上海鼓風(fēng)機(jī)廠有限公司  張屹

     【摘要】介紹了600MW及其以上機(jī)組引風(fēng)機(jī)與脫硫增壓風(fēng)機(jī)的不同布置方式的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)大同電廠的具體參數(shù)，進(jìn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性的分析，提出了引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)合二為一是比較合理的布置方式。 
  【關(guān)鍵詞】引風(fēng)機(jī) 增壓風(fēng)機(jī) 600MW 布置方式 
  一、前言 
     我國(guó)從1956年第一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)問世以來，火力發(fā)電事業(yè)得到了迅速發(fā)展，發(fā)電機(jī)組容量不斷擴(kuò)大，我國(guó)自行設(shè)計(jì)的600MW火電機(jī)組也早已投運(yùn)。風(fēng)機(jī)作為火電廠主要輔機(jī)之一，隨著電廠容量的擴(kuò)大，風(fēng)機(jī)除其容量必須相應(yīng)擴(kuò)大外，更主要的是經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)及可靠性指標(biāo)必須與大容量機(jī)組相適應(yīng)。 
     由于電站鍋爐單機(jī)容量的迅速增長(zhǎng)，作為鍋爐重要輔機(jī)的風(fēng)機(jī)的容量也相應(yīng)增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)風(fēng)機(jī)的總耗電量約占機(jī)組發(fā)電量的1.5%~3%。風(fēng)機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用已直接影響到電廠的經(jīng)濟(jì)性。因此如何正確地選用風(fēng)機(jī)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(jī)組中送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)已經(jīng)有了明確的形式，即動(dòng)葉可調(diào)軸流式；而引風(fēng)機(jī)及增壓風(fēng)機(jī)，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(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)及靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)之間有爭(zhēng)論�，F(xiàn)以大同第三發(fā)電廠600MW機(jī)組的具體參數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)各種布置方式——?jiǎng)尤~可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)和靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)做如下比較。 
  二、二臺(tái)引風(fēng)機(jī)+一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī) 
    根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的參數(shù)，分別做動(dòng)、靜調(diào)選型，動(dòng)葉可調(diào)型號(hào)為SAF37.5-21.1-1，靜葉可調(diào)型號(hào)為G158/363，動(dòng)葉可調(diào)式BMCR點(diǎn)軸功率為1923KW，靜葉可調(diào)式BMCR點(diǎn)軸功率為2113KW，二者相差190KW，以一年風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行7500h，每1kW•h點(diǎn)0.3元，動(dòng)葉可調(diào)型風(fēng)機(jī)每年節(jié)約費(fèi)用為42.75萬元，若考慮到機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行，由于靜葉可調(diào)風(fēng)機(jī)效率降低較快，動(dòng)葉可調(diào)在變工況時(shí)更具優(yōu)勢(shì)，因此在經(jīng)濟(jì)性方面動(dòng)調(diào)有著很大的優(yōu)勢(shì)。 
     目前電站行業(yè)內(nèi)部認(rèn)為靜葉可調(diào)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，且一次投資成本也較低。根據(jù)我公司對(duì)多家使用動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)的廠家進(jìn)行回訪，很多電廠認(rèn)為。只要對(duì)動(dòng)葉軸流風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)熟悉，就可以實(shí)現(xiàn)周期為1~2星期的全解體的大修工作，因此認(rèn)為，對(duì)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)比較熟悉或檢修力量較強(qiáng)的電廠完全可以采用動(dòng)葉可調(diào)式，這樣一年節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)用非�？捎^。 
     對(duì)于動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī)與靜調(diào)風(fēng)機(jī)的耐磨性問題，認(rèn)為靜調(diào)風(fēng)機(jī)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(jī)具體一定優(yōu)勢(shì)。但由于動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)葉片可以拆下并單獨(dú)噴涂多次，而靜調(diào)風(fēng)機(jī)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(jìn)出口邊上噴涂少量耐磨層。因此從總體上來講，動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)耐磨損性能至少不低于靜葉可調(diào)。 
  三、單臺(tái)脫硫增壓風(fēng)機(jī) 
     根據(jù)各大脫硫公司和電廠對(duì)600MW及以上機(jī)組單臺(tái)脫硫風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性比較，并考慮到脫硫增壓風(fēng)機(jī)因故障停運(yùn)時(shí)可能發(fā)生喘振等一系列問題，目前均采用動(dòng)葉可調(diào)軸流式。 
  四、引風(fēng)機(jī)+增壓風(fēng)機(jī)二合為一 
     選型的原則是在保證優(yōu)良的空氣動(dòng)力性能以及風(fēng)機(jī)安全可靠性的同時(shí)，也考慮到風(fēng)機(jī)的制造成本，以及電廠現(xiàn)場(chǎng)的安裝、施工成本。根據(jù)大同第三發(fā)電廠的參數(shù)特點(diǎn)，選用單級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)是最安全、最高效、最經(jīng)濟(jì)的，若考慮到脫硝以及安裝布袋除塵器（壓力可能達(dá)到8000Pa以上），則只能選用雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)。 
   1．雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性 
    根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的參數(shù)，分別作動(dòng)、靜調(diào)選型，動(dòng)葉可調(diào)型號(hào)為SAF37.5—25—1（外徑3750mm，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速750r/min），靜葉可調(diào)型號(hào)為G158/343(外徑3430mm,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速750r/min)，動(dòng)葉可調(diào)式BMCR點(diǎn)軸功率為2764kW，靜葉可調(diào)式BMCR點(diǎn)軸功率為3057kW，兩者相差293kW，以一年風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行7500h，每1kW•h電0.3元，采用動(dòng)葉可調(diào)每年節(jié)約費(fèi)用為65.92萬元，若考慮到機(jī)組低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行以及脫硫系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，由于靜葉可調(diào)風(fēng)機(jī)效率降低較快，動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)在變工況時(shí)更具優(yōu)勢(shì)，因此經(jīng)濟(jì)性方面動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)有著更大的優(yōu)勢(shì)。 
   2．雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)的可靠性 
    由于目前在300MW及其以下機(jī)組中有很多引風(fēng)機(jī)采用了引風(fēng)機(jī)+增壓風(fēng)機(jī)二合為一的形式，包括恒運(yùn)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(yùn)電廠和廣東玖龍紙業(yè)采用雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)結(jié)構(gòu)，其余均選用單級(jí)動(dòng)葉可調(diào)，不過由于壓力較高，轉(zhuǎn)子輪轂較大，因此對(duì)于風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)難度來講，困難的不是風(fēng)機(jī)大小，而是風(fēng)機(jī)葉頂?shù)膱A周速度——速度越高越難設(shè)計(jì)及制造。以上風(fēng)機(jī)葉頂線速度最大為160m/s，而大同第三發(fā)電廠600MW機(jī)組所選引風(fēng)機(jī)線速度僅為138m/s，很顯然，在風(fēng)機(jī)的可靠性上不存在問題。 
    雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)+增壓風(fēng)機(jī)與單級(jí)動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)相比而言，主要是多了一級(jí)葉輪，兩級(jí)葉輪通過推桿和推盤進(jìn)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(shí)進(jìn)行調(diào)整，由于前后兩級(jí)葉輪串聯(lián)而成，因此風(fēng)機(jī)前后兩級(jí)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(jí)和單級(jí)沒有區(qū)別，但從軸承箱軸承受力情況來看，由于單級(jí)風(fēng)機(jī)葉輪為懸臂結(jié)構(gòu)，靠葉輪端受力較大，而雙級(jí)風(fēng)機(jī)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(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)不會(huì)比單級(jí)動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)差。 
    對(duì)于單級(jí)動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)+增壓風(fēng)機(jī)，由于系統(tǒng)壓力較高，轉(zhuǎn)子重量較重，其難點(diǎn)主要是如何選用合適的軸承箱，目前我公司的技術(shù)儲(chǔ)備非常充分，根據(jù)該工程的輪轂直徑，可選用H280N1滾動(dòng)軸承箱或G280滑動(dòng)軸承箱，該種類型的軸承箱在600MW機(jī)組單臺(tái)可調(diào)脫硫增壓軸流式風(fēng)機(jī)中已廣泛使用。 
  由于采用雙級(jí)葉輪或輪轂直徑的增加，整個(gè)風(fēng)機(jī)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(jī)構(gòu)已經(jīng)在300MW以上脫硫增壓風(fēng)機(jī)中使用多年。 
   因此，根據(jù)大同第三發(fā)電廠的參數(shù)特點(diǎn)（壓力不太高），靜葉可調(diào)風(fēng)機(jī)也完全可以滿足高負(fù)荷點(diǎn)附近的安全運(yùn)行，但由于靜調(diào)風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷區(qū)喘振線較低這一固有缺點(diǎn)，除非設(shè)計(jì)院能給出低負(fù)荷區(qū)的精確參數(shù)，否則兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的時(shí)候容易出現(xiàn)搶風(fēng)、喘振等一系列安全問題。對(duì)于7000Pa以上的壓頭，考慮到600MW機(jī)組的流量較大、直徑較大，而風(fēng)機(jī)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(jī)由于不能設(shè)置成兩級(jí)，只能通過提高轉(zhuǎn)速來滿足系統(tǒng)阻力，但由于風(fēng)機(jī)直徑變化較小，因此線速度較高。對(duì)靜葉可調(diào)風(fēng)機(jī)而言，線速度一般在140m/s一下，動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)線速度一般在165m/s一下，否則強(qiáng)度和氣動(dòng)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(shí)的效率問題以及機(jī)組的可靠性，目前在國(guó)外一般一臺(tái)鍋爐配置二臺(tái)脫硫、引風(fēng)合二為一的動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，這種配置既結(jié)合了原一臺(tái)鍋爐配置二臺(tái)引風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)（即系統(tǒng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)故障，另一臺(tái)仍可承擔(dān)60%~70%的負(fù)荷），又滿足了脫硫裝置和煙道對(duì)壓力的需求，不過對(duì)于鍋爐來講，應(yīng)考慮到由于脫硫系統(tǒng)故障突然停機(jī)，造成鍋爐負(fù)壓增加的情況。 
    上海鼓風(fēng)機(jī)廠有限公司與德國(guó)TLT公司合作生產(chǎn)的日本ISOGO電廠660MW機(jī)組鍋爐風(fēng)機(jī)，即采用了引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)合為一體的形式，風(fēng)機(jī)采用二級(jí)葉輪。風(fēng)機(jī)型號(hào)SAF36.5—26—2，每臺(tái)風(fēng)機(jī)最大流量445m3/s，最大壓力12650Pa，葉輪直徑3.65m。 
   從價(jià)格上看，一臺(tái)鍋爐配置二臺(tái)引風(fēng)機(jī)和一臺(tái)脫硫增壓風(fēng)機(jī)比一臺(tái)鍋爐配置二臺(tái)引風(fēng)+增壓風(fēng)機(jī)高30%~40%左右；從整個(gè)機(jī)組的耗功來看，一臺(tái)鍋爐配置二臺(tái)引風(fēng)機(jī)和一臺(tái)脫硫增壓風(fēng)機(jī)比一臺(tái)鍋爐配置二臺(tái)二級(jí)葉輪引風(fēng)機(jī)的成本增加了10%左右。而且由于多了一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)出現(xiàn)故障點(diǎn)將增加，這個(gè)工況調(diào)節(jié)和風(fēng)機(jī)維護(hù)也增加了一定難度。因此，從運(yùn)行安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，一臺(tái)鍋爐配置引風(fēng)機(jī)+增壓的引風(fēng)機(jī)顯然比一臺(tái)鍋爐配置二臺(tái)引風(fēng)機(jī)和一臺(tái)脫硫增壓風(fēng)機(jī)具有更大的優(yōu)越性。