吳偉，程世軍，王東振

(華能沁北發(fā)電有限責(zé)任公司，河南省濟源市 454662)

0 引言

火力發(fā)電廠生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)多，節(jié)能降耗的潛力巨大，目前發(fā)電廠節(jié)能降耗技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，如少油點火技術(shù)、采用變頻電機運行技術(shù)以及采用超臨界等高參數(shù)運行技術(shù)等［1］。近年來隨著煙氣脫硫系統(tǒng)的投入運行，在生產(chǎn)過程中通過運行調(diào)整也可以明顯達到節(jié)能降耗的目的，特別是設(shè)置了增壓風(fēng)機的脫硫系統(tǒng)在與主機引風(fēng)機協(xié)調(diào)運行上還是有潛力可以發(fā)掘的［2-9］。這種工藝系統(tǒng)在脫硫系統(tǒng)正常運行過程中，需要控制增壓風(fēng)機入口負壓或引風(fēng)機出口壓力來滿足生產(chǎn)的正常需求。但增壓風(fēng)機入口負壓的控制數(shù)值各廠或各脫硫公司均不盡相同，大部分廠家或公司基本上都設(shè)定在－200 Pa左右，因此造成了脫硫增壓風(fēng)機和機組引風(fēng)機電功率的浪費。本文嘗試在機組運行時保持鍋爐爐膛負壓不變的情況下，通過改變增壓風(fēng)機入口負壓設(shè)定值，研究增壓風(fēng)機和引風(fēng)機消耗的總電功率的變化趨勢，為火電廠脫硫系統(tǒng)的節(jié)能降耗工作積累經(jīng)驗，并為電廠集控人員運行調(diào)整指明方向。

1 試驗項目背景

華能沁北電廠一、二期工程共裝設(shè)4臺超臨界機組(4×600 MW)，每臺鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為1 900 t/h。一期2×600 MW超臨界燃煤機組于2004年底全部投產(chǎn)，二期2×600 MW超臨界燃煤機組于2007年底全部投產(chǎn)并同步投運脫硫裝置，同時對一期機組進行改造安裝脫硫設(shè)施。該電廠脫硫島采用設(shè)計－采購－施工(engineer-procure-construct，EPC)總包方式建設(shè)，于2007年底至2008年初陸續(xù)完成調(diào)試以及性能考核試驗工作。該電廠煙氣脫硫工程，采用石灰石－石膏濕法、一爐一塔脫硫裝置。從鍋爐引風(fēng)機后的總煙道上引出的煙氣，通過增壓風(fēng)機升壓接入煙氣－煙氣換熱器降溫，然后再進入吸收塔，在吸收塔內(nèi)脫硫凈化，經(jīng)除霧器除去水霧后，再接入主體發(fā)電工程的煙道經(jīng)煙囪排入大氣。在主體發(fā)電工程煙道上設(shè)置旁路擋板門，當(dāng)鍋爐啟動、進入煙氣脫硫裝置(flue gas desulfurization，F(xiàn)GD)的煙氣超溫或小于FGD最低負荷或FGD裝置故障停運時，煙氣由旁路擋板經(jīng)煙囪排放。

2 增壓風(fēng)機入口負壓定值與風(fēng)機耗功關(guān)系試驗

華能沁北電廠一、二期工程2臺引風(fēng)機并列運行并和增壓風(fēng)機串聯(lián)運行，共同建立爐膛負壓，克服爐膛、煙風(fēng)系統(tǒng)、電除塵器和脫硫煙氣系統(tǒng)的阻力并將鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣排向大氣。由于引風(fēng)機、增壓風(fēng)機各工況下的效率存在差異，引風(fēng)機和增壓風(fēng)機相同流量和總壓頭下如改變引風(fēng)機和增壓風(fēng)機的升壓比，則引風(fēng)機和增壓風(fēng)機總的功耗可能存在差異。為驗證該差異的存在并為風(fēng)機的節(jié)能運行提供依據(jù)，特進行本項試驗。

2.1 試驗方案

在脫硫系統(tǒng)正常運行條件下，爐膛負壓設(shè)定值和機組負荷固定，通過改變增壓風(fēng)機入口負壓設(shè)定值，記錄不同設(shè)定值下的增壓風(fēng)機和引風(fēng)機所消耗的電功率，并通過數(shù)據(jù)分析二者之和與增壓風(fēng)機入口負壓設(shè)定值的關(guān)系，摸索出節(jié)能運行的最佳方案。同時為檢驗不同負荷下的工況是否存在差別，試驗選取300～600 MW多個工況點進行。

2.2 試驗條件

(1)脫硫系統(tǒng)在旁路擋板關(guān)閉和增壓風(fēng)機動葉調(diào)節(jié)投入自動控制工況下運行。

(2)鍋爐空氣預(yù)熱器和煙氣換熱器(gas gas heater，GGH)差壓在正常值范圍內(nèi)，因2號機組剛進行過檢修，因此選擇2號機組進行該試驗。

(3)鍋爐爐膛壓力設(shè)定值為－100 Pa，采集機組在350、400、500、600 MW各工況下，并且增壓風(fēng)機入口壓力設(shè)定為100、50、0、－50、－100、－150、－200、－250、－300、－350、－400 Pa時的試驗數(shù)據(jù)。

2.3 試驗數(shù)據(jù)

(1)350、400、500、600 MW負荷下增壓風(fēng)機入口負壓設(shè)定值與功率關(guān)系曲線如圖1所示。

圖1350 、400、500、600 MW負荷下增壓風(fēng)機入口負壓設(shè)定值與功率關(guān)系曲線Fig.1Relation curves of entrance negative pressure of booster fan and power under 350，400，500，600 MW load

(2)不同負荷下增壓風(fēng)機入口負壓設(shè)定值與各風(fēng)機功率的匯總曲線如圖2所示。

圖2 不同負荷下增壓風(fēng)機入口負壓設(shè)定值與各風(fēng)機功率的匯總曲線Fig.2Relation curves of entrance negative pressure of booster fan and power under different load

2.4 試驗結(jié)論

(1)從綜合匯總曲線來看，在試驗壓力范圍內(nèi)不同機組負荷下引風(fēng)機和增壓風(fēng)機總功率消耗均隨增壓風(fēng)機入口壓力增大而降低。

(2)為達到節(jié)能運行的目的，可試探提高增壓風(fēng)機入口壓力設(shè)定值。但提高增壓風(fēng)機入口壓力設(shè)定值會使引風(fēng)機工作點在流量－揚程曲線上上移，過于增大可能進入失速區(qū)。今后可采取循序漸進試探性增大增壓風(fēng)機入口壓力的方法，達到引風(fēng)機和增壓風(fēng)機節(jié)能運行的目的。

3 引風(fēng)機和增壓風(fēng)機運行總功耗隨增壓風(fēng)機入口壓力升高降低的原因

由于煙氣的可壓縮性強，隨著增壓風(fēng)機入口煙氣壓力的增大，在引風(fēng)機和增壓風(fēng)機總的壓升相同時(相同的鍋爐煙氣流量引風(fēng)機入口壓力和增壓風(fēng)機出口壓力相同)引風(fēng)機的壓出側(cè)、引風(fēng)機至增壓風(fēng)機入口煙道、增壓風(fēng)機吸入側(cè)煙氣的比容降低。將煙氣視為理想氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程來計算。另外標(biāo)準(zhǔn)煙氣的壓力、溫度分別為101 kPa、0℃。比容可按下式計算:

式中:v為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣比容;p=101 kPa;p'為實際煙氣的絕對壓力;t'為實際煙氣的溫度。

因此由于實際煙氣絕對壓力的升高造成比容降低，相同的煙氣流量煙氣的流速降低。上述區(qū)域煙氣流速降低使引風(fēng)機和增壓風(fēng)機的運行效率相對增大，同時煙道的運行阻力降低，因此引風(fēng)機和增壓風(fēng)機總的功率消耗相對降低。

4 結(jié)語

本文通過在正常生產(chǎn)中根據(jù)運行參數(shù)的調(diào)整發(fā)掘機組的節(jié)能降耗潛力，希望能為電力生產(chǎn)人員提供一些啟示和思路，但在實際工作中還要考慮到機組運行經(jīng)濟性和安全性的統(tǒng)一。

致謝

在實驗過程和論文編寫過程中得到了相關(guān)專家熱心的幫助和沁北電廠運行人員的鼎力支持，在此表示誠摯感謝。

［1］QHB-J-08.L05—2009中國華能集團公司節(jié)能監(jiān)督技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):火力發(fā)電廠節(jié)能監(jiān)督技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國華能集團公司，2009.

［2］洪偉杰，陳亦濤.300 MW機組一次風(fēng)機考慮節(jié)能的選型方法［J］.電力建設(shè)，2006，27(7):39-41.

［3］蔡爽，王東升，匡樂林.火電工程建設(shè)中節(jié)能降耗措施的探討［J］.電力建設(shè)，2008，29(5):69-72.

［4］姬中國，郭玉泉.在建大型火力發(fā)電廠節(jié)能分析與對策［J］.電力建設(shè)，2007，28(5):58-60.

［5］王家永.關(guān)于煙氣脫硫系統(tǒng)中增壓風(fēng)機幾個問題的探討［J］.電力建設(shè)，2004，25(7):57-60.

［6］趙志丹，高奎，閆旭彥，等.百萬千瓦機組汽動引風(fēng)機的控制策略［J］.電力建設(shè)，2011，32(7):73-78.

［7］田松峰，李瀅，周玉.引風(fēng)機內(nèi)顆粒沉積的數(shù)值模擬［J］.電力建設(shè)，2010，31(12):7-10.

［8］聶志剛，黃發(fā)菁，李雄浩.大型干法煙氣脫硫的引風(fēng)機選型探討［J］.電力建設(shè)，2005，26(10):59-62.

［9］吳興偉.火電廠大機組鍋爐引風(fēng)機選型的探討［J］.電力建設(shè)，2000，21(1):3-6.

(編輯:馬曉華)