汽动引风机改造工程可行性研究

摘要：当前，我国大气污染形势严峻，以可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众身体健康，影响社会和谐稳定。随着我国工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力继续加大。 于 2013 年 9 月 10 日发布《大气污染防治行动计划》，要求到 2017 年，全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比 2012 年下降 10% 以上，优良天数逐年提高；京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分别下降 25%、20%、15% 左右。由于电厂掺烧经济煤导致煤质资料变化、烟风系统阻力特性变化等因素，引风机实际运行还有较大浴量，为进一步落实节能减排，满足更高标准的排放水平，烟气系统阻力增加，现有引风机已经 不能满足运行要求，需要配合综合改造工程更换。同时为了满足引风机改造完成后，降低能源消耗，降低厂用电率，本报告在引风机选型可行性 研究的基础上提出了汽动联合引风机的改造方案，并进行了比较分析。

关键字：启动引风机；锅炉改造；可行性研究 前言

锅炉引风机是电厂内最耗电的设备之一。在电机驱动的模式下，

综合改造完成后单台引风机电机额定功率为 7800kW，每台机组配置2×50% 容量引风机，引风机额定耗电量约占单机发电量的 1.56%。引风机采用静叶调节，电机转速不变，在机组部分负荷工况下，风机效 率很低。若引风机并采用小汽机拖动，直接通过转速调节风量，风机 的转速则可通过进入汽轮机的蒸汽量进行调节，完全可以实现类似给 水泵汽轮机模式的调节运行方式，提高部分负荷风机效率的同时可以 大幅节约厂用电，带来显著的经济和环保效益。

锅炉炉膛安全性评估

由于采用引增合一的引风机配置方案，引风机在环境温度下的TB 点风压高于锅炉炉膛的瞬态设计负压 9.8KPa，因此需要对锅炉的炉膛安全性进行评估。

根据《火力发电厂燃烧系统设计计算技术规程》（DL/T5240- 2010）的规定，1）若引风机在环境温度下的 TB 点风压高于 8.7KPa，但不大于 12KPa 时，则炉膛瞬态设计负压仍取为 -8.7KPa。2）若引风机在环境温度下的 TB 点风压由于省煤器及空预器下游烟气系统阻力增大等因素而大于 12KPa 时，炉膛瞬态设计负压仍可按 -8.7KPa。但此时宜根据引风机特性进行安全性评估；或与锅炉厂协商论证进一步 优化炉膛结构设计标准”。

引风机的 TB 点风压为 9918Pa，对应环境温度下 TB 点的风压为12795Pa，略大于规程规定的 12KPa 的上限，需要进行安全性评估。

查询《火力发电厂燃烧系统设计计算技术规程》中相应的条文说明，当炉膛瞬态抗爆设计压力为±8.7KPa 时，炉膛所能适应的引风机在环境温度下TB 点风压安全线下限取为-12KPa 的计算公式为：（-） PID.MAX=-8.7X101.3/βc/（101.3-8.7）。其中，βc=（0.6 ～ 0.75）， 8.7 即为炉膛的瞬态抗爆设计压力，PID.MAX 为引风机最大全压。

由于锅炉炉膛的瞬态抗爆设计压力为 ±9.8KPa，因此（-）PID. MAX=-14.29 ～ -17.86KPa。因此，锅炉炉膛的瞬态抗爆设计压力为

±9.8KPa 时，炉膛所能适应的引风机在环境温度下 TB 点风压安全线下限取为-14KPa。 引风机环境温度下TB 点的风压为12795Pa，小于14KPa 的安全线。因此，炉膛炉膛的瞬态抗爆强度满足引风机的要求，锅炉炉膛是安全的。 2. 除尘器及烟道设计压力

根据引风机厂家提供的风机性能曲线，烟气系统全部的综合改造完成后，本工程除尘器的设计压力应不低于 -7900Pa。根据机组的除尘器技术协议，除尘器的设计压力为-9800Pa，满足要求。

烟气系统全部的综合改造完成后，除尘器进口烟道的设计压力应不低于-7900Pa，引风机进口烟道的设计压力应不低于-8200Pa，引风 机出口烟道的设计压力应不低于 5250Pa。经对原设计院设计部分的烟道进行复核，原除尘器进口烟道、引风机进口烟道、引风机出口烟道 均能满足新的设计压力。

需要指出的是，在后续阶段，建议电厂请脱硫公司对其设计的烟囱入口水平烟道（脱硫入口烟道）、吸收塔进口烟道、吸收塔出口烟 道进行强度复核，满足新的设计压力。 回热式背压汽轮机方案介绍

回热背压式汽动引风机技术（华东电力设计院专利技术）基于回热基本原理，将驱动设备的小汽轮机的排汽和抽汽引到热力循环中， 排挤部分过热度较高的主汽轮机抽汽，在回收工质的同时达到提高机 组热效率的目的。当厂内或厂外有热负荷用户时，可将一部分抽汽或 排汽引至辅汽或热网进行热量回收，减少冷源损失，从而能够进一步 提高热循环效率。

小汽轮机可以是定速，也可以是调速。对变负荷运行的引风机设备， 采用调速方式，可以提高低负荷工况的设备效率，从而提高整体效率。

专利技术中小汽轮机可采用的进汽汽源可以是下列汽源中的一个或多个： （1）低温再热蒸汽（即主汽轮机的高压缸排汽）； （2）锅炉过热器或再热器的中间加热蒸汽； （3）主汽轮机的中压缸排汽； （4）主汽轮机高、中、低压某级抽汽； （5）其他具有一定过热度的蒸汽。

专利技术中小汽轮机排汽可回热至下列设备中的一个或多个： （1）除氧器； （2）低压加热器； （3）高压加热器； （4）辅汽或热网； （5）其他回热设备。

专利技术中小汽轮机可驱动的设备可以是下列设备中的一个或 多个：

（1）锅炉引风机、一次风机或送风机； （2）锅炉给水泵； （3）其它水泵； （4）压缩机；

（5）其他需要驱动的设备。

利用该节能增益的新技术，对本工程采用由背压式调速小机驱动， 小机的排汽进入多级回热设备，具有如下优点：

（1）取消引风机电动机和增压风机电动机，降低厂用电率，提高 供电效益； （2）采用调速小机替代定速电动机，提高风机在低负荷工况的运 行经济性； （3）充分利用热网供热蒸汽的做功能力，减少节流能量损失，提 高供热的经济性。 实际应用分析

2011 年 5 月首次应用华东电力设计院“回热式背压汽轮机驱动引风机技术”改造的国电北仑发电厂1000MW 超超临界7 号机组技改完毕， 完成了调试并顺利通过了 RB 等试验，现已投入正常运行。技改完毕后电厂厂用电降低了 1.2%，全厂额定负荷时厂用电率小于 2.3%，创造了国内同类型机组的最好水平。该项改造，使机组每年增加上网电量约 6000 万度，增加经济收益超过 2200 万元。国电北仑发电厂该项技术改造的成功，主要有以下几个因素促成的： 供热量较大，供热稳定；

原超超临界供热参数减温减压幅度较大，节流能量损失较大， 改为背压小汽机驱动后，能量得以回收的量较大；

机组部分负荷下风机效率偏离较大，技改后，风机的部分负荷 效率得以提高； 增加上网电量获得的经济效益较高。

目前，泰州电厂也已经改造完毕，玉环电厂正在施工中，南通电 厂和凤台二期在工程设计中就采用了汽动引风机方案。 工程技改中应注意的问题

背压式汽动风机系统的设计、调试、运行等方面需对已投运的汽 动引风机工程进行经验调研和分析，并注意如下几个方面：

需要锅炉厂确认锅炉受热面，使再热器系统运行汽温合格， 避免受热面出现超温现象，保证正常运行的安全稳定性。

研究小汽轮机与风机设计匹配的工作，尤其是防止两者出 现共振现象；

尽可能提高轴系运行的可靠性。为此，要求小汽轮机与 风机间的齿轮箱、小汽轮机的转子、控制系统等设备和系统质量优 良、性能可靠、调节稳定、故障率低；由于齿轮箱是小汽轮机厂家 进行配供，因此需要小汽轮机厂家对风机和齿轮箱的轴系进行扭振 计算；

研究小汽轮机的汽量平衡；由于风机工况变化较大，需要对 不同工况的排汽量进行平衡，满足热网、除氧器的稳定运行；

（5）研究系统投运后不同工况机组的热经济性测评方法；

（6）研究小汽轮机及引风机在现有土建结构条件下的布置、安装、 检修等。 参考文献

刘靖。热能与动力工程在锅炉应用中的问题分析[J]。科技风， 2018，（3）：111 杜宝良。热能与动力工程在锅炉应用中的问题分析[J]。建筑与 装饰，2017，（6）：157-158