内蒙古准能矸电二期2×330MW机组工程锅炉引风机选型分析

(内蒙古电力勘测设计院，内蒙古 呼和浩特 010020)
摘 要：文章以内蒙古准能矸电二期2×330MW工程为依托 ，结合该工程自身的设计特点，对锅炉引风机的选型设计进行了论述。
关键词：300MW级；CFB锅炉；引风机选型
中图分类号：TK223.26  文献标识码：A  文章编 号：1007—6921(2009)03—0220—02
1 工程概况
1.1 电厂概况

内蒙古准能矸电有限责任公司成立于2003年10月。一期工程装机容量为2×150MW，其中1#机 组于2005年12月并网发电，2#机组于2006年1月并网发电；一期扩建2×330MW亚临界直接空 冷燃煤机组，配2×1177t/h自主开发型循环流化床锅炉。二期2×330MW机组工程厂址位于内 蒙古鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇友谊工业园区内，距薛家湾镇中心约5km；二期工程扩建 两台330MW循环流化床空冷机组，机组将以带基本负荷为主，同时具有一定的调峰能力；发 电设备年利用小时数为5 500h，日利用小时数为20h。
1.2 型式和特点

锅炉为亚临界、单汽包自然循环、一次中间再热循环流化床(CFB)锅炉；单布风板炉膛结 构，平衡通风、紧身封闭；高效汽冷式旋风分离器，锅炉前墙十点给煤，卧式光管空预器； 每炉配备6台滚筒式冷渣器。每台锅炉配备两台单级双吸式离心式一次风机、两台单级双吸 式离心式二次风机、两台布袋除尘器、两台单级双吸式离心式引风机。锅炉不投油最低稳定 燃烧负荷≤30%BMCR。
1.3 锅炉配套引风机参数(见表1)

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2 引风机选型的分析

引风机输送介质为含尘烟气，介质温度较高，工作条件差，根据《火力发电厂设计技术规程 》(DL5000-2000)的规定：“大容量锅炉的引风机宜选用静叶可调轴流式或高效离心式风机 。当风机进口含尘量能满足风机要求，且技术经济比较合理时，可采用动叶可调轴流式风机 。”

目前，中国大型CFB锅炉风机(不论是国产还是引进)几乎均是高效风机，但其在电厂实际运 行的中经济性(或厂用电率)和可靠性却有较大差别。究其原因，其关键所在是所选风机的特 性是否与其工作的系统特性相匹配。因此，选择好与锅炉烟风系统相匹配的风机极为重要。 而要选好与锅炉烟风系统相匹配的风机的首要关键是合理确定风机的选型设计参数，其次才 是风机型式和调节方式的选择。
2.1 风机参数确定

风机选型设计参数是否合理是风机运行经济性和可靠性好坏的首要关键，选大了则会使风机 运行不到高效区内，造成高效风机低效运行的后果，甚至可能导致离心风机及其进出口管道 的剧烈振动和轴流风机失速(喘振)等不安全现象发生，威胁机组的安全经济运行。选小了又 可能会使锅炉无法达到额定出力，无法满足机组满发的需要，这也是任何电厂都无法接受的 。

根据《火力发电厂设计规程》(DL5000-2000)的要求，风机的选型参数均是按锅炉最大连续 蒸发量所需的烟风量和烟风系统计算阻力加上一定的裕量确定的。其中锅炉本体的烟风量和 烟风系统的阻力由锅炉厂提供，辅机设备的出力、阻力、漏风等由制造厂提供，锅炉岛内的 风、烟管道由设计院设计，最终选型设计参数由设计院提出(准能矸电二期引风机选型参数 见表1)。
2.2 风机型式的确定

就目前中国国内电站锅炉三大风机的配套情况来看，大体有三种型式：离心式、静叶可调轴 流式及动叶可调轴流式。国产引进型300MW等级煤粉炉常规的风机配置为：一次风机为离心 式、送风机为动叶可调轴流式、引风机为静叶可调轴流式或动叶可调轴流式。

内蒙古准能矸电二期工程为循环流化床机组，其运行特性和煤粉炉有较大的差别，同时其运 行的可靠性较煤粉炉差。故本工程从初步设计开始，对引风机型式的选择就极为慎重。经过 论证，最终确定采用动叶可调轴流式引风机。就二期工程的引风机来说，引风机的流量要求 容易满足。但针对锅炉本体及除尘器阻力高的特点(锅炉本体阻力达到4 740Pa，除尘器1 2 00Pa)，从而导致引风风机的也压头较高，再加上烟道系统的阻力，使得引风机的运行压头 达到6 740Pa(BMCR工况),再考虑风机1.2倍的压头裕量，风机TB点的压头达到了8 088Pa。 当时将引风机的参数发给国内经常配套的几个风机厂家，他们一致认为静调风机已经不能满 足高压头的要求，建议是二期工程引风机需要采用高效离心风机或动叶可调轴流风机。

由于风机在选型时均留有一定裕量，有时为考虑煤源(煤质)的变化、锅炉主辅设备状况变差 等情况的影响，此裕量还有可能更进一步加大。再加上机组发电负荷的变化，这就导致风机 经常在较低的负荷下运行，这就要求对风机进行调节。当然，调节方式的好坏直接关系到电 站风机运行的经济性。众所周知，离心风机如果在额定负荷点运行时，其优越的性能是其他 任何型式的风机都无法比拟的。但在变负荷下运行时，其运行效果是相对较差的。就目前国 内300MW等级的循环流化床机组来说，由于各种因素，特别是机组的稳定性的影响，使得相 关的规程规范的制定仍然比较保守，从而导致风机裕量较大的现象出现。而目前已经投运的 300MW等级的流化床机组实际情况是，有的风机在锅炉满负荷运行时入口挡板的开度甚至达 不到30%，这对离心风机的运行极为不利。当然这种情况的出现，一方面是规程规范的因素 ，另一方面也有主机厂的因素，同时设计院在选型设计时可能也会有主观的因素，这种层层 放大的结果就导致了风机选型偏差较大的后果。因此，如果没有任何形式的调节手段，不符 合当前“节能减排”的政策，同时，风机运行的可靠性也很难保证。

风机最好的调节方法为变转速调节，其次是动叶可调轴流式风机、再次是静叶调节轴流式风 机，离心风机的入口导叶调节最差。在前面已经论述过，静调风机已经不能满足本工程的要 求。下面，就分别对其余几种型式的可行性进行论述。
2.2.1 离心风机＋变频器：在国家当前一直倡导“节能减排”的大环境下，在进行风机的 选型时也要慎重考虑这方面的因素。从理论上讲，变频调速应该是目前最好的调速方式，且 其可靠性相对较高。近年来由于高压变频器国产化加快，价格有所降低，采用变频调速在中 国电站风机中逐渐增多。当然，引风机采用离心风机＋变频的方案从理论上说应该是最优的 。①高效离心风机能够满足高压头的要求；②离心风机的结构简单，运行和维护都较为方便 ；③从布置情况来看，离心风机和变频器的占地面积可能相对较大，但对于新建电厂来说， 场地的限制应该不是太突出的问题。虽然离心式风机在负荷变化时效率下降较多，但增加变 频器又合理解决了离心风机低负荷时效率低的问题。但就本工程而言，引风机的功率已经达 到了3 400kW，国产的变频器能否满足要求还很难说，如果采用进口变频器，其价格又相当 可观。综合考虑，采用离心风机带变频的方案是否真正可行还有待商榷。
2.2.2 离心风机＋液力耦合器：如果说离心风机＋变频器的方案还不太成熟的话，那么离 心风机＋液力耦合器的方案似乎可行。首先，液力耦合器能够达到调节的转速的效果。在电 厂的实际运行过程中，如果机组的负荷发生变化，可以通过调节风机转速的方法来实现节能 的目的；其次，液力耦合器不像变频器那样需要较大的占地面积，布置起来也相对紧凑。这 些似乎都是液力耦合器的突出优点。但是，目前国内的耦合器生产厂家良莠不齐，而进口耦 合器在价格方面又没有绝对的优势，抛开耦合器价格的因素，单从液力耦合器的本身来说， 其故障点多的事实也是无法回避的致命缺点，对于电厂来说，设备的安全可靠性是电厂运行 首要考虑的。
2.3 动叶可调轴流式

动叶可调轴流式风机自身就具有节能的特点。当锅炉的负荷发生变化时，可以通过改变动叶 片角度的方法来与锅炉的负荷相匹配，而风机的运行效率不会有较明显的降低。因此，在本 工程的初步设计阶段，推荐采用动调轴流风机作为本工程的引风机。之所以采用此方案，是 因为其具有以下的优点：①动调轴流风机能够满足高压头的要求；②风机的布置形式相对简 单；③虽然风机本身的价格较高，但相对于离心风机＋变频和离心风机＋进口液耦的方案来 说，还有一定的价格优势；④在国内的300MW等级及以上机组中，动调轴流引风机(包括脱 硫增压风机)已经有大量的应用业绩。当然，动调轴流风机也不是没有缺点的：风机的结构 较为复杂，对运行维护人员的要求较高；还有就是烟气当中含尘，在除尘器正常运行的情况 下(出口烟气含尘量<50mg/Nm³)应该没有问题，如果除尘器发生大面积滤袋破损时，烟气 中的烟尘颗粒可能会对风机的调节系统造成损坏，从而影响风机的正常运行。近年来，随着 布袋除尘器制造水平的提高及其在电厂中的大规模使用，使得除尘器的性能也越来越可靠， 如果监测到某个袋室的滤袋发生泄漏，可以实现不停炉的在线检修，并且不引起锅炉负荷的 波动，这就为动调轴流风机的正常运行提供了强有力的保证。故本工程推荐采用动叶可调轴 流式引风机是可行的。
3 结束语

尽管动调轴流风机比较适合本工程的实际特点，但准能矸电二期工程最终还是选择了单级双 吸离心式风机作为本工程的引风机，并且没有采用任何的调节手段。至于该风机的实际运行 情况，还有待于后续的工作进一步考证。

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