素的影响),然后利用有效功率除以该工况下风机的运行效率

12、而得。表2 3种类型风机年耗电量比较风机类型动叶调节(/%)静叶调节(/%)离心风机(/%)年耗电量/(kW h)年耗电费用/元差价/元基准3 参考文献机技术,1998(2)注:电费按0.3元/(kW h)计算。(上接第28页)(1)当设有电动泵时,采用电动泵启动机组,此时备用电动泵兼作启动功能。(2)不设备用电动泵时,在启动汽源满足要求的条件下,采用汽泵进行机组启动。国内部分电厂采用汽动泵进行机组启动已有相当的经验。(3)可设置低扬程、低流量的启动给水泵满足机组启动的要求。如300MW机组,电动泵的相应出力约为300t/h,扬程约10MPa,电动机容量为1200kW。此时电动泵组的设备费低60%以上,厂用电系统也可以大为简化。从长远发展的观点出发,300,600MW机组,设置100%全容量汽泵,不设电动泵或只设满足机组启动功能要求的启动电动泵是给水泵配置的发展趋势。在成套引进机组中,在投标商有上述成功经验的前提下,建议积极采纳。对国产300MW机组可视条件进行试点工作。5 结束语5.1 300MW机组,建议积极推广采用全容量汽泵的方案。5.2 300MW级机组,在下列条件下宜配置3#50%电调泵方案:汽机本体回热系统及发电机