0、引言
近年來．我國火電機組大多設(shè)置了煙氣脫硫裝置，越來越多的火電機組設(shè)置了煙氣脫硝裝置，合理選擇煙氣系統(tǒng)引風(fēng)機的配置尤為重要。天津北疆發(fā)電廠2x1000MW機組引風(fēng)機與脫硫增壓風(fēng)機合并，采用了雙級動葉可調(diào)軸流風(fēng)機．通過對風(fēng)機選型和對煙氣系統(tǒng)影響的分析和總結(jié)．可為合理配置引風(fēng)機提供多樣化的選擇。
1、項目概況
天津北疆發(fā)電廠一期工程建設(shè)2x1000MW超超臨界抽汽凝汽式機組，同步建設(shè)煙氣脫硫裝置，預(yù)留煙氣脫硝空間。機爐電三大設(shè)備均由上海電站集團公司供貨。鍋爐采用上海鍋爐廠引進美國Alstom（原CE）技術(shù)生產(chǎn)制造的超超臨界“n”型爐．BMCR（鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量）為3102t/h。
該項目已于2006年6月簽訂鍋爐合同，2006年12月簽訂引風(fēng)機合同．2007年7月簽訂脫硫合同，截至2009年8月初，該項目已分部試運基本完成，正在進行鍋爐吹管的工作。
2、雙級動葉可調(diào)三合一引風(fēng)機選型情況
2.1 雙級、單級動葉可調(diào)軸流風(fēng)機型式的確定
北疆工程引風(fēng)機經(jīng)招標(biāo)確定選用的動葉可調(diào)軸流風(fēng)機。引風(fēng)機與增壓風(fēng)機分別設(shè)置時引風(fēng)機參數(shù)見表1。
從表1可看出，北疆工程引風(fēng)機的參數(shù)特點是壓力參數(shù)較高、流量參數(shù)也較大．考慮預(yù)留設(shè)置SCR（選擇性催化還原法）煙氣脫硝裝置的因素后．上海鼓風(fēng)機廠有限公司及其技術(shù)支持方（德國TLT公司）選取了2個風(fēng)機方案．方案1采用SAF40-18-2型雙級動葉可調(diào)軸流風(fēng)機．方案2采用SAF42.5 -26.6-1型單級風(fēng)機，推薦采用雙級動葉可調(diào)風(fēng)機方案。2種風(fēng)機轉(zhuǎn)速均為745 r/min．液壓缸型號均為400/125．其他主要參數(shù)對比見表2。
表2數(shù)據(jù)表明，針對北疆工程，在條件相同的風(fēng)機參數(shù)下，雙級風(fēng)機的直徑、葉頂圓周速度、轉(zhuǎn)子重量、風(fēng)機總重、風(fēng)機轉(zhuǎn)動慣量數(shù)值都比單級風(fēng)機小。單級風(fēng)機葉頂圓周速度為164.5 m/s．基本接近德國TLT公司的設(shè)計極限．同時根據(jù)TLT公司的初步計算，雙級風(fēng)機最大應(yīng)力為68 N/mm2．單級風(fēng)機最大應(yīng)力為83 N/mmz，因此從葉片可靠性上來講．雙級風(fēng)機應(yīng)力較低，可靠性相對較高。通過技術(shù)對比，北疆工程最終確定采用雙級動葉可調(diào)風(fēng)機。
2.2引風(fēng)機合并脫硫增壓風(fēng)機
當(dāng)確定采用雙級動葉可調(diào)引風(fēng)機后．北疆工程進一步考慮了引風(fēng)機與脫硫增壓風(fēng)機合并的方案，合并后引風(fēng)機在鍋爐BMCR工況下壓頭8 193 Pa，TB點壓頭10 667 Pa。
通過進一步的技術(shù)探討和論證：對于壓頭較高的引風(fēng)機，特別是考慮脫硫、脫硝系統(tǒng)阻力的“三合一”引風(fēng)機，采用雙級動葉可調(diào)風(fēng)機是可行的。北疆工程最終采用了鍋爐引風(fēng)機和脫硫增壓風(fēng)機合并的“三合一”雙級動葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機，配用國產(chǎn)電機。北疆電廠“三合一”引風(fēng)機的主要參數(shù)見表3。
3、雙級動葉可調(diào)軸流引風(fēng)機情況
3.1 煙氣系統(tǒng)使用雙級動葉可調(diào)風(fēng)機的業(yè)績
在國內(nèi)600 MW及以上的大型機組中．大同電廠三期工程2x660 MW機組采用了雙級動葉可調(diào)引風(fēng)機、脫硫增壓風(fēng)機的合并方案，目前已通過機組調(diào)試階段。在歐、美等發(fā)達國家，環(huán)保政策嚴(yán)格，很多電廠脫硫系統(tǒng)不設(shè)旁路煙道，采用引風(fēng)機和脫硫增壓風(fēng)機合并的方案，自20世紀(jì)70年代起已有幾十臺雙級動葉可調(diào)風(fēng)機的供貨業(yè)績。
3.2風(fēng)機結(jié)構(gòu)特點
與單級風(fēng)機相比，雙級風(fēng)機葉片本身可靠性相對較高，且耐磨性能較好。相同條件下，雖然雙級引風(fēng)機總的葉片數(shù)量較多，但總的葉片調(diào)整力與單級相當(dāng)，因此可采用相同的液壓調(diào)整裝置。雙級風(fēng)機的軸承箱兩側(cè)受力基本相等，軸承受力較均勻。
對于雙級動葉可調(diào)風(fēng)機，需注意二級葉片的同步性。雙級風(fēng)機的二級葉輪通過推桿和推盤進行串聯(lián)，推桿安裝在主軸承箱空心軸內(nèi)，需在安裝和檢修時通過調(diào)整墊片進行二級葉片同步性的調(diào)整。
3.3空氣動力性能
雙級風(fēng)機雖然總的葉片數(shù)量相對較多．但葉片相對輪轂較長、葉頂圓周速度相對較低，且雙級風(fēng)機擴壓器產(chǎn)生的擴壓損失只需計算一個擴壓損失。因此一般來說雙級風(fēng)機的效率高于單級風(fēng)機。
3.4對投資的影響
相同條件下雙級風(fēng)機與單級風(fēng)機相比．輪轂較小，風(fēng)機總重量較小，風(fēng)機總體價格相對較低。采用“三合一”風(fēng)機時．價格優(yōu)勢更加明顯．北疆工程估算僅風(fēng)機本身即可節(jié)省1 000萬元以上。
另外，“三合一”引風(fēng)機還可節(jié)省脫硫系統(tǒng)占地和土建費用。
4、合并風(fēng)機對煙氣系統(tǒng)的影響
4.1爐膛設(shè)計瞬態(tài)負(fù)壓及防內(nèi)爆保護
北疆I程中在選擇是否取消脫硫增壓風(fēng)機時，其最關(guān)心的是鍋爐爐膛防內(nèi)爆的問題。主要原因是現(xiàn)行國內(nèi)的規(guī)程規(guī)定如DUT435-2004《電站煤粉鍋爐爐膛防爆規(guī)程》、DUT 5121-2000《火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計技術(shù)規(guī)程》，均要求當(dāng)引風(fēng)機選型點的能為超過-8 700 Pa時．爐膛設(shè)計瞬態(tài)負(fù)壓都應(yīng)考慮予以增加。國內(nèi)上述標(biāo)準(zhǔn)與其所參考的美國國家防火協(xié)會NFPA85標(biāo)準(zhǔn)有相當(dāng)?shù)牟罹啵畤鴥?nèi)已有文獻對此進行探討，并建議最終定值應(yīng)根據(jù)設(shè)計優(yōu)化方案與制造廠商取得共識。
北疆工程鍋爐技術(shù)協(xié)議中爐膛防內(nèi)爆壓力為9 800 Pa．高于8 700 Pa．但引風(fēng)機選型點壓頭10 667 Pa．折算到環(huán)境溫度下為14 825 Pa，遠高于9 800 Pa。通過與電廠、鍋爐廠、相關(guān)研究院所等單位的專家進行探討．認(rèn)為沒有必要提高爐膛瞬態(tài)壓力承受值，而是依靠完善保護控制措施，保證鍋爐安全。
根據(jù)NFPA85標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定．爐膛設(shè)計瞬態(tài)負(fù)壓按引風(fēng)機在環(huán)境溫度下的TB點能力取用，并且不要求負(fù)壓絕對值大于8700 Pa。
風(fēng)機及進、出口擋板門控制遵循NFPA85標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。風(fēng)機啟、停、運行與爐膛壓力控制保護有完善措施，以避免出現(xiàn)爐膛瞬態(tài)負(fù)壓值超限。
(1)控制設(shè)計保證在所有運行工況下，確保從送風(fēng)機入口到煙囪有一個通暢的氣流通道。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計不允許使用全開空氣通道時．風(fēng)機運行時其最小空氣通道斷面不小于吹掃空氣流量的要求斷面。
(2)無論什么原因，在最后一臺風(fēng)機停運后，其調(diào)節(jié)擋板要經(jīng)過一段時間延遲或受到控制再開啟，以避免由于風(fēng)機惰走使?fàn)t膛瞬態(tài)（正、負(fù)）壓力超限。
(3)當(dāng)一臺送風(fēng)機事故跳閘，另一臺送風(fēng)機仍正常運行時，必須聯(lián)鎖相對應(yīng)的引風(fēng)機跳閘．與跳閘送、引風(fēng)機有關(guān)的擋板也必須關(guān)閉：如果是最后運行的一臺送風(fēng)機跳閘時．引風(fēng)機應(yīng)保持被控制的運行狀態(tài)，相應(yīng)送風(fēng)機擋板保持開啟。
(4)完善的鍋爐壓力保護措施。根據(jù)NFPA85鍋爐防爆要求，依據(jù)鍋爐制造廠提供的爐膛內(nèi)壓允許值，設(shè)有爐膛內(nèi)正、負(fù)壓力報警、停爐MFI’（主燃料跳閘保護）。在MFT動作后（風(fēng)機運行）、主燃料點火前．當(dāng)爐膛內(nèi)壓超過制造廠給定值（高于啟動MFT值）后，引風(fēng)機跳閘。北疆工程設(shè)計充分考慮了鍋爐爐膛壓力保護，設(shè)有爐膛壓力報警、停爐、跳閘風(fēng)機三段完善保護和控制。
4.2鍋爐運行安全性
北疆工程脫硫系統(tǒng)仍設(shè)有旁路煙遭。在切投脫硫系統(tǒng)時，煙氣系統(tǒng)阻力有所變化。受其影響，鍋爐負(fù)壓也會產(chǎn)生一些波動。無論是否設(shè)有增壓風(fēng)機，切投脫硫系統(tǒng)都會對爐膛負(fù)壓帶來一些影響。當(dāng)取消增壓風(fēng)機時更需注意協(xié)調(diào)煙氣旁路擋板開啟速度和引風(fēng)機的調(diào)節(jié)速度。北疆工程目前已完成了設(shè)計工作．煙氣旁路擋板門采用了3組結(jié)構(gòu)，分組開啟，開啟時間與引風(fēng)機調(diào)節(jié)速度相協(xié)調(diào)．使?fàn)t膛壓力的波動在可控范圍內(nèi)。
4.3運行經(jīng)濟性
雙級風(fēng)機的總體運行效率較高．而且“三合一”引風(fēng)機還減少了一個風(fēng)機的擴壓段損失，煙氣側(cè)風(fēng)機總體效率的提高更加明顯，運行成本相對較低，但當(dāng)脫硫系統(tǒng)切除后，風(fēng)機壓頭降低，與設(shè)有增壓風(fēng)機的系統(tǒng)相比．此時引風(fēng)機運行效率相對較低．電耗較大，當(dāng)脫硫系統(tǒng)切除時間較長時，將影響整體經(jīng)濟性。
5、結(jié)語
通過對國內(nèi)外雙級動葉可調(diào)風(fēng)機發(fā)展的了解以及取消增壓風(fēng)機對煙氣系統(tǒng)影響的探討，可以看出．1000 MW機組取消脫硫增壓風(fēng)機．采用雙級動葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機在技術(shù)、系統(tǒng)的安全運行、設(shè)備配套上都是可行的，并且還可節(jié)省投資、節(jié)約占地、簡化系統(tǒng)、減少電耗、降低運行成本。
隨著我國環(huán)保政策的日益嚴(yán)格和脫硫系統(tǒng)可用率的提高，脫硫系統(tǒng)的投入率將越來越高．采用這種引風(fēng)機配置方案將成為很好的選擇。
