火電廠大機(jī)組鍋爐引風(fēng)機(jī)選型的探討

1、2000年第1期 電 力 建 設(shè) 29設(shè)計(jì)技術(shù)火電廠大機(jī)組鍋爐引風(fēng)機(jī)選型的探討InquireintoModelSelectionofBoilerInducedFansforLargeUnitsinThermalPowerPlants吳興偉(沈陽(yáng)電力高等專科學(xué)校,沈陽(yáng)市,110036)摘 要 從風(fēng)機(jī)的耐磨性、高效率范圍、調(diào)節(jié)特性、使用維護(hù)、可靠性、設(shè)備投資、年耗電量等方面分析比較了動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)、靜葉調(diào)節(jié)(子午加速)軸流風(fēng)機(jī)及雙吸離心風(fēng)機(jī)各自的特點(diǎn),提出了靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)是300MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)的最佳選擇的觀點(diǎn)。關(guān)鍵詞 大機(jī)組 引風(fēng)機(jī) 動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī) 靜葉調(diào)節(jié)(子午加速)軸流風(fēng)機(jī) 離心風(fēng)機(jī) 選

2、型1 風(fēng)機(jī)選型中主要考慮的幾個(gè)問題1.1 風(fēng)機(jī)的耐磨性 1!引風(fēng)機(jī)輸送的介質(zhì)系溫度較高的含煙氣體,其耐磨性能的好壞將直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。因此,風(fēng)機(jī)的耐磨性是選擇引風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵。我國(guó)發(fā)電廠煙氣含塵體積質(zhì)量普遍在4001000mg/m。在這一范圍內(nèi),風(fēng)機(jī)葉輪的磨損與轉(zhuǎn)速的平方成正比(即與煙氣沖刷葉輪速度的3.5次方成正比)。在相同的參數(shù)條件下,動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速最高,一般比靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高一級(jí),因而其耐磨性最差。離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低,葉片為板式,且表面可實(shí)行噴涂或堆焊耐磨層等防磨措施,因而耐磨性最好。靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于離心風(fēng)機(jī),葉片為板式,表面也可實(shí)行噴涂或堆焊耐磨層等防磨

3、措施,其耐磨性介于動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)之間。靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉片可以在同一個(gè)輪轂上通過簡(jiǎn)單的方法更換45次,葉輪組的使用壽命也很長(zhǎng)。另外,由于靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的所有部件中,最容易磨損的是后導(dǎo)葉(不是動(dòng)葉),而后導(dǎo)葉又設(shè)計(jì)成可拆卸式的,用螺栓聯(lián)接在擴(kuò)散器上,如果發(fā)現(xiàn)磨損,即使在運(yùn)行中也可以抽出來(lái)檢查或更換,因而非常適合于使用條件惡劣的鍋爐引風(fēng)機(jī)上。1.2 風(fēng)機(jī)的高效率范圍圖1、圖2分別是動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)和靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的典型特性曲線。從圖1可以看出,動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的等效率曲線近似一橢圓,其長(zhǎng)軸方: 2!3向與鍋爐阻力線接近平行,最高效率區(qū)域位置適中且范圍較寬,可調(diào)節(jié)范圍較大。在選型

4、時(shí),它有可能使鍋爐設(shè)計(jì)點(diǎn)(T、B點(diǎn))與最大連續(xù)工況點(diǎn)(100%MCR點(diǎn))同時(shí)落在風(fēng)機(jī)的高效區(qū)域內(nèi)。從圖2可以看出,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的等效率線近似一圓形,其高效率區(qū)域靠近曲線上部導(dǎo)葉的大開度位置。這樣,以靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)選型,要滿足鍋爐設(shè)計(jì)點(diǎn)和100%MCR點(diǎn)同時(shí)落在高效區(qū)較難辦到。與動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)相比,變工況運(yùn)行效率下降較快,風(fēng)機(jī)運(yùn)行的平均效率低于動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)。大機(jī)組鍋爐使用的離心引風(fēng)機(jī)大都是雙吸離心風(fēng)機(jī),它采用入口導(dǎo)葉加雙速電機(jī)的調(diào)節(jié)運(yùn)行方式,如圖3所示。當(dāng)鍋爐負(fù)荷低時(shí)采用低速檔,鍋爐負(fù)荷高時(shí)采用高速檔,使風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷時(shí)有一個(gè)較高的效率,但負(fù)荷過低時(shí),效率下降也很明顯。所以,以此3種型

5、式風(fēng)機(jī)的特性來(lái)分析,從運(yùn)行的平均效率的角度看,動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)為最佳,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)次之,雙吸離心風(fēng)機(jī)較差。1.3 風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性及變工況的適應(yīng)性從圖1、2、3可以看出,這3種風(fēng)機(jī)能達(dá)到的最高效率相差不大,但低負(fù)荷時(shí),它們的效率相差卻很大,這與風(fēng)機(jī)本身的性能和調(diào)節(jié)方式有關(guān)。離心風(fēng)機(jī)和靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)都是采用入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié),但離心風(fēng)機(jī)只能采用向著風(fēng)量、風(fēng)壓減少的單方向調(diào)節(jié),即產(chǎn)生正旋繞;而靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī),不僅能減少性能參數(shù),而且借助于入口導(dǎo)流器在一定范圍內(nèi)的反方向調(diào)節(jié)所獲得的負(fù)旋繞也能增加性能參數(shù),這樣就可以利用比最大值稍低的參數(shù)進(jìn)30 電 力 建 設(shè) 2000年第1期1.4 風(fēng)機(jī)的使用維護(hù)

6、及其可靠性離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)部件少、易于維護(hù)、運(yùn)行可靠,在我國(guó)有比較成熟的運(yùn)行和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。但隨著機(jī)組單機(jī)容量的增加,離心風(fēng)機(jī)的尺寸增大,葉輪材料的強(qiáng)度受到影響,因焊接問題引起的葉片斷裂或風(fēng)機(jī)損壞的事故時(shí)有發(fā)生,因而離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性有所下降。近幾年由于軸流風(fēng)機(jī)的高效性和調(diào)節(jié)特性引起了人們的關(guān)注,很多風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家對(duì)它們的可靠性作了廣泛的研究和改進(jìn),已經(jīng)有了很大程度的提高。目前國(guó)內(nèi)有很多電廠采用了軸流風(fēng)機(jī),其可靠性已得到了實(shí)踐證明。在檢修維護(hù)方面,由于動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)增加了一套復(fù)雜的高速旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng),其檢修工作量比靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)要大,檢修工藝要求也比后兩者高,而靜

7、葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)檢修工藝又比離心風(fēng)機(jī)的要求高。1.5 設(shè)備投資從設(shè)備投資來(lái)看,動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)較高,離心風(fēng)機(jī)次之,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)相對(duì)便宜。據(jù)某廠提供的報(bào)價(jià)單表明,300MW機(jī)組配套風(fēng)機(jī),動(dòng)葉調(diào)節(jié)圖1動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的典型特性曲線進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)位置以()表示,效率 以%表示,下同。圖2 靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的典型特性曲線軸流風(fēng)機(jī)約為120萬(wàn)元,雙吸離心風(fēng)機(jī)約為110萬(wàn)元,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)約為70萬(wàn)元。據(jù)資料介紹,雙吸離心風(fēng)機(jī)所配套的雙速電動(dòng)機(jī)價(jià)格比動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)所配套的價(jià)格高80%左右。所以,如果包括電動(dòng)機(jī)在內(nèi),雙吸離心風(fēng)機(jī)設(shè)備投資最多,動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)次之,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)最便宜。1.6 年耗電量

8、關(guān)于年耗電量,可以1臺(tái)300MW機(jī)組配套引風(fēng)機(jī)為例進(jìn)行分析比較,這里列出了3種類型的風(fēng)機(jī),其運(yùn)行效率及耗電量見表1、2。圖3 離心風(fēng)機(jī)的典型特性曲線(1)動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī),型號(hào):ASN-2800/1600,TB點(diǎn)效率 =79.3%,轉(zhuǎn)速n=990r/min,電動(dòng)機(jī)功率N=1700kW。(2)靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī),型號(hào):AN-28/V13+4,TB點(diǎn)效率 =82.8%,轉(zhuǎn)速n=740r/min,電動(dòng)機(jī)功率N=1600kW。(3)雙速離心風(fēng)機(jī),型號(hào):Y5-2#56No32F,TB點(diǎn)效率 =81.5%,轉(zhuǎn)速n=580/480r/min,電動(dòng)機(jī)功率N=2000/1000kW,負(fù)荷為80%時(shí)在低速檔。從表2

9、可以看出,動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)年耗電最少,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)次之,離心風(fēng)機(jī)耗電最多。1.7 綜合經(jīng)濟(jì)比較行風(fēng)機(jī)的選型計(jì)算。同時(shí),還能改變?nèi)~輪的進(jìn)氣條件,提高風(fēng)機(jī)的性能,所以靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的性能優(yōu)于離心風(fēng)機(jī)。動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)通過液壓調(diào)節(jié)油站、調(diào)節(jié)臂、液壓缸及葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等帶動(dòng)動(dòng)葉在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中改變?nèi)~片的安裝角,以獲得風(fēng)機(jī)流量和壓力的變化。由于動(dòng)葉安裝角改變,使得該風(fēng)機(jī)沖擊損失較小、效率較高,并且具有調(diào)節(jié)幅度深和非常寬廣的調(diào)節(jié)范圍,因此動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)可在很大變工況下(特別是在阻力很小時(shí))保持較高的效率,其調(diào)節(jié)特性和變工況的適應(yīng)性比離心風(fēng)機(jī)和靜葉調(diào)節(jié)2000年第1期 電 力 建 設(shè)種類型風(fēng)機(jī)進(jìn)行了綜合經(jīng)

10、濟(jì)比較,結(jié)果列于表3中。從表3可以看出,離心風(fēng)機(jī)的一次性投資(只考慮風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的投資)最多(183萬(wàn)元),動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)次之(162.8萬(wàn)元),靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)最便宜(122.3萬(wàn)元);離心風(fēng)機(jī)的耗電費(fèi)用最多,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)次之,動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)最少。表1 各種負(fù)荷下引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率及功率風(fēng)機(jī)類型效率和功率負(fù)荷/%風(fēng)機(jī)類型動(dòng)葉調(diào)節(jié)靜葉調(diào)節(jié)離心風(fēng)機(jī)31表3 3種類型風(fēng)機(jī)的綜合經(jīng)濟(jì)比較風(fēng)機(jī)購(gòu)置費(fèi)用12375115差價(jià)基準(zhǔn)-48-8年耗電費(fèi)用174.9/基準(zhǔn)167.3差價(jià)2 結(jié)束語(yǔ)通過上述分析可知,離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐磨性好、運(yùn)行技術(shù)成熟,但其調(diào)節(jié)特性差、設(shè)備投資大、年耗電量多,選此類型引風(fēng)機(jī)

11、投資較大;動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)特性好、年耗電量少,但其設(shè)備投資大,且耐磨性差,不適合做引風(fēng)機(jī);靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、調(diào)節(jié)特性與動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)相比相差不大、年耗電量也不多,選此類型引風(fēng)機(jī)有明顯的優(yōu)勢(shì),另外,靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)對(duì)煙氣含量要求不太嚴(yán)格,檢修維護(hù)費(fèi)用較低。根據(jù)我國(guó)目前引風(fēng)機(jī)和電除塵器的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、維護(hù)和檢修情況,推薦300MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)采用靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)。動(dòng)葉調(diào)節(jié)效率/%功率/kW靜葉調(diào)節(jié)效率/%功率/kW離心風(fēng)機(jī)效率/%功率/kW注:風(fēng)機(jī)軸功率是按引風(fēng)機(jī)有效功率與鍋爐負(fù)荷的三次方成正比關(guān)系(忽略其他因素的影響),然后利用有效功率除以該工況下風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率

12、而得。表2 3種類型風(fēng)機(jī)年耗電量比較風(fēng)機(jī)類型動(dòng)葉調(diào)節(jié)(/%)靜葉調(diào)節(jié)(/%)離心風(fēng)機(jī)(/%)年耗電量/(kW h)年耗電費(fèi)用/元差價(jià)/元基準(zhǔn)3 參考文獻(xiàn)機(jī)技術(shù),1998(2)注:電費(fèi)按0.3元/(kW h)計(jì)算。(上接第28頁(yè))(1)當(dāng)設(shè)有電動(dòng)泵時(shí),采用電動(dòng)泵啟動(dòng)機(jī)組,此時(shí)備用電動(dòng)泵兼作啟動(dòng)功能。(2)不設(shè)備用電動(dòng)泵時(shí),在啟動(dòng)汽源滿足要求的條件下,采用汽泵進(jìn)行機(jī)組啟動(dòng)。國(guó)內(nèi)部分電廠采用汽動(dòng)泵進(jìn)行機(jī)組啟動(dòng)已有相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。(3)可設(shè)置低揚(yáng)程、低流量的啟動(dòng)給水泵滿足機(jī)組啟動(dòng)的要求。如300MW機(jī)組,電動(dòng)泵的相應(yīng)出力約為300t/h,揚(yáng)程約10MPa,電動(dòng)機(jī)容量為1200kW。此時(shí)電動(dòng)泵組的設(shè)備費(fèi)低60%以上,廠用電系統(tǒng)也可以大為簡(jiǎn)化。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的觀點(diǎn)出發(fā),300,600MW機(jī)組,設(shè)置100%全容量汽泵,不設(shè)電動(dòng)泵或只設(shè)滿足機(jī)組啟動(dòng)功能要求的啟動(dòng)電動(dòng)泵是給水泵配置的發(fā)展趨勢(shì)。在成套引進(jìn)機(jī)組中,在投標(biāo)商有上述成功經(jīng)驗(yàn)的前提下,建議積極采納。對(duì)國(guó)產(chǎn)300MW機(jī)組可視條件進(jìn)行試點(diǎn)工作。5 結(jié)束語(yǔ)5.1 300MW機(jī)組,建議積極推廣采用全容量汽泵的方案。5.2 300MW級(jí)機(jī)組,在下列條件下宜配置3#50%電調(diào)泵方案:汽機(jī)本體回?zé)嵯到y(tǒng)及發(fā)電機(jī)