上海鼓風(fēng)機廠有限公司  張屹

     【摘要】介紹了600MW及其以上機組引風(fēng)機與脫硫增壓風(fēng)機的不同布置方式的優(yōu)缺點，根據(jù)大同電廠的具體參數(shù)，進行可靠性和經(jīng)濟性的分析，提出了引風(fēng)機和脫硫增壓風(fēng)機合二為一是比較合理的布置方式。 
  【關(guān)鍵詞】引風(fēng)機 增壓風(fēng)機 600MW 布置方式 
  一、前言 
     我國從1956年第一臺汽輪發(fā)電機問世以來，火力發(fā)電事業(yè)得到了迅速發(fā)展，發(fā)電機組容量不斷擴大，我國自行設(shè)計的600MW火電機組也早已投運。風(fēng)機作為火電廠主要輔機之一，隨著電廠容量的擴大，風(fēng)機除其容量必須相應(yīng)擴大外，更主要的是經(jīng)濟性指標(biāo)及可靠性指標(biāo)必須與大容量機組相適應(yīng)。 
     由于電站鍋爐單機容量的迅速增長，作為鍋爐重要輔機的風(fēng)機的容量也相應(yīng)增加，據(jù)統(tǒng)計風(fēng)機的總耗電量約占機組發(fā)電量的1.5%~3%。風(fēng)機的運行費用已直接影響到電廠的經(jīng)濟性。因此如何正確地選用風(fēng)機的問題已刻不容緩地提到了火電建設(shè)工作者的面前了。目前在600MW機組中送風(fēng)機、一次風(fēng)機已經(jīng)有了明確的形式，即動葉可調(diào)軸流式；而引風(fēng)機及增壓風(fēng)機，由于鍋爐參數(shù)的差異和脫硫工藝及煙氣含塵量的大小不同，目前在選用動葉可調(diào)軸流風(fēng)機及靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機之間有爭論。現(xiàn)以大同第三發(fā)電廠600MW機組的具體參數(shù)，對引風(fēng)機和增壓風(fēng)機各種布置方式——動葉可調(diào)軸流風(fēng)機和靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機做如下比較。 
  二、二臺引風(fēng)機+一臺增壓風(fēng)機 
    根據(jù)設(shè)計院提供的參數(shù)，分別做動、靜調(diào)選型，動葉可調(diào)型號為SAF37.5-21.1-1，靜葉可調(diào)型號為G158/363，動葉可調(diào)式BMCR點軸功率為1923KW，靜葉可調(diào)式BMCR點軸功率為2113KW，二者相差190KW，以一年風(fēng)機正常運行7500h，每1kW•h點0.3元，動葉可調(diào)型風(fēng)機每年節(jié)約費用為42.75萬元，若考慮到機組低負(fù)荷運行，由于靜葉可調(diào)風(fēng)機效率降低較快，動葉可調(diào)在變工況時更具優(yōu)勢，因此在經(jīng)濟性方面動調(diào)有著很大的優(yōu)勢。 
     目前電站行業(yè)內(nèi)部認(rèn)為靜葉可調(diào)風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，且一次投資成本也較低。根據(jù)我公司對多家使用動葉可調(diào)引風(fēng)機的廠家進行回訪，很多電廠認(rèn)為。只要對動葉軸流風(fēng)機的結(jié)構(gòu)熟悉，就可以實現(xiàn)周期為1~2星期的全解體的大修工作，因此認(rèn)為，對動葉可調(diào)風(fēng)機比較熟悉或檢修力量較強的電廠完全可以采用動葉可調(diào)式，這樣一年節(jié)約的運行費用非常可觀。 
     對于動調(diào)風(fēng)機與靜調(diào)風(fēng)機的耐磨性問題，認(rèn)為靜調(diào)風(fēng)機由于葉頂速度較低，因此在不采取任何防磨措施的情況下，靜調(diào)風(fēng)機具體一定優(yōu)勢。但由于動葉可調(diào)風(fēng)機葉片可以拆下并單獨噴涂多次，而靜調(diào)風(fēng)機由于葉片焊接在輪轂上，為擔(dān)心影響葉片的型線，只能在進出口邊上噴涂少量耐磨層。因此從總體上來講，動葉可調(diào)風(fēng)機耐磨損性能至少不低于靜葉可調(diào)。 
  三、單臺脫硫增壓風(fēng)機 
     根據(jù)各大脫硫公司和電廠對600MW及以上機組單臺脫硫風(fēng)機經(jīng)濟性比較，并考慮到脫硫增壓風(fēng)機因故障停運時可能發(fā)生喘振等一系列問題，目前均采用動葉可調(diào)軸流式。 
  四、引風(fēng)機+增壓風(fēng)機二合為一 
     選型的原則是在保證優(yōu)良的空氣動力性能以及風(fēng)機安全可靠性的同時，也考慮到風(fēng)機的制造成本，以及電廠現(xiàn)場的安裝、施工成本。根據(jù)大同第三發(fā)電廠的參數(shù)特點，選用單級動葉可調(diào)風(fēng)機是最安全、最高效、最經(jīng)濟的，若考慮到脫硝以及安裝布袋除塵器（壓力可能達到8000Pa以上），則只能選用雙級動葉可調(diào)風(fēng)機。 
   1．雙級動葉可調(diào)風(fēng)機的經(jīng)濟性 
    根據(jù)設(shè)計院提供的參數(shù)，分別作動、靜調(diào)選型，動葉可調(diào)型號為SAF37.5—25—1（外徑3750mm，風(fēng)機轉(zhuǎn)速750r/min），靜葉可調(diào)型號為G158/343(外徑3430mm,風(fēng)機轉(zhuǎn)速750r/min)，動葉可調(diào)式BMCR點軸功率為2764kW，靜葉可調(diào)式BMCR點軸功率為3057kW，兩者相差293kW，以一年風(fēng)機正常運行7500h，每1kW•h電0.3元，采用動葉可調(diào)每年節(jié)約費用為65.92萬元，若考慮到機組低負(fù)荷時運行以及脫硫系統(tǒng)停運時，由于靜葉可調(diào)風(fēng)機效率降低較快，動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機在變工況時更具優(yōu)勢，因此經(jīng)濟性方面動葉可調(diào)風(fēng)機有著更大的優(yōu)勢。 
   2．雙級動葉可調(diào)風(fēng)機的可靠性 
    由于目前在300MW及其以下機組中有很多引風(fēng)機采用了引風(fēng)機+增壓風(fēng)機二合為一的形式，包括恒運電廠、廣東玖龍紙業(yè)、彭城電廠以及青山電廠等，其中由于系統(tǒng)壓力、流量的不同，恒運電廠和廣東玖龍紙業(yè)采用雙級動葉可調(diào)結(jié)構(gòu)，其余均選用單級動葉可調(diào)，不過由于壓力較高，轉(zhuǎn)子輪轂較大，因此對于風(fēng)機設(shè)計難度來講，困難的不是風(fēng)機大小，而是風(fēng)機葉頂?shù)膱A周速度——速度越高越難設(shè)計及制造。以上風(fēng)機葉頂線速度最大為160m/s，而大同第三發(fā)電廠600MW機組所選引風(fēng)機線速度僅為138m/s，很顯然，在風(fēng)機的可靠性上不存在問題。 
    雙級動葉可調(diào)引風(fēng)機+增壓風(fēng)機與單級動葉可調(diào)引風(fēng)機相比而言，主要是多了一級葉輪，兩級葉輪通過推桿和推盤進行串聯(lián)，推桿安裝在主軸承箱的空心主軸內(nèi)，并在安裝和檢修時進行調(diào)整，由于前后兩級葉輪串聯(lián)而成，因此風(fēng)機前后兩級葉輪調(diào)節(jié)的同步性和可靠性很好。單從葉輪的加工難度來講，雙級和單級沒有區(qū)別，但從軸承箱軸承受力情況來看，由于單級風(fēng)機葉輪為懸臂結(jié)構(gòu)，靠葉輪端受力較大，而雙級風(fēng)機由于葉輪掛在軸承箱前后兩端，受力比較均勻，軸承受力狀況反而較好。因此從可靠性來講，雙級動葉可調(diào)風(fēng)機不會比單級動葉可調(diào)風(fēng)機差。 
    對于單級動葉可調(diào)引風(fēng)機+增壓風(fēng)機，由于系統(tǒng)壓力較高，轉(zhuǎn)子重量較重，其難點主要是如何選用合適的軸承箱，目前我公司的技術(shù)儲備非常充分，根據(jù)該工程的輪轂直徑，可選用H280N1滾動軸承箱或G280滑動軸承箱，該種類型的軸承箱在600MW機組單臺可調(diào)脫硫增壓軸流式風(fēng)機中已廣泛使用。 
  由于采用雙級葉輪或輪轂直徑的增加，整個風(fēng)機調(diào)節(jié)力增加，因此需要采用更大缸徑的液壓調(diào)節(jié)裝置，目前滿足該液壓的調(diào)節(jié)機構(gòu)已經(jīng)在300MW以上脫硫增壓風(fēng)機中使用多年。 
   因此，根據(jù)大同第三發(fā)電廠的參數(shù)特點（壓力不太高），靜葉可調(diào)風(fēng)機也完全可以滿足高負(fù)荷點附近的安全運行，但由于靜調(diào)風(fēng)機在低負(fù)荷區(qū)喘振線較低這一固有缺點，除非設(shè)計院能給出低負(fù)荷區(qū)的精確參數(shù)，否則兩臺風(fēng)機并聯(lián)運行的時候容易出現(xiàn)搶風(fēng)、喘振等一系列安全問題。對于7000Pa以上的壓頭，考慮到600MW機組的流量較大、直徑較大，而風(fēng)機的壓力與轉(zhuǎn)速成2次方關(guān)系遞增，流量線性遞增，靜調(diào)風(fēng)機由于不能設(shè)置成兩級，只能通過提高轉(zhuǎn)速來滿足系統(tǒng)阻力，但由于風(fēng)機直徑變化較小，因此線速度較高。對靜葉可調(diào)風(fēng)機而言，線速度一般在140m/s一下，動葉可調(diào)風(fēng)機線速度一般在165m/s一下，否則強度和氣動性能以及噪聲均很難得到滿足。  
     考慮到低負(fù)荷的喘振問題和變工況時的效率問題以及機組的可靠性，目前在國外一般一臺鍋爐配置二臺脫硫、引風(fēng)合二為一的動葉可調(diào)軸流風(fēng)機，這種配置既結(jié)合了原一臺鍋爐配置二臺引風(fēng)機的優(yōu)點（即系統(tǒng)一臺風(fēng)機故障，另一臺仍可承擔(dān)60%~70%的負(fù)荷），又滿足了脫硫裝置和煙道對壓力的需求，不過對于鍋爐來講，應(yīng)考慮到由于脫硫系統(tǒng)故障突然停機，造成鍋爐負(fù)壓增加的情況。 
    上海鼓風(fēng)機廠有限公司與德國TLT公司合作生產(chǎn)的日本ISOGO電廠660MW機組鍋爐風(fēng)機，即采用了引風(fēng)機和脫硫增壓風(fēng)機合為一體的形式，風(fēng)機采用二級葉輪。風(fēng)機型號SAF36.5—26—2，每臺風(fēng)機最大流量445m3/s，最大壓力12650Pa，葉輪直徑3.65m。 
   從價格上看，一臺鍋爐配置二臺引風(fēng)機和一臺脫硫增壓風(fēng)機比一臺鍋爐配置二臺引風(fēng)+增壓風(fēng)機高30%~40%左右；從整個機組的耗功來看，一臺鍋爐配置二臺引風(fēng)機和一臺脫硫增壓風(fēng)機比一臺鍋爐配置二臺二級葉輪引風(fēng)機的成本增加了10%左右。而且由于多了一臺增壓風(fēng)機，系統(tǒng)出現(xiàn)故障點將增加，這個工況調(diào)節(jié)和風(fēng)機維護也增加了一定難度。因此，從運行安全可靠性和經(jīng)濟性綜合考慮，一臺鍋爐配置引風(fēng)機+增壓的引風(fēng)機顯然比一臺鍋爐配置二臺引風(fēng)機和一臺脫硫增壓風(fēng)機具有更大的優(yōu)越性。