三合一风机选择

1吸风机与脱硫增压风机合并风机特点及选型分析吸风机和增压风机合并设置，这种将脱硝、吸风机、脱硫增压风机合一的吸风机，具有参数特点是压力系数较高，目前国内也均有分别采用动叶可调轴流风机和静叶可调轴流风机情况，下面分别进行分析。动叶可调轴流风机选型对于动叶可调轴流风机做“三合一吸风机”的选型，分为单级和双级，为此以某2X1000MW机组国内风机厂选型情况，说明合并后的吸风机选用的单、双级动调轴流风机进行比较。单级动叶可调轴流风机的结构特点单级动叶可调风机（转子图见图1），从顺气流方向看分别是01型刚挠性联轴器、轴承箱、叶轮、液压调节装置，01刚挠性联轴器通过一空心主轴（中间轴）与电机端01型刚挠性联轴器相连接，中间轴的一半重量以及叶轮的重量分别支撑在轴承箱的两端，液压调节装置在风机运行时推动推盘和调节杆及其叶柄从而带动风机叶片的转动，以便适应系统的风量、风压要求。图1单级动叶可调风机转子图双级动叶可调轴流风机的结构特点双级动叶可调风机（转子图见图2），从顺气流方向看分别是03型刚挠性联轴器、叶轮、轴承箱、叶轮、液压调节装置，03刚挠性联轴器通过一空心主轴（中间轴）与电机端01型刚挠性联轴器相连接，中间轴的一半重量以及叶轮的重量分别支撑在轴承箱两端，两级叶轮通过推杆和推盘进行串连，推杆安装在主轴承箱空心轴内，并可在安装和检修时同过调整垫片进行两级叶片同步性的调整，调整到位后通过液压调节从而调节叶片角度，以适应系统的风量、风压的要求。

n 二丄丄竺 n 二丄丄竺 丄ni图2双级动叶可调风机转子图单级与双级动叶可调轴流风机技术对比分析某电厂1000MW机组引风机对单级动叶可调轴流风机和双级动叶可调轴流风机进行选型，型号分别是SAF42.5-26.6-1和SAF40-18-2，对两种型号的风机空气动力性能、可靠性做以下技术比较。1)基本参数风机型号风机直径(mm)轮毂比叶片叶型风机转速(rpm)叶顶圆周速度(m/s)叶片数轴承箱型号液压缸型号转子重量(kg)风机总重(kg)SAF42.5-26.6-142180.63120NA20745164.520H280N1400/1251200075000SAF40-18-239820.44616DA16745155.232H240N2400/12511000680002)风机结构设计参数项目SAF42.5-26.6-1单级SAF40-18-2双级转子重量(包括液压缸和轴承箱)(kg)1200011000主轴承箱型号H280LO2H240N2-C叶片数2416X2叶片材料GGG40St52(加喷涂)相当于15MnV风机转动惯量116008100叶柄轴承型号513.24513.20液压调节装置型号400/125400/125a） 单级与双级动叶可调轴流风机的效率对比分析对于在运行过程中的效率问题，单级风机由于叶片较短以及叶片数量较多，流速较大（单级流道面积为8.42m2，双级流道面积为9.97m2）,在叶片顶部的二次流的损失以及叶片上的摩擦损失有所增加，同时由于双级风机扩压器产生的扩压损失只需要计算一个扩压损失，因此一般来讲双级风机的效率高于单级风机的效率。当然实际风机的效率与阻力线在风机的性能曲线上的分布有关，对于该工程来讲，风机的效率在T.B点效率基本接近，在30%BMCR到100%BMCR时效率双级具有优势，以有脱硝装置为例，在75%THA工况下,THA效率为71%,双级效率为76%，高5%效率，在50%工况下，单级效率为42%，双级效率为52.5%，高10.5%。因此在效率上来讲不难理解双级具有一定优势。b） 单级与双级动叶可调轴流风机的运行可靠性分析双级动叶可调轴流风机与单级动叶可调轴流风机相比而言，主要是多了一个叶轮，两级叶轮通过推杆和推盘进行串连，推杆安装在主轴承箱空心轴内，并可在安装和检修时进行适当调整，由于前后两级叶轮串连而成，因此风机前后两级叶轮调节的同步性和可靠性不成问题，从叶轮的加工难度来讲，双级和单级没有区别，而从轴承箱轴承受力情况来看，由于单级风机叶轮为悬臂结构，靠叶轮端受力较大，而双级风机由于叶轮挂在轴承箱前后两端，受力比较均匀，轴承受力状况反而较好，因此从可靠性来讲，双级动叶可调轴流风机不会比单级动叶可调轴流风机差。c） 单级与双级动叶可调轴流风机的直径对比轴流风机设计按照等环量理论设计，轴流风机当轮毂比增加时压力系数增加、流量系数下降，其中压力系数增加较快，流量系数略微下降，因此相同参数下，单级动叶可调轴流风机直径较大，双级动叶可调轴流风机直径相对较小。d） 单级与双级动叶可调轴流风机叶片材料选择对比在转速为745rpm下，单级叶顶圆周速度为164.5m/s，基本接近德国TLT公司的设计极限，在此条件下选择单级动叶可调轴流风机方案，根据TLT公司计算该风机叶片材料必须选用GGG40球墨铸铁，但球墨铸铁耐磨损虽然较普通钢板好，但是较喷涂耐磨层的钢叶片差很多，同时叶片磨损后不能修复，而双级动调风机叶顶圆周速度为155.2m/s,可选用St52钢板加喷涂硬质耐磨合金，可以保证叶片连续使用50000小时，当叶片磨损后可以修复2-3次，整体使用寿命可以达到150000小时，同时根据TLT公司的初步计算，双级动调风机最大应力为68N/mm2,单机风机最大应力为83N/mm2，因此从叶片可靠性上来讲，双级风机应力较低，可靠性相对较高。e） 单级与双级动叶可调轴流风机主轴承选择对比若选用单级动叶可调轴流风机，由于叶轮侧重量（重量为11500kg）明显重于联轴器侧重量，因此叶轮端轴承载荷很大，包括由于扭矩产生的扭转力和转子重量产生的弯曲应力，风机主轴直径必须加大，据TLT公司初步估计，需选用H280LO2轴承箱，轴承箱支撑轴承为NU264MC3,推力轴承为7264BMPUA，目前该类轴承必须进口，且只有FAG公司一家生产，生产周期较长，一般在一年以上。由于该类轴承用户较少且价格昂贵，因此一般情况下采购轴承数量不会很多，如果考虑到大修或者轴承损坏就有可能导致没有轴承可换，若考虑在整机时备一套轴承，那储存3到5年的轴承也很难保100％的可用。若选用双级动叶可调轴流风机，该结构的风机轴承箱两侧受力基本相等（每侧叶轮重量为5500kg），因此轴承受力比较均匀，初步估算可以采用H240N2轴承箱，该轴承箱支撑轴承为NU348MC3及NJ348MC3,考虑到脱硝后压力较高，设置有两个推力轴承，型号为7348BMP.UA.该型号的轴承是目前使用数量最多的主轴承型号之一，轴承的采购、交货期以及备件轴承的交付都不会存在任何问题。对于风机承受的由于风机压升引起的轴向力来讲，单级动叶可调轴流风机由于外径较大，轴向力也较大，轴向力为77050N，而双级动叶可调轴流风机为68700N，双级动叶可调轴流风机相对较小。f） 单级与双级动叶可调轴流风机转动惯量对比由于双级动叶可调轴流风机直径较小，同时风机重量也较轻，因此转动惯量较小，据TLT初步估算,双级风机转动惯量为8100kgm2,单级风机转动惯量为11600kgm2。若选用双级风机则电机的启动时间较短，启动电流较小，这样可以延长电机的使用寿命。g） 单级与双级动调风机风机加工情况对比由于单级风机叶轮轮毂达到2.66米，叶轮重量较重，叶轮、叶柄的加工以及风机机壳的加工比较困难且费用昂贵。而双级动叶可调风机内径只有1.778米，因此加工设备不存在任何问题。由于引风机转子为国外公司TLT公司供货，鉴于双级风机具有以上的优点，且目前在欧、美等发达国家的电厂中，国外风机公司供货的引风机大部分为双级动叶可调风机，其已经投入运行的相似规格的双级风机有几十台业绩。TLT公司明确表示可以确保风机的空气动力性能和结构可靠性。同时由于双级动叶可调风机型号较单级别动叶可调风机型号小一号，风机外形较小，转子重量和整体重量较轻，对于电厂来讲，风机的进、出口管道也可以适当减小，基础以及附属设备如吊轨、管道的制作成本亦将会有不同程度的降低。h） 单级与双级动叶可调轴流风机技术汇总分析单级与双级动叶可调轴流风机技术汇总分析见下表1表1单级与双级动叶可调轴流风机技术汇总分析表序号项 目双级动调风机单级动调风机1风机压头和流量满足空气动力性能。满足空气动力性能。2叶片叶片较短以及叶片数量较多，损失较大。3轮毂轮毂比大，流道小，流速大，损失较大。4效率低负荷处双级风机效率明显高于单级。—5风机直径风机直径较小，叶顶圆周速度较低，叶片应力较小。6轴承受力主轴承受力较为均衡，且受力小。7转动惯量转动惯量小。—8占地面积占地面积小，系统阻力也相对较小。—经过对以上技术对比分析的结果，结论是采用双级动叶可调引风机较为合适。双级动叶可调轴流风机目前订货情况在欧、美等发达国家，环保政策严格，脱硫装置不设置旁路烟道，很多电厂采用引风机和脱硫增压风机合并的方案，自70年代起已有多台双级动叶可调轴流式风机的供货业绩。目前国内大容量机组“三合一吸风机”采用上海鼓风机厂有限公司生产的双级动叶可调轴流风机，已订货情况及选型参数见表2。表2国内大容量机组“三合一吸风机”采用双级动调风机情况及选型参数电站名称风机型式无脱硝TB点全无脱硝BMCR工有脱硝TB点全压有脱硝BMCR工况全压（Pa）备 注大同二电厂三期2X660MW双级动调75005950108007108脱硝预留，三合一，型号36.5-19.5-2。天津北疆电厂一期2X1000MW双级动调93827093108008193脱硝预留，三合一，型号40-20-2，流量800m3/s，进口转子。安徽铜陵2X1000MW双级动调--9000-三合一，型号40-19-2，流量800m3/s，国产转子。另外，该制造厂还供应了首钢自备电厂（型号29.5-19.5-2，国产转子）、锦州热电厂（型号28-17-2，国产转子）、安阳电厂等300MW机组项目“三合一吸风机”选择了动叶可调轴流风机。对双级动叶可调轴流风机与单级动叶可调轴流风机进口部件的考虑根据国内在大机组方面设计、选型、制造、安装、运行方面的经验，国内在动叶可调轴流风机的设计方面已经积累了相当丰富的经验，由于单级动叶可调轴流风机相对双级动叶可调轴流风机轴承比较大，叶片较多，因此双级动叶可调轴流风机制造相对容易些，并且价格也差不多。关键是风机是否需要整个转子全部进口的问题，整个转子如果全部进口，则比国产转子贵一倍以上，而目前国内引进技术的德国公司在欧洲及日本获得订单的风机，钢叶片全部由国内鼓风机厂制造。为解决国产风机液压缸、液压油站漏油问题，并保证1000MW机组、三合一风机的可靠性，建议对此类风机建议液压缸、液压油站、骨架密封件、轴承（SKF或FAG）等可暂时按进口考虑。1.2静叶可调轴流风机选型1.2.1静叶可调轴流风机的结构特点静叶可调轴流风机在运行中风机进口导叶依靠调节机构进行调节，从而达到改变风压、风量的目的。静叶可调轴流图3静叶可调轴流式风机结构图式风机由进气箱、进口调节门、整流导叶环的机壳、扩压器和转子组成。静叶可调轴流风机“三合一吸风机”在考虑了脱硫和脱硝的阻力后，引风机的叶片加长，叶轮直径增大。叶轮线速度由合并前的〜132m/s增加到〜147m/s,因此叶片、主轴、轴承磨损加快，寿命降低，风机叶片将采用机械性能极好的材料制作。1.2.2国内以静叶可调轴流风机做“三合一吸风机”业绩情况目前国内600MW及以上机组当中，山东黄岛电厂2x660MW机组采用采用成都电力机械厂生产的AN35型静叶可调轴流式风机,现已投入运行，据介绍，运行效果较好，但因为脱硝部分为预留，因此实际运行是无脱硝全压。国内大容量机组“三合一吸风机”静叶可调轴流引风机选型参数见表3。表3国内外大容量机组三合一静叶可调轴流引风机选型参数电站名称风机型式无脱硝TB点全压（Pa）无脱硝BMCR工况全压（Pa）有脱硝TB点全压（Pa）有脱硝BMCR工况全压（Pa）备 注黄岛电厂三期2X660MW静调7141595193247770脱硝预留，三合大唐宁德电厂4X600MW静调6831569280916742脱硝预留，三合以静叶可调轴流风机做“三合一吸风机”分析及建议在对静叶可调轴流风机是否可以作为“三合一吸风机”上，我们持比较慎重的态度。“三合一吸风机”对吸风机选型的要求越来越高。根据目前静叶可调轴流式风机的设计制造水平，其设计压头最大不超过〜8kPa,而对于600MW等级或以上容量的燃煤机组，若采用湿法脱硫装置方案+配备SCR烟气脱硝装置+电除尘器，则此时考虑与脱硫增压风机合并时的吸风机设计压头达到8kPa〜11kPa之间，超过了静叶可调轴流式风机的允许设计压头，考虑采用布袋除尘器时，则最高压力12kPa〜13kPa之间。对于动叶可调轴流式风机，若采用双级叶片，其设计压头可以达