300MW机组烟风系统设备单列设置探讨 (1)

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第31卷第9期电力建设Vol.31，No.92010年9月ElectricPowerConstructionSep，2010·87·中图分类号：TM621文献标志码：A文章编号：1000-7229（2010）09-0087-04300MW机组烟风系统设备单列设置探讨白杰，彭红文，朱大宏（华北电力设计院工程有限公司，北京市，100120）DiscussiononSingleSetof300MWUnitFlue-GasSystemBAIJie，PENGHong-wen，ZHUDa-hong（NorthChinaPowerEngineeringCo.Ltd.，Beijing100120，China）ABSTRACT:Basedontheavailabilityratioandperformances繁，据统计，125，200，300及600MW机组中，送、引风ofthemajorequipmentoftheboiler'sfluegassystemof机均排在影响因素的前10位，与发达国家的差距较300MWoraboveunitsinChina,ananalysisismadeonthe大。自20世纪90年代以来，我国电站风机设备的质feasibilityofthesinglesetmajorequipmentoftheboiler'sflue量提高很快，使电站风机特别是轴流风机的可靠性不gassystemintermsofpastcases,systemconfigurationand断提高。例如：1997年某鼓风机厂对其利用引进技economicalefficiency.Andacomparisonismadebetweenthe术生产的、在15套300MW火电机组中使用的28台singleanddoublesetadaptationintermsofenergyconservation&emissionreduction,projectcostandreliability.Some动叶可调轴流式送风机和24台动叶可调轴流式引风suggestionsareproposedonsinglesetadaptationforthemain机进行可靠性分析，发现其可用率已达99%。equipmentofboiler'sfluegassystem.中国电力企业联合会公布的2008年300MW、KEYWORDS:thermalpowerplant；fluegassystem；singleset；600MW等级容量火电机组主要辅助设备可靠性指[1]doubleset；energyconservation&emissionreduction；project标中关于送风机、引风机的数据如表1所示。cost表12008年风机的运行可靠性指标摘要：根据国内燃煤发电厂300MW及以上机组的锅炉烟风系Tab.1Fanreliabilityindexin2008统主要设备可用率及实际运行情况，从使用业绩、系统配置与机组容量/机组运行可用计划非计划非计划项目系数/系数/停运停运停运运行经济性等方面分析了锅炉烟风系统主要设备采用单列配MW数量%%系数/%系数/%率/%置的可行性；对单列配置及双列配置在节能减排、工程造价、300~362.589779.5793.976.010.020.03送风机可靠性等方面进行了综合的技术经济比较；对锅炉烟风系统600~66035579.1994.195.800.010.02主要设备采用单列配置提出了建议。300~362.591979.0193.836.160.010.02引风机600~66035078.9494.285.710.020.02关键词：燃煤发电厂；烟风系统；单列配置；双列配置；节能减排；工程造价2锅炉烟风系统主要设备采用单列设置的可doi：10.3969/j.issn.1000-7229.2010.09.022行性0引言2.1风机采用单列设置的可行性目前，国内已投运的300MW及以上机组，烟风目前，国产风机可用率已基本满足单列设置的要系统主要辅机均采用双列设置，即均按2×50%负荷配求，而且300MW机组所配单列风机与600MW机组置。辅机配置与辅机设备可靠性和机组承担的负荷所配的双列风机相差不大，风机的制造能力没有问题。性质有关，随着技术的进步及辅机制造水平的提高，从单列风机配置业绩看，布连电厂660MW超超为国内烟风系统主要辅机配置方案的多元化创造了临界机组已率先考虑采用单列风机的配置，目前该工条件。本文对烟风系统辅机单列配置进行了探讨。程已进入施工建设阶段。国外已有较多的配置单列风机的业绩，表2是Howden集团和德国透平通风技术有1风机实际运行情况限公司（TLT）公司国外单列风机的部分使用业绩。20世纪90年代以前，我国大型电站（125MW及从系统配置看，单列风机需要操作控制的设备以上）风机引起的非计划停机和非计划降负荷较频少，系统简单。当风机采用双列设置时，若停运1台

1·88·电力建设第31卷表2国外部分单列风机的使用业绩表3Howden单列空气预热器部分使用业绩Tab.2Pastcasesofsomesingle-setforeignwindgeneratorsTab.3PastcasesofHowdensinglepreheater比较项目机组容量/MW风机制造商项目名称锅炉厂家空预器型号订货时间说明Boxberg电厂1×750Howden转子直径为湄洲湾FEW(SA)33VST1680/19801998年Moorburg电厂2×820Howden16.31m德国Düsseldorf电厂500TLTPolaniecFLS34GVN9001995年—德国KNGBerli电厂500TLT转子直径为QuezonFWEC34VST2200/25001996年18.01m风机，则当负荷上升后，停运的风机再次启动时，需降转子直径为MercerLLNA35.5SGVN24002002年20.8m低第1台风机的出力，使其运行点的压力低于风机失注：FEW(SA)—FrenchEngineeringWorks(SouthAfrica)；FLS—速界限的最低点压力后再启动第2台风机进行并联。FlowserveCorporation；FWEC—FosterWheelerEnergyCorporation；否则不仅不能实现2台风机并联运行而增加总出力的LLNA—LurgiLentjesNorthAmerica,Inc.。目的，还可能造成2风机发生抢风的不稳定运行状况，气预热器的部分业绩。甚至发生喘振，损坏风机。根据现场运行调研，很多电2.3除尘器采用单列设置的可行性厂由于风机启停较麻烦，当锅炉负荷降低至50%锅炉当除尘器按双列设置时，均不采用单侧运行。目最大连续蒸发量（boilmaximumcontinuousrating，前已投运的300MW除尘器布置基本上都是2台双BMCR）时，为了安全起见，仍维持2台风机运行。室4电场或5电场布置，如果其中1个供电区域出了从运行经济性看，当采用轴流风机（双列设置）时，故障，电气除尘器仍可以继续运行，除尘保证效率已低负荷运行工况下，2台风机运行时，由于风机的工作考虑这个因素，均留有设计裕量。线与风机等效率线长轴方向基本一致，因此机组负荷由于空气预热器出口至除尘器的烟道上一般不降低时，风机开度虽然较小，但效率的降低比较平缓；设烟道挡板门，因为即使设置了挡板门，遇到故障时而单台风机（停1台风机）运行时，流量大、压头小，风机关闭了故障侧入口烟道挡板门，但由于挡板门关不效率下降较明显，运行中仍然是2台风机运行风机总严，漏烟严重，也难于入内检修。并且，由于电气除[3]尘器内部故障原因较复杂，一般难以在短时间内修的轴功率较小。即使是配双列动调风机，在低负荷下仍然是2台风机运行较为经济。因此，当配单列风机复，需停炉小修处理。因此，除尘器按单列设置与双时，即使在低负荷工况，也不会降低风机的运行经济列设置对主机运行方面也没有大的区别。300MW性，且单列风机没有2台风机抢风、运行不均衡而带来等级单列除尘器与600MW等级的单台除尘器相差的风机实际效率下降的问题。配单列风机不会降低风不大。机在各运行工况下的运行经济性。3可靠性计算及对供热机组的影响2.2空气预热器采用单列设置的可行性从空气预热器的可靠性来看，近年来其可靠率3.1不同风机配置的可靠性计算已稳步提高，并积累了大量的经验。例如，外高桥三除尘器采用单列与双列定性分析基本不影响系期1000MW机组上采用这些经验，并采用了部分新统的可靠性，因此分析系统可靠性时，可不考虑除尘技术，成功地提高了空气预热器的可靠性，并将空气器的影响。预热器漏风率控制在很低的水平。可以预计，类似由于中国电力企业联合会未公布空气预热器的可于外高桥三期的空气预热器改进技术，将会使我国用率等数据，且双列配置时也不允许空气预热器较长电站空气预热器的运行可靠性和漏风控制水平得到时间的单侧运行，其可靠性指标难以取值，因此本文可[2-9]靠性计算中暂不包括空气预热器的影响，但建议空气大幅提高。需要指出的是，即使配置双列空气预热器，也不预热器若采用单列设置，应注意转动装置的可靠性并允许单台空气预热器长期运行，若空气预热器发生故留有更大的裕量，减少空气预热器小故障的可能性。障难以及时处理时，需停炉处理。由于漏烟，即使有设一次风机可靠率为PP，送风机可靠率为PF，引进口隔离门，入内检修也非常困难；如果转子不转动，风机可靠率为PI。由于风机的可靠率=1-非计划停运因烟气侧泄漏，动静膨胀会损害部件，一般也要停炉率，则PF=99.97%、PI=99.98%、PP=99.97%。[4]处理。鉴于以上原因，空气预热器按单列设置与双列按照可靠性理论，单列和双列配置风机的可靠设置对主机运行方面没有大的区别。性为：单列设置风机可靠率PS=PP×PF×PI；双列设置风从使用业绩看，目前欧美等发达国家的发电厂空机可靠率PD=（PP1+PP2-PP1PP2）×（PF1+PF2-PF1PF2）×（PI1+气预热器已有单列设置业绩，表3为Howden单列空PI2-PI1PI2）。

2第9期白杰等：300MW机组烟风系统设备单列设置探讨·89·通过计算可得：PS=99.920%；PD=99.999978%；单表4单/双列辅机配置的投资比较列风机配置的非计划停运的概率增加0.08%。Tab.4Costcomparisonofsingleanddoubleset双列配置的烟风系统中，需设置较多的风门，系项目设备参数设备价格/万元安装费用/万元单列双列单列双列单列双列统较为复杂。上述数据中并未计及风门故障等系统动叶可调离心式带来的风险。轴流式361.51m/s一次风机123.01m3/s330300由于发电设备强迫停运造成的罚款以及电能置16326Pa16326Pa1450kW换费用是因网而异的，本文不对非停造成的损失给予2750kW费用的量化。动叶可调动叶可调轴流式轴流式3.2可靠性对供热机组的影响送风机231.78m3/s115.89m3/s255367681223461Pa3461Pa文献[10]中规定：在确定热电厂内安装的锅炉容1050kW525kW量和台数时，应考虑当1台容量最大的锅炉停用时，双级叶轮动双级叶轮动其余锅炉（含热用户中已确定作为尖峰和备用的锅叶可调轴流叶可调轴流风机风机引风机700850炉）应承担工业热用户连续生产所需的用汽量，以及569.79m3/s284.90m3/s冬季采暖、通风和生活用热水用热量的60%~75%，严9645Pa9645Pa7300kW3700kW寒地区取上限。空气基准－－12001400基准由于单列风机的可靠性逻辑是串联的，从非计划预热器+380*除尘器双室5电场双室5电场28003100509665停运的角度看，按照文献[10]的规定，单列风机配置注：（1）表中价格指标按参考文献[2]选取，引风机考虑了双级叶的可靠性风险比双列风机要低0.08%。因此供热机轮三合一风机的因素；（2）*包含了烟道节省费用、检修起吊设备变组在带工业负荷时，需要认真评估单列辅机的供热可化、土建基础、送风机检修及烟道支架、引风机检修及烟道支架、厂房封闭（送风机房、引风机房等）等诸多因素。靠性并谨慎选择。带采暖负荷的供热机组，当区域热网的配置满足上述要求时（例如多个热源点的热网系4.3运行费用比较统），单列风机的配置是可以选用的。单列辅机的配置，由于系统简单，风门优化，流程顺畅，对降低烟气系统的阻力有利，经估算，汽轮机最大连4锅炉烟风系统主要设备采用单列设置与双续出力（turbinemaximumcontinuousrating，TMCR）工列设置的比较况下2台机组引风机运行可节电约50kW·h，以锅炉设4.1系统及布置的比较备年利用6000h计，年节电约30万kW·h。烟风系统辅机单列设置由于不存在切换及联络，一次风机双列配置时采用离心风机，单列配置时简化了系统，优化了风门配置，减少了控制元件。采用动叶可调轴流风机。经估算，TMCR工况下2台配单列风机不会降低风机在各运行工况下的运机组一次风机运行可节电约600kW·h，锅炉设备年利行经济性。即使在低负荷工况，也不会降低风机的运用（考虑供热）以5945h计，年节电约360万kW·h。行经济性，且单列风机没有2台风机抢风、运行不均综合考虑上述因素，采用单列配置风机后，一次衡带来的风机实际效率下降的问题。风机由离心风机改为动调风机后，2台机组年节电单列辅机方便布置，锅炉房0m显得更加宽敞，方390万kW·h，以0.3元（/kW·h）计，运行费用可节约便运行检修。单列空气预热器直径比双列空气预热器117万元。如不考虑一次风机型式的变化，2种配置大，锅炉尾部柱网需进行部分调整，同时锅炉尾部至空运行费用相差不多。气预热器的烟道更为简洁，也能带来一定的好处。5建议4.2投资比较对于2×300MW等级机组，以某工程为例，对单（1）对风机、空气预热器等辅机可靠性的重视应列配置和双列配置进行了初步的烟风系统主要辅机等同于主机，应采用可靠性高的设备。[10]（2）选用调节性能好的风机，并注意提高风机辅的选型，主要设备、分项价格及安装费见表4。其中，设备价格与安装费用都是针对2台锅炉得到的数助系统的可靠性，加强对风机的保护控制。对空气预值；另外，烟风系统流程简化后烟道工程量2台炉可热器的可靠性应予以重视，适当增加转动设备的裕优化40t，费用列在表4中，风道的优化量较小，忽略量，增加关键部件的安全倍率是必要的。不计。由表4知，单列配置的设备材料投资可节省约（3）带采暖热负荷的供热机组，如采用单列配置1280万元（2台炉）。时，建议在临近采暖期前对主要辅机设备的检查和维

3·90·电力建设第31卷护，尽量保证采暖期设备的可靠性。7参考文献6结论[1]国家电力监管委员会，中国电力企业联合会.2008年300MW、（1）随着我国火电厂的快速发展，锅炉烟风系统600MW等级容量火电机组主要辅助设备可靠性指标[R].北京：中国电力企业联合会，2009.主要辅机制造厂同步快速发展，积累了大量的经验，[2]DL/T468—2004电站锅炉风机选型和使用导则[S].北京：中国电设计能力、制造水和设备可靠性已大幅提高，烟风系力出版社，2004．统辅机单列配置是建立在这个基础上的优化和创新，[3]雷平和，刘利，彭红文，等.直接空冷机组低负荷运行工况分析是可行的，设备在各种工况下是安全的。[J].电力建设，2010，31（2）：60-61.（2）单列辅机的配置设备简洁，布置方便，流程顺[4]裴俊峰，吴伟.烟道旁路挡板对炉膛负压及烟道压力的影响[J].电力建设，2010，31（3）：70-73.畅，系统简单，控制部件少，运行操作简单。经初步估[5]高社生.可靠性理论与工程应用[M].北京：国防工业出版社，2002.算，2台机组烟风系统单列辅机配置可以节约投资约[6]电力规划设计总院.火电工程限额设计参考造价指标[M].北京：1280万元。单列风机配置简化了烟气系统流程，如中国电力出版社，2009.考虑一次风机由双列时的离心风机改为单列时的动[7]范永春，邹罗明.华能海门电厂1000MW机组工程热机设计优化调风机，风机运行效率提高，可降低风机的厂用电和[J].电力建设，2009，30（11）：45-47，52.[8]何新江，李祥苓，薛成美，等.日立—东方N1000-25/600/600型超运行费用。超临界汽轮机新技术分析[J].电力建设，2009，30（8）：97-101.（3）按照可靠性理论，单列风机的可靠性逻辑是[9]曾德勇.从设计角度提高脱硫－烟塔合一系统的安全性和可靠性串联的；从非计划停运的角度看，单列风机配置的可[J].电力建设，2008，29（3）：56-59.靠性有所下降。当风机设备的可靠性较高时，可靠性[10]计基础[2001]26热电联产项目可行性研究技术规定[S].下降有限。（4）对于供热机组，当带工业负荷时，需要认真评收稿日期：2010-04-22修回日期：2010-07-26作者简介：估单列风机配置方案供热可靠性，并谨慎选择单列风白杰（1974—），男，硕士，工程师，主要从事火力发电厂设计研机配置方案。带采暖负荷的供热机组，当区域热网的究，E-mail：baijie@ncpe.com.cn。配置满足文献[10]的要求时（特别是多个热源点的热（编辑：蒋毅恒）网系统），单列风机的配置是可以选用的。