1000mw机组锅炉风机选型优化研究

1000mw机组锅炉风机选型优化研究

霍茨霍夫、排气管和风扇装置是将风装置消耗的大型设备，是可靠性和发电运行的重要设备。优化风机配置和准确选型对发电厂节能降耗具有十分重要的意义。目前国内已投运或在建的1000MW级机组锅炉一次风机和送风机基本采用动叶可调轴流式风机,引风机多采用静叶可调或动叶可调轴流式风机,但对于一次风机、送风机和引风机的风量裕量和压头裕量的选择,没有明确可遵守的设计导则,各工程项目基本参考2000版的《火力发电厂设计技术规程》中的相关规定(以下简称2000版火规),与实际运行结果差异较大。2000版火规的适用范围是600MW及以下机组,对于600MW以上的火电机组可供参考。1采用分布式计算方法和实际运营参数分析1.1风压裕量和风力风机选型规定的主要内容有:(1)2000版火规和新修编送审版的《火力发电厂设计技术规程》(2008)中,对于风机选型计算工况风量的确定没有区别,主要为:①一次风机基本风量按设计煤种计算,包括锅炉在最大连续蒸发量时所需的一次风量、制造厂保证的空气预热器运行1年后,一次风侧的漏风量加上磨煤机密封风量损失。②送风机基本风量按设计煤种计算,包括锅炉在最大连续蒸发量时所需的风量、制造厂保证的空气预热器运行1年后送风侧的净漏风量。③引风机基本风量按设计煤种计算,包括锅炉在最大连续蒸发量时的烟气量、制造厂保证的空气预热器运行1年后烟气侧的漏风量和锅炉烟气系统漏风量。(2)对于风量和风压裕量的选择,规定有所不同。采用三分仓空气预热器正压直吹式制粉系统,风机的风量、压头选择要求见表1。1.2u3000ebf目前1000MW机组风机参数选型基准点依然参照2000版“火规”中相关规定,即“按设计煤种和锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况为基点,风机选型TB点风压考虑设备阻力”。部分1000MW机组风机裕量选择见表2。1.3风机开度及压头已投运的部分1000MW机组在BMCR工况运行时,各风机运行的开度及压头见表3。从表3可知,已经投运的1000MW机组三大风机大都存在风量、风压裕量偏大问题,风机经常在非经济工况运行,处于非高效率区。1.4宁海工厂一期发电设计与实际运营参数的比较1.4.1运行数据分析一次风机风量、风压的设计值和在1000MW负荷下实际运行数据见表4。运行数据表明,在1000MW负荷下,一次风机的风量选择基本合适;而一次风机实际运行的压头远低于设计值,风机压头裕量选择可适当降低。1.4.2送风机的实际减量送风机风量、压头设计值和1000MW负荷下实际运行数据见表5。由表5可知,在1000MW负荷下,送风机的实际风量低于设计值,风量裕量取17%偏大。压头选择情况同一次风机一样,实际运行的压头低于设计值,风机效率降低,因此风机压头裕量可适当降低。1.4.3引风机运行结果在选择引风机风量裕量和压头裕量时,应考虑到空气预热器漏风率可能增大的因素以及空气预热器受热面污染而导致阻力增大。所以,引风机风量裕量取值为17%,另加10K温度裕量;压头裕量取值为30%。表6为引风机设计及运行数据。从表6可知,原设计引风机流量裕量为17%偏大;风压运行值比BMCR点风压还低,压头选择也偏大。另外,宁海电厂的运行数据取自性能考核试验报告记录,考核期间锅炉燃煤煤质已接近设计煤种,运行数据可以与设计工况风机参数进行对比分析,具有相当的可信度。2采用优化布局计算方法2.1风机选型和用量通过风机设计与实际运行数据的对比分析可以看出,依据目前的选型计算方法,选择的风机实际运行中裕量是偏大的。为此,提出将风机参数选型基准点取锅炉BRL工况,风机TB点风压不再重复考虑设备阻力裕量,校核TB点满足锅炉最大负荷要求的风机选型计算方法,使风机长周期运行在高效工作区。《火力发电厂燃烧系统设计计算技术规程(2008送审稿)》中对风机选型的规定为:风机的TB点表征风机的最大工作点;100%负荷表征风机额定工作点,相应于锅炉BMCR工况;TRL点(锅炉BRL点)即汽轮机额定负荷点,表征风机经济工作点。一般来说,汽轮机最大功率(TMCR)时比TRL时的输出功率大5%左右,汽轮机调节阀全开(VWO,锅炉BMCR)时的进汽量比TMCR(锅炉BRL)时的进汽量多3%～5%,输出功率则多4%～4.5%。据此,以BRL为风机选型的基点与以BMCR为风机选型的基点,锅炉负荷相差不到5%。2.2使用示例以某1000MW机组风机选型计算为例,进行风机优化选型计算。电厂燃烧系统计算数据见表7。2.2.1根据《产水管计算结果,将《风机压头裕量表》“未充放电”的试验结果作一次风机BMCR工况点风量裕量取值为“40%的质量流量裕量+温度裕量(按夏季室外大气温度计算)”,计算结果见表8。从表8可以看出,按照BMCR工况和BRL工况计算的风量相差1.8%。一次风机的压头裕量取30%,符合2000版火规的要求。若参数选型基准点按BRL工况,TB点风压不再重复考虑设备阻力裕量,那么,风机的选型压头就降低了。2.2.2送风机计算结果对于送风机风量裕量取为12%,另加温度裕量。风压裕量取为30%,高于火规中推荐数据,原因是为避免将来机组运行时由于空气预热器漏风大,风机风量、压头不够而造成机组输出功率不足的情况。送风机计算结果见表9。从表9可以看出,按照BMCR工况和BRL工况计算的风量相差4.3%,BMCR工况和BRL工况计算的风压相差5%。2.2.3引风机的减量对于引风机的风量裕量,2000版火规规定了对于引进型锅炉,由于引风机的基本风量计算中不考虑尾部受热面、烟道和除尘器的漏风,引风机的风量裕量和风压裕量可取得大些。如不计锅炉尾部受热面漏风、空气预热器漏风取值偏小的情况下,引风机的风量裕量可取到15%,对在空气预热器中堵灰倾向严重的燃料,压头裕量可增大到30%。《火力发电厂燃烧系统设计计算技术规程(2008送审稿)》规定,引风机的风量裕量不低于10%,并考虑不低于10K的温度裕量;压头裕量不小于20%。考虑到电厂引风机为与脱硫、脱硝系统合并的风机,选择压头裕量时,空气预热器漏风率可能增大、空气预热器受热面因受污染而导致阻力增大、脱硫脱硝系统阻力变化等因素,风量裕量取到15%,压头裕量取25%。引风机计算结果见表10。从表10可以看出,BMCR工况和BRL工况计算的风量相差3.8%,按照BMCR工况和BRL工况计算的风压相差3.2%。3运行效率通过以上案例可知,以BRL工况为风机选型基点时,风量及风压值均比以BMCR工况为选型基点低3%～5%,将提高三大风机的实际运行效率,可节约厂用电。以实际工程数据测算,在机组1000MW负荷下:(1)一次风机实际运行效率约为83.4%,按推荐选型计算方法选择的风机实际运行效率可提高2.8%。目前一次风机电机实际运行消耗功率1965kW,则1台炉一次风机可节约电功率110kW;(2)送风机实际运行效率约为85.8%,按推荐选型计算方法选择的风机实际运行效率可提高2.4%。目前送风机电机实际运行消耗功率1284kW,则1台炉送风机可节约电功率61kW;(3)引风机实际运行效率约为81.6%,按推荐选型计算方法选择的风机实际运行效率可提高4.1%。目前引风机电机实际运行消耗功率3358kW,则1台炉引风机可节约电功率275kW。以电价0.30元/(kW·h)、年运行6000h计算,2台锅炉一年三大风机可节约运行电费约160万元。以上是机组满负荷运行时风机节约的电费测算,如机组运行在低负荷,则节能效益更为可观。4brl工况风机选型三大风机风量、压头的选择影响到全厂的运行及厂用电率大小,因此选择适当的风机裕量非常重要。合理优化风机设计选型基准点,即选型计算基准点取锅炉B