廖翀 鄭海濤

摘? 要：目前，我國(guó)已投運(yùn)的大型火電站中經(jīng)常反應(yīng)風(fēng)機(jī)裕量選擇過(guò)大，風(fēng)機(jī)在低效區(qū)運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)性差，可靠性低。究其原因，最主要的是所選風(fēng)機(jī)的特性是否與其工作的管網(wǎng)系統(tǒng)阻力特性相匹配。因此，風(fēng)機(jī)與鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)匹配極為重要。本文主要就風(fēng)機(jī)參數(shù)選擇進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：300MW;火電機(jī)組;風(fēng)機(jī)

中圖分類號(hào)：TH43? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1671-2064（2019）24-0000-00

隨著火電廠往大容量高參數(shù)形勢(shì)發(fā)展，在火電廠煙風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性的要求越來(lái)越高，而風(fēng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理成為了煙風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重中之重，選擇風(fēng)機(jī)時(shí)，并不宜選擇裕量過(guò)大的風(fēng)機(jī)，否則無(wú)法保障風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定高效，極易造成風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中長(zhǎng)期脫離高效區(qū)，甚至可能導(dǎo)致軸流風(fēng)機(jī)失速（喘振）等各種問(wèn)題而影響到風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而威脅火力發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)和高效。同時(shí)，如果選擇裕量過(guò)小的風(fēng)機(jī)類型，則容易造成輔機(jī)限制主機(jī)出力的情況，同樣影響活力發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。

1 研究背景

目前，國(guó)內(nèi)火力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)機(jī)選型參數(shù)的基本原則是按照GB50660-2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》，其中，設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行煙風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)法明確鍋爐本體的煙風(fēng)量以及煙風(fēng)系統(tǒng)阻力，則需要設(shè)備廠商進(jìn)行確定，而風(fēng)機(jī)以及其他輔機(jī)設(shè)備的出力大小、系統(tǒng)阻力大小、是否存在漏風(fēng)及漏風(fēng)程度等由輔機(jī)設(shè)備廠商進(jìn)行明確，設(shè)計(jì)單位再根據(jù)主輔機(jī)廠所明確的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，在充分研究煙風(fēng)系統(tǒng)本身的各項(xiàng)阻力標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)的管路走向，存在的阻力參數(shù)等內(nèi)容，再計(jì)算出風(fēng)機(jī)在火電廠各項(xiàng)運(yùn)行工況下的基本指標(biāo)和各項(xiàng)參數(shù)，將完善后的指標(biāo)對(duì)比后提供給輔機(jī)設(shè)備商進(jìn)行基礎(chǔ)選擇。在設(shè)計(jì)的正常情況下，需要提供給輔機(jī)設(shè)備廠商如下幾個(gè)如下幾個(gè)工況下的基礎(chǔ)指標(biāo)：TB、BMCR 、BRL和低負(fù)荷工況，但由于工作銜接和內(nèi)容有效性等問(wèn)題，主機(jī)和輔機(jī)設(shè)備廠商無(wú)法準(zhǔn)確提供低負(fù)荷工況時(shí)的設(shè)備阻力情況、設(shè)備基礎(chǔ)參數(shù)等指標(biāo)數(shù)值時(shí)，極易造成風(fēng)機(jī)按照原定的參數(shù)選型失誤。

為了節(jié)能降耗，保證風(fēng)機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定地運(yùn)行，必須對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，逐步落實(shí)鍋爐廠和輔機(jī)制造廠各部分的阻力值及漏風(fēng)系數(shù)，并要求鍋爐廠和輔機(jī)制造廠提供給設(shè)計(jì)院的各個(gè)工況下的阻力值不含裕量。設(shè)計(jì)院將鍋爐廠、輔機(jī)制造廠和設(shè)計(jì)院三方的阻力值疊加，統(tǒng)一考慮裕量。

2優(yōu)化過(guò)程

2.1 鍋爐廠及輔機(jī)廠優(yōu)化內(nèi)容

（1）在鍋爐招標(biāo)時(shí)要求鍋爐廠采取措施提高鍋爐效率。

（2）在鍋爐招標(biāo)時(shí)鍋爐廠采取措施降低燃燒器一次風(fēng)側(cè)和二次風(fēng)側(cè)的阻力，并提供了各個(gè)工況下阻力值。

（3）在鍋爐招標(biāo)時(shí)鍋爐廠采取措施降低空預(yù)器的漏風(fēng)率，保證空預(yù)器在機(jī)組額定出力時(shí)的漏風(fēng)率1年內(nèi)不超過(guò)4%，1年后不超過(guò)5%。

（4）在鍋爐招標(biāo)時(shí)鍋爐廠優(yōu)化吹灰系統(tǒng)，避免因積灰增加而增大受熱面的阻力，保證各工況下鍋爐本體阻力在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

（5）嚴(yán)格控制各輔機(jī)的阻力值。已往電除塵器和磨煤機(jī)廠家僅提供一個(gè)最大阻力值，致使低負(fù)荷時(shí)風(fēng)機(jī)的特性與其工作的管網(wǎng)系統(tǒng)阻力特性不匹配，風(fēng)機(jī)在低效區(qū)運(yùn)行，不經(jīng)濟(jì)。輔機(jī)招標(biāo)時(shí)嚴(yán)格要求輔機(jī)廠提供各種工況下的阻力值，以保證風(fēng)機(jī)高效運(yùn)行。

（6）嚴(yán)格控制電除塵器和煙道的漏風(fēng)率。要求電除塵器廠保證漏風(fēng)率小于1%，并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理，保證煙風(fēng)道的施工質(zhì)量，控制煙風(fēng)道的漏風(fēng)率。

2.2 設(shè)計(jì)選型優(yōu)化內(nèi)容

（1）根據(jù)當(dāng)?shù)氐钠骄鄬?duì)濕度、氣壓及氣溫選取當(dāng)?shù)貪窨諝鈽?biāo)準(zhǔn)狀況下的密度，使風(fēng)機(jī)入口的體積流量更接近實(shí)際值。

（2）300MW等級(jí)機(jī)組一次風(fēng)機(jī)壓頭較高風(fēng)量較低，選用動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī)壓頭和風(fēng)量不易匹配，故工程中一次風(fēng)機(jī)優(yōu)先選用離心式加變頻控制的方式。

（3）計(jì)算了從BMCR～30%額定工況的風(fēng)機(jī)選型參數(shù)，使風(fēng)機(jī)選型更準(zhǔn)確。

（4）風(fēng)道在煙風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)流量測(cè)量過(guò)程中，一般可充分要求使用插入式的巴氏流量測(cè)量裝置，這樣可以暫時(shí)不考慮其對(duì)阻力的影響。

（5）合理選擇管道截面尺寸，選取合適的流速，減小局部阻力和沿程摩擦阻力。

（6）在空間允許的情況下，煙風(fēng)道布置盡量采用緩轉(zhuǎn)彎頭，盡量消除直角。當(dāng)進(jìn)行煙風(fēng)道變更方向時(shí)采用內(nèi)彎的彎頭進(jìn)行收縮，需要擴(kuò)散并急彎時(shí)宜在面積固定相等時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（7）煙風(fēng)道詳圖設(shè)計(jì)中合理設(shè)計(jì)內(nèi)撐桿型式，保證安全運(yùn)行前提下盡量不設(shè)置內(nèi)撐桿，以減小阻力。

（8）冷風(fēng)道和熱風(fēng)道均存在一次風(fēng)過(guò)程，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)按照要求采用圓形管道便于減少阻力，同時(shí)風(fēng)道加固系統(tǒng)較少時(shí)可不預(yù)設(shè)內(nèi)撐固定物，以減少阻力。

（9）煙風(fēng)道詳圖設(shè)計(jì)中合理設(shè)計(jì)導(dǎo)流板、導(dǎo)向葉片，與內(nèi)撐桿協(xié)調(diào)布置，減小阻力。

（10）電除塵器前后煙道優(yōu)化布置，與電除塵器廠緊密配合，通過(guò)氣流分布模型試驗(yàn)，使煙氣流場(chǎng)分布均勻，提高電除塵器收塵效果，減小阻力。

（11）明確設(shè)備制造廠設(shè)計(jì)供貨范圍內(nèi)的阻力均由廠家考慮，并提供氣壓修正后的阻力值，避免重復(fù)修正。

3 裕量選取的依據(jù)

風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)參數(shù)（TB工況參數(shù)）是在鍋爐最大連續(xù)出力（BMCR工況）時(shí)所需風(fēng)（煙）量及系統(tǒng)總阻力的基礎(chǔ)上再加一定裕量確定的。其中裕量的選取可根據(jù)大火規(guī)，具體裕量選取描述如下：

（1）《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL 5000-2000），以下簡(jiǎn)稱“現(xiàn)行版大火規(guī)”。三分倉(cāng)空氣預(yù)熱器正壓直吹式制粉系統(tǒng)一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)裕量選取描述如下：

1）一次風(fēng)機(jī)裕量的選取。風(fēng)量裕量宜不小于35%，另加溫度裕量，可按“夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度”來(lái)確定;風(fēng)機(jī)的壓頭裕量宜為30%。

2）送風(fēng)機(jī)裕量的選取。風(fēng)量裕量不低于5%，另加溫度裕量，可按“夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度”來(lái)確定;送風(fēng)機(jī)的壓頭裕量不低于10%。

3）引風(fēng)機(jī)裕量的選取。風(fēng)量裕量不低于10%，另加不低于10℃的溫度裕量;引風(fēng)機(jī)的壓頭裕量不低于20%。

（2）《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（報(bào)批稿）以下簡(jiǎn)稱“新版大火規(guī)”。三分倉(cāng)空氣預(yù)熱器正壓直吹式制粉系統(tǒng)一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)裕量選取描述如下：

1） 一次風(fēng)機(jī)裕量的選取。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量宜為20%～30%，另加溫度裕量（可按“夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度”來(lái)確定）;風(fēng)機(jī)的壓頭裕量宜為20%～30%。

2）送風(fēng)機(jī)裕量的選取。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量不低于5%，另加溫度裕量（可按“夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度”來(lái)確定）;風(fēng)機(jī)的壓頭裕量不低于15%。

3）引風(fēng)機(jī)裕量的選取。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕量不低于10%，另加10℃～15℃的溫度裕量;風(fēng)機(jī)的壓頭裕量不低于20%。

（3）中國(guó)華能集團(tuán)公司火電工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則《火電工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則》第一部分（2010版）。三分倉(cāng)空氣預(yù)熱器正壓直吹式制粉系統(tǒng)一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)裕量選取描述如下：

1）一次風(fēng)機(jī)裕量的選取。對(duì)于鍋爐采用三分倉(cāng)空氣預(yù)熱器正壓直吹式制粉系統(tǒng)的冷一次風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量宜選取10%～20%，另加溫度裕量，可按“夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度”來(lái)確定，對(duì)于空冷機(jī)組宜取下限值;風(fēng)機(jī)壓力裕量宜為20%。

對(duì)300MW以上容量機(jī)組，每臺(tái)鍋爐配置2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)。

2）送風(fēng)機(jī)裕量的選取。對(duì)于鍋爐采用三分倉(cāng)空氣預(yù)熱器時(shí)，送風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量宜選取5%～10%，另加溫度裕量，可按“夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度”來(lái)確定，對(duì)于空冷機(jī)組宜取下限值;送風(fēng)機(jī)壓力裕量按風(fēng)量裕量的平方選取，即10%～20%，對(duì)于空冷機(jī)組宜取下限值。

對(duì)300MW以上容量機(jī)組，每臺(tái)鍋爐配置2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式送次風(fēng)機(jī)。

3）吸風(fēng)機(jī)裕量的選取。鍋爐吸風(fēng)機(jī)煙氣量裕量為10%，另加12℃～15℃的溫度裕量;風(fēng)機(jī)壓力裕量為20%。

對(duì)300MW及以上容量機(jī)組，每臺(tái)鍋爐配置2臺(tái)靜葉或動(dòng)葉可調(diào)軸流式吸風(fēng)機(jī)。

4 結(jié)論

現(xiàn)行版大火規(guī)和新版大火規(guī)及中國(guó)華能集團(tuán)公司火電工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則《火電工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則》第一部分（2010版）在一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓頭裕量的規(guī)定差異較大，新版大火規(guī)尚未正式實(shí)施，但是通過(guò)上述各項(xiàng)的詳細(xì)對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，新版大火規(guī)以及華能公司的上述設(shè)計(jì)規(guī)定均無(wú)法有效避免因風(fēng)機(jī)參數(shù)設(shè)定不合理，進(jìn)行大裕量的風(fēng)機(jī)選擇后，導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)運(yùn)行長(zhǎng)期脫離高效區(qū)的問(wèn)題。

5 完善過(guò)程及結(jié)論

風(fēng)機(jī)選型優(yōu)化主要是落實(shí)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，嚴(yán)格按照外部資料和原始數(shù)據(jù)計(jì)算，確保每個(gè)數(shù)據(jù)的選取均有據(jù)可依。因《火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)定》提供的阻力系數(shù)選擇圖表有一定的局限性，建議對(duì)已投運(yùn)電廠阻力件的阻力值進(jìn)行實(shí)測(cè)（同類機(jī)組至少三個(gè)電廠），根據(jù)實(shí)測(cè)值進(jìn)行分析對(duì)比，并對(duì)計(jì)算值進(jìn)行修正。

從風(fēng)機(jī)選型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出影響風(fēng)機(jī)選型風(fēng)量和壓頭的主要因素。阻力計(jì)算中設(shè)計(jì)院的煙風(fēng)道阻力值只占了小部分，主要是鍋爐本體、磨煤機(jī)、電除塵器、脫硝裝置和脫硫裝置等的設(shè)備阻力值。因此，設(shè)備制造廠所提供的阻力值的準(zhǔn)確性直接影響風(fēng)機(jī)壓頭的選取。煙風(fēng)量計(jì)算中空預(yù)器和電除塵器的漏風(fēng)量占據(jù)的比例較大，嚴(yán)格控制設(shè)備的設(shè)計(jì)制造質(zhì)量，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理，使每一個(gè)環(huán)節(jié)都能達(dá)到設(shè)計(jì)值。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50660-2011，大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 張良瑜，譚雪梅.泵與風(fēng)機(jī)第三版[M].北京：中國(guó)電力出版社，2014.

[3] 王賀岑，白紅濤，許明峰，等.鍋爐引風(fēng)機(jī)選型改造的可靠性分析[J].中國(guó)電力，2010，43（1）：51.

[4] 陳曉文，趙興春，黃成，等.600MW機(jī)組超低負(fù)荷調(diào)峰中三大風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性分析[J].發(fā)電設(shè)備，2017，31（6）：459.

收稿日期：2019-10-26

作者簡(jiǎn)介：廖翀（1988—），男，江西吉安人，研究生，電力工程師，研究方向：火電廠熱機(jī)。