660MW火电机组汽轮机驱动引风机设计方案优化

660MW火电机组汽轮机驱动引风机设计方案优化

摘要：本文结合某660MW火电机组工程设计，对采用电动机驱动引风机与采用汽轮机驱动引风机两种方案进行了技术经济比较，得出了比较结论。

关键词：引风机；汽轮机驱动

中图分类号F407.61 文献标识码： A

前言

600MW、1000MW等大容量火电机组引风机通常均采用电动机驱动，鉴于目前机组负荷率普遍不高、浪费厂用电的情况，我院借鉴给水泵采用汽轮机驱动的经验，在国内某电厂660MW火电机组设计中采用了汽轮机驱动引风机的设计方案。

1系统设置方案分析

1.1本工程热力系统简述

工程建设一台660MW供热机组,采暖供汽一部分来自汽轮机的五级抽汽，为调整抽汽；一部分来自四级抽汽供热网循环泵的背压机排汽，采暖回水为80℃，回水至7、8号低加的一台并联换热器内，原来流经7、8号低加的凝结水部分分流至此换热器用来冷却上述采暖回水至40℃，后回水至主凝汽器。

锅炉侧引风机采用小汽轮机拖动方案，所需蒸汽取自四抽，用汽量约为74t/h，冷凝后的蒸汽排至小汽机凝汽器，后经小汽轮机自备凝结水泵排至汽机侧主凝汽器，小汽机凝汽器排水温度与主凝汽器出口凝结水温度相同。

1.2系统方案设计

引风机一般采用定速电动机驱动和工业汽轮机调速驱动两种方式。本文拟对上述两种驱动方式进行技术经济比较，试图找到一种最佳的引风机驱动方式。以下论述主要包括两个方案：

ɪ方案一为常规的电动机驱动方案；

技术成熟，运行可靠，国内基本上都采用电动机驱动引风机方案。

ɪ方案二为用冷凝式工业汽轮机驱动方案，其汽源点可选择主机四段抽汽或冷段，排汽进入自配的凝汽器；本方案取自四抽。

根据目前国内运行的大量业绩看，小汽机驱动工业旋转设备的情况很多，尤其是发电厂内，小汽机驱动给水泵的情况已经非常普遍。一些石化及冶炼厂也都广泛使用工业汽轮机驱动其大型的辅机。

1.3引风机汽轮机用汽量的确定

根据引风机的轴功率，经过与小汽轮机厂初步配合，采用四段抽汽时，小机正常运行时单台用汽量约为37t/h，两台用汽量约为74t/h。

1.4主机抽汽点的确定

当采用冷段抽汽时，小汽机不仅效率低，且所配启动锅炉的出口压力比常规配置高出较多，并且由于主机冷段抽汽的过热度偏低，引风机小汽机通流部分过早进入湿蒸汽区，水冲击较大，大部分动静叶均需更换为经抗水蚀处理的动静叶，成本大大增加。若不进行水蚀处理，小汽机寿命将大大缩短。

综上，当引风机汽轮机采用凝汽式方案时，汽源点抽自主机的四段抽汽，机组整体的热效率较高，而且可以节省投资和提高小汽机寿命，因此本方案汽源点确定为四段抽汽。

1.5小汽机驱动引风机的系统及布置方案

引风机若采用小汽轮机驱动，在系统上需要设置开式循环冷却水、凝汽器抽真空系统、小汽轮机进汽系统、凝结水回收系统、小汽轮机轴封系统、小汽轮机润滑油等系统。相对应的设备有小汽轮机、凝汽器、凝结水泵、真空泵、汽封冷却器、润滑油供油装置等。

为节约炉后用地，引风机纵向布置在除尘器后零米，小汽机采用上排汽布置方式，小汽机凝汽器布置在小汽机的同轴后方，汽轮机润滑油集装装置布置在小汽机侧面的零米，凝结水泵、小机机械真空泵等均布置在引风机框架零米地面上，引风机和小汽机采用室内布置方案。

2厂用电等级分析

引风机对应TB工况风机轴功率：～7500kW。厂用电方案采用6kV一级电压。

方案一、引风机采用电动机驱动方案（6kV三段），每台机设一台容量为45/27-27MVA变和一台容量为25/25MVA双绕组变作为工作变，两台机组设一台45/27-27MVA的起动/备用变压器和一台25MVA的起动/备用双卷变压器，作为全厂的起动/备用电源。此时，变所带6kV两段母线短路电流略超40kA（不考虑衰减），需用50kA设备。

方案二、引风机采用汽轮机驱动方案（6KV一级电压）。若每台机设6kV两段，则每台机设一台容量为55/40-40MVA的变作为工作变，两台机组设一台同容量的起动/备用变压器, 作为全厂的起动/备用电源，此时6kV母线短路电流为51.637kA（不考虑衰减）、冲击值为133.347kA，可见6kV两段不可行。仍考虑6kV三段方案。此时，每台机设一台容量为31.5/20-20MVA变和一台容量为25/25MVA双绕组变作为工作变，两台机组设一台31.5/20-20MVA的起动/备用变压器和一台25MVA的起动/备用双卷变压器，作为全厂的起动/备用电源。此时，6kV各段短路电流可控制在40kA以下。

综上所述，可以看出方案二相较方案一，高厂变和起备变容量都有不同的减少，6kV开关柜可全部选用40kA标准产品，投资降低。

3技术比较

方案一

电动机驱动引风机是成熟方案，在目前百万机组引风机上普遍采用，风量调节方式为静叶或动叶调节，启停和运行中调节灵活平稳，可满足运行中变负荷工况的需要。电气、热工控制系统简单可靠，运行人员操作方便。

方案二

汽轮机驱动引风机在电厂中采用较少，但汽轮机驱动给水泵在电厂中较为常见，其操作和控制方法是基本相同的，也属成熟方案，其风量调节方式采用调节汽轮机的进汽量从而达到变转速调节风机风量进而满足锅炉负荷变化的需要，其调节的灵活可靠性与静调方式相同，启停和运行中调节灵活平稳，可满足运行中变负荷工况的需要，其突出优点是在低负荷时节能效果明显，更适合调峰机组，满足机组低负荷时高效运行的需要。汽轮机驱动引风机设备系统复杂、故障率高、机组安全性低。本方案可以降低厂用电率，提高电厂运行指标。从技术角度讲本方案是可行的。

4经济比较

本节对两种驱动引风机的方案以两种前提分别进行经济分析，即主汽轮机主汽门进汽量相同或机组全年发电量相同为前提。

两方案技术经济分析计算的前提共性条件：

汽机的背压相同；

锅炉保证效率93%；

管道效率98%；

年运行小时数5500小时。

标准煤价：760元/吨

标杆电价：0.4219元/kWh。

4.1主汽轮机主汽门进汽量相同时经济效益及初投资对比分析

4.1.1 以两方案进汽量相同的机组运行热经济性计算

两方案主汽轮机主汽门进汽量参照主机厂热平衡图，均为2008.7t/h.

4.1.1.1两方案采用春秋季工况运行经济指标对比表 表1

由上表可知，以春秋季工况为基准，方案一比方案二每年可多对外供电0.153560亿度，最终方案一比方案二年可增收7.87万元；即方案二的运行费用相比方案一为-7.87万元。

4.1.2初投资成本 表2

注：1、上表除特殊注明外其它按一台机组计列。

4.2两方案发电量相同时经济效益及初投资对比分析

4.2 .1 以两方案发电量相同的机组运行热经济性计算

本方案以冬季额定抽汽工况下两方案发电量相同为前提。

方案一（电动机驱动方案）：

依据主汽轮机的热平衡图，经过计算可知，此工况下机组的发电标煤耗为255.3g/kWh，年均供电标准煤耗为2.5g/kWh。

方案二（采用冷凝式汽轮机驱动方案）

依据主汽轮机的热平衡图，经过计算可知，年平均机组的发电标煤耗为260.8g/kWh，年均供电标准煤耗为270.2g/kWh。