1000mw機組鍋爐風(fēng)機選型優(yōu)化研究

霍茨霍夫、排氣管和風(fēng)扇裝置是將風(fēng)裝置消耗的大型設(shè)備，是可靠性和發(fā)電運行的重要設(shè)備。優(yōu)化風(fēng)機配置和準(zhǔn)確選型對發(fā)電廠節(jié)能降耗具有十分重要的意義。目前國內(nèi)已投運或在建的1000MW級機組鍋爐一次風(fēng)機和送風(fēng)機基本采用動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機,引風(fēng)機多采用靜葉可調(diào)或動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機,但對于一次風(fēng)機、送風(fēng)機和引風(fēng)機的風(fēng)量裕量和壓頭裕量的選擇,沒有明確可遵守的設(shè)計導(dǎo)則,各工程項目基本參考2000版的《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定(以下簡稱2000版火規(guī)),與實際運行結(jié)果差異較大。2000版火規(guī)的適用范圍是600MW及以下機組,對于600MW以上的火電機組可供參考。1采用分布式計算方法和實際運營參數(shù)分析1.1風(fēng)壓裕量和風(fēng)力風(fēng)機選型規(guī)定的主要內(nèi)容有:(1)2000版火規(guī)和新修編送審版的《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》(2008)中,對于風(fēng)機選型計算工況風(fēng)量的確定沒有區(qū)別,主要為:①一次風(fēng)機基本風(fēng)量按設(shè)計煤種計算,包括鍋爐在最大連續(xù)蒸發(fā)量時所需的一次風(fēng)量、制造廠保證的空氣預(yù)熱器運行1年后,一次風(fēng)側(cè)的漏風(fēng)量加上磨煤機密封風(fēng)量損失。②送風(fēng)機基本風(fēng)量按設(shè)計煤種計算,包括鍋爐在最大連續(xù)蒸發(fā)量時所需的風(fēng)量、制造廠保證的空氣預(yù)熱器運行1年后送風(fēng)側(cè)的凈漏風(fēng)量。③引風(fēng)機基本風(fēng)量按設(shè)計煤種計算,包括鍋爐在最大連續(xù)蒸發(fā)量時的煙氣量、制造廠保證的空氣預(yù)熱器運行1年后煙氣側(cè)的漏風(fēng)量和鍋爐煙氣系統(tǒng)漏風(fēng)量。(2)對于風(fēng)量和風(fēng)壓裕量的選擇,規(guī)定有所不同。采用三分倉空氣預(yù)熱器正壓直吹式制粉系統(tǒng),風(fēng)機的風(fēng)量、壓頭選擇要求見表1。1.2u3000ebf目前1000MW機組風(fēng)機參數(shù)選型基準(zhǔn)點依然參照2000版“火規(guī)”中相關(guān)規(guī)定,即“按設(shè)計煤種和鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)工況為基點,風(fēng)機選型TB點風(fēng)壓考慮設(shè)備阻力”。部分1000MW機組風(fēng)機裕量選擇見表2。1.3風(fēng)機開度及壓頭已投運的部分1000MW機組在BMCR工況運行時,各風(fēng)機運行的開度及壓頭見表3。從表3可知,已經(jīng)投運的1000MW機組三大風(fēng)機大都存在風(fēng)量、風(fēng)壓裕量偏大問題,風(fēng)機經(jīng)常在非經(jīng)濟工況運行,處于非高效率區(qū)。1.4寧海工廠一期發(fā)電設(shè)計與實際運營參數(shù)的比較1.4.1運行數(shù)據(jù)分析一次風(fēng)機風(fēng)量、風(fēng)壓的設(shè)計值和在1000MW負(fù)荷下實際運行數(shù)據(jù)見表4。運行數(shù)據(jù)表明,在1000MW負(fù)荷下,一次風(fēng)機的風(fēng)量選擇基本合適;而一次風(fēng)機實際運行的壓頭遠(yuǎn)低于設(shè)計值,風(fēng)機壓頭裕量選擇可適當(dāng)降低。1.4.2送風(fēng)機的實際減量送風(fēng)機風(fēng)量、壓頭設(shè)計值和1000MW負(fù)荷下實際運行數(shù)據(jù)見表5。由表5可知,在1000MW負(fù)荷下,送風(fēng)機的實際風(fēng)量低于設(shè)計值,風(fēng)量裕量取17%偏大。壓頭選擇情況同一次風(fēng)機一樣,實際運行的壓頭低于設(shè)計值,風(fēng)機效率降低,因此風(fēng)機壓頭裕量可適當(dāng)降低。1.4.3引風(fēng)機運行結(jié)果在選擇引風(fēng)機風(fēng)量裕量和壓頭裕量時,應(yīng)考慮到空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率可能增大的因素以及空氣預(yù)熱器受熱面污染而導(dǎo)致阻力增大。所以,引風(fēng)機風(fēng)量裕量取值為17%,另加10K溫度裕量;壓頭裕量取值為30%。表6為引風(fēng)機設(shè)計及運行數(shù)據(jù)。從表6可知,原設(shè)計引風(fēng)機流量裕量為17%偏大;風(fēng)壓運行值比BMCR點風(fēng)壓還低,壓頭選擇也偏大。另外,寧海電廠的運行數(shù)據(jù)取自性能考核試驗報告記錄,考核期間鍋爐燃煤煤質(zhì)已接近設(shè)計煤種,運行數(shù)據(jù)可以與設(shè)計工況風(fēng)機參數(shù)進行對比分析,具有相當(dāng)?shù)目尚哦取?采用優(yōu)化布局計算方法2.1風(fēng)機選型和用量通過風(fēng)機設(shè)計與實際運行數(shù)據(jù)的對比分析可以看出,依據(jù)目前的選型計算方法,選擇的風(fēng)機實際運行中裕量是偏大的。為此,提出將風(fēng)機參數(shù)選型基準(zhǔn)點取鍋爐BRL工況,風(fēng)機TB點風(fēng)壓不再重復(fù)考慮設(shè)備阻力裕量,校核TB點滿足鍋爐最大負(fù)荷要求的風(fēng)機選型計算方法,使風(fēng)機長周期運行在高效工作區(qū)?！痘鹆Πl(fā)電廠燃燒系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)程(2008送審稿)》中對風(fēng)機選型的規(guī)定為:風(fēng)機的TB點表征風(fēng)機的最大工作點;100%負(fù)荷表征風(fēng)機額定工作點,相應(yīng)于鍋爐BMCR工況;TRL點(鍋爐BRL點)即汽輪機額定負(fù)荷點,表征風(fēng)機經(jīng)濟工作點。一般來說,汽輪機最大功率(TMCR)時比TRL時的輸出功率大5%左右,汽輪機調(diào)節(jié)閥全開(VWO,鍋爐BMCR)時的進汽量比TMCR(鍋爐BRL)時的進汽量多3%～5%,輸出功率則多4%～4.5%。據(jù)此,以BRL為風(fēng)機選型的基點與以BMCR為風(fēng)機選型的基點,鍋爐負(fù)荷相差不到5%。2.2使用示例以某1000MW機組風(fēng)機選型計算為例,進行風(fēng)機優(yōu)化選型計算。電廠燃燒系統(tǒng)計算數(shù)據(jù)見表7。2.2.1根據(jù)《產(chǎn)水管計算結(jié)果,將《風(fēng)機壓頭裕量表》“未充放電”的試驗結(jié)果作一次風(fēng)機BMCR工況點風(fēng)量裕量取值為“40%的質(zhì)量流量裕量+溫度裕量(按夏季室外大氣溫度計算)”,計算結(jié)果見表8。從表8可以看出,按照BMCR工況和BRL工況計算的風(fēng)量相差1.8%。一次風(fēng)機的壓頭裕量取30%,符合2000版火規(guī)的要求。若參數(shù)選型基準(zhǔn)點按BRL工況,TB點風(fēng)壓不再重復(fù)考慮設(shè)備阻力裕量,那么,風(fēng)機的選型壓頭就降低了。2.2.2送風(fēng)機計算結(jié)果對于送風(fēng)機風(fēng)量裕量取為12%,另加溫度裕量。風(fēng)壓裕量取為30%,高于火規(guī)中推薦數(shù)據(jù),原因是為避免將來機組運行時由于空氣預(yù)熱器漏風(fēng)大,風(fēng)機風(fēng)量、壓頭不夠而造成機組輸出功率不足的情況。送風(fēng)機計算結(jié)果見表9。從表9可以看出,按照BMCR工況和BRL工況計算的風(fēng)量相差4.3%,BMCR工況和BRL工況計算的風(fēng)壓相差5%。2.2.3引風(fēng)機的減量對于引風(fēng)機的風(fēng)量裕量,2000版火規(guī)規(guī)定了對于引進型鍋爐,由于引風(fēng)機的基本風(fēng)量計算中不考慮尾部受熱面、煙道和除塵器的漏風(fēng),引風(fēng)機的風(fēng)量裕量和風(fēng)壓裕量可取得大些。如不計鍋爐尾部受熱面漏風(fēng)、空氣預(yù)熱器漏風(fēng)取值偏小的情況下,引風(fēng)機的風(fēng)量裕量可取到15%,對在空氣預(yù)熱器中堵灰傾向嚴(yán)重的燃料,壓頭裕量可增大到30%。《火力發(fā)電廠燃燒系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)程(2008送審稿)》規(guī)定,引風(fēng)機的風(fēng)量裕量不低于10%,并考慮不低于10K的溫度裕量;壓頭裕量不小于20%。考慮到電廠引風(fēng)機為與脫硫、脫硝系統(tǒng)合并的風(fēng)機,選擇壓頭裕量時,空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率可能增大、空氣預(yù)熱器受熱面因受污染而導(dǎo)致阻力增大、脫硫脫硝系統(tǒng)阻力變化等因素,風(fēng)量裕量取到15%,壓頭裕量取25%。引風(fēng)機計算結(jié)果見表10。從表10可以看出,BMCR工況和BRL工況計算的風(fēng)量相差3.8%,按照BMCR工況和BRL工況計算的風(fēng)壓相差3.2%。3運行效率通過以上案例可知,以BRL工況為風(fēng)機選型基點時,風(fēng)量及風(fēng)壓值均比以BMCR工況為選型基點低3%～5%,將提高三大風(fēng)機的實際運行效率,可節(jié)約廠用電。以實際工程數(shù)據(jù)測算,在機組1000MW負(fù)荷下:(1)一次風(fēng)機實際運行效率約為83.4%,按推薦選型計算方法選擇的風(fēng)機實際運行效率可提高2.8%。目前一次風(fēng)機電機實際運行消耗功率1965kW,則1臺爐一次風(fēng)機可節(jié)約電功率110kW;(2)送風(fēng)機實際運行效率約為85.8%,按推薦選型計算方法選擇的風(fēng)機實際運行效率可提高2.4%。目前送風(fēng)機電機實際運行消耗功率1284kW,則1臺爐送風(fēng)機可節(jié)約電功率61kW;(3)引風(fēng)機實際運行效率約為81.6%,按推薦選型計算方法選擇的風(fēng)機實際運行效率可提高4.1%。目前引風(fēng)機電機實際運行消耗功率3358kW,則1臺爐引風(fēng)機可節(jié)約電功率275kW。以電價0.30元/(kW·h)、年運行6000h計算,2臺鍋爐一年三大風(fēng)機可節(jié)約運行電費約160萬元。以上是機組滿負(fù)荷運行時風(fēng)機節(jié)約的電費測算,如機組運行在低負(fù)荷,則節(jié)能效益更為可觀。4brl工況風(fēng)機選型三大風(fēng)機風(fēng)量、壓頭的選擇影響到全廠的運行及廠用電率大小,因此選擇適當(dāng)?shù)娘L(fēng)機裕量非常重要。合理優(yōu)化風(fēng)機設(shè)計選型基準(zhǔn)點,即選型計算基準(zhǔn)點取鍋爐B