引风机驱动方式研究专题报告

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1、汕头华电发电有限公司 2660MW 超超临界机组工程 初 步 设 计 引风机驱动方式研究专题报告 中国能源建设集团 批 准： 审 核： 校 对： 编 写： 目目 录录 1. 概述概述1 2. 引风机驱动方式选择引风机驱动方式选择1 2.1 电动机驱动.1 2.2 汽轮机驱动.1 2.3 可行的引风机驱动方案 .3 3. 引风机驱动方式的技术分析引风机驱动方式的技术分析.3 3.1 电动机驱动方案的技术特点 .3 3.2 汽轮机驱动方案的技术特点 .3 3.3 设备选型.5 3.4 技术对比结论.7 4. 引风机驱动方式的经济比较引风机驱动方式的经济比较.7 4.1 经济性比较前提.7 4.2

2、经济性比较方法.8 4.3 经济性比较输入数据.9 4.4 经济性计算结果.13 4.5 敏感性分析.13 4.6 供电标煤耗.14 4.7 经济比较的结论.14 5. 结论结论 15 1 汕头华电发电有限公司 2660MW 超超临界机组工程 内容提要 引风机驱动方式目前有两种解决方案采用电动机或汽轮机驱动。采用电 动机驱动会带来厂用电率增加、启动电流过大等问题，而采用汽轮机驱动则初投资相对 较高，运行维护系统复杂。本文结合本工程的边界条件对引风机的驱动方式进行初步技 术经济比较，根据比较结果，现阶段暂推荐采用技术更成熟，运行更简单，综合投资更 少，能源利用经济性更好的电动机驱动引风机方案。

3、1. 概述概述 随着电厂容量的日趋大型化，锅炉引风机的功率也随之增大；另外，鉴于环保要求 脱硫系统与机组同时投产，取消脱硫增压风机，直接采用引风机克服新增的脱硫系统阻 力，已经成为电力行业的主流趋势。这使得引风机的功率进一步增加，这将带来厂用电 增加、启动电流大等问题，从而造成厂用母线的电压降低，对厂用电系统带来冲击。 而采用汽动引风机尽管配套系统较为复杂，但具有彻底解决电动引风机对厂用电系 统的冲击，提高上网电量，提高引风机低负荷运行效率等优势。国内 1000MW 机组（如 海门电厂、北仑电厂）已有采用汽轮机驱动引风机的成功经验，但 660 MW 机组尚无先 例。 本专题拟结合本工程的具体条

4、件，对引风机的驱动方式-电动机驱动和汽轮机驱动进 行技术经济比较，以期择优推荐。 2. 引风机驱动方式引风机驱动方式选择选择 2.1 电动机驱动电动机驱动 引风机采用电动机驱动目前已属于成熟设计，普遍应用于国内外各电厂。 2.2 汽轮机驱动汽轮机驱动 目前驱动风机用的小汽轮机有两种，一种是常规凝汽式小汽轮机，小汽轮机排汽在 自带的凝汽器中被循环水冷却后通过凝结水泵打回主机凝汽器；另一种是背压式小汽轮 机，背压式小汽轮机排汽引到热力循环中，在回收工质的同时，将排汽的热量回收到热 力循环的工质中，或将排汽引至辅汽或热网，将排汽的热量进行回收，减少冷源损失， 2 汕头华电发电有限公司 2660MW

5、超超临界机组工程 从而提高热循环效率。 2.2.1 背压式小汽机驱动引风机方案分析背压式小汽机驱动引风机方案分析 1）背压式小汽机汽源选择 为了满足小汽机足够的排汽压力，背压式小汽机的级数一般较少，用汽量较大。对 于这么大的抽汽量，从锅炉方面来说，无论是从再热冷段抽汽还是从低温再热器和高温 再热器之间的联通管抽取蒸汽作为小汽机汽源，都会对锅炉再热器的流量产生较大影响， 使再热器存在超温的危险，需锅炉厂再热器相关系统进行详细的设计调整，且经济性较 差。 2）背压式小汽机排汽方案 A、排入除氧器或设置单独低压加热器和疏水泵方案 对于小汽机排汽进入除氧器的方案，大量的排汽进入除氧器会对主机四段抽汽造

6、成 排挤，使得四段抽汽量远小于小汽机排汽量或基本没有，除氧器运行压力不能随主机四 抽压力滑压运行而是随小汽机排汽压力运行。若通过在小汽机排汽管道上设置调节阀控 制进入除氧器的压力，来实现与主机四段抽汽压力的匹配，又会影响小汽机本身的进汽 量和转速（即风机出口流量和压力会随之变化） ，这使得热力系统、烟风系统的匹配和控 制变得相当复杂，特别是各种变负荷工况的情况下，调节困难。对于设置单独的低压加 热器并设置疏水泵将疏水打回凝结水系统等进入回热系统的方案，虽然理论上可以回收 疏水的热量，但主机的冷端损失升高，经济性更差。 B、排入至中压缸排汽管方案 对于小汽机排汽至中压缸排汽管的方案，虽然没有上述

7、排挤回热系统和排放热量的 问题，但在中压缸排汽管参数下，满足风机 TB 点汽量条件下的排汽管径较大，该排汽 管需从引风机位置一直引至汽机房，管系布置、应力及对大机的推力、对大机的中压和 低压部分流量影响等较大，另外小汽机排汽温度低，对低压缸设计也将产生影响。 C、对外供热方案 对于背压式小汽机最好的选择是在有稳定热负荷的条件下向外供热，但本工程周围 无此条件。 综上，本期工程不推荐采用背压式小汽轮机驱动方案。 2.2.2 凝汽式小汽机驱动引风机方案分析凝汽式小汽机驱动引风机方案分析 3 汕头华电发电有限公司 2660MW 超超临界机组工程 用凝汽式小汽机驱动引风机方案，其汽源点可选择主机四段抽

8、汽或再热冷段。再热 冷段蒸汽未经过锅炉再热过程，经济性相对较差，且过热度偏低，小汽机通流部分会过 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，汽轮机寿命将大大缩短。因此，不推荐从主机再热冷段 抽汽方案。 小汽机工作蒸汽可从主机四段抽汽抽取，排汽进入小汽机凝汽器；与给水泵汽轮机 汽源方案相同，可利用焓降高，效率高。所以，对于凝汽式小汽轮机驱动方案，推荐汽 源从主机四段抽汽抽取，排汽进入自配的小汽机凝汽器方案，系统更为独立，运行可靠 性较高。 2.3 可行的引风机驱动方案可行的引风机驱动方案 本工程同步建设烟气脱硝、脱硫装置，引风机与脱

9、硫增压风机合并设置，锅炉引风 机和其驱动设备轴功率进一步增大。合并风机采用动调和静调轴流风机都是可行的。对 于动调轴流风机，由于其临界转速较低，叶片窄而长，其固有频率偏低而需要避开的频 率密集，对速度调节相当敏感，不宜采用变速方式；而静调风机具有临界转速较高，叶 片采用宽而短的等强度叶片的特点，其固有频率高于设计转速很多，对速度调节的适应 性好。 结合以上分析，可行的两个方案配置如下： 方案一：采用定速电动机驱动动叶可调引风机； 方案二：采用汽轮机驱动静叶可调引风机，驱动汽源采用四段抽汽，单独设置凝汽 器，对应的汽轮机为凝汽式； 下面将结合本工程对上述两个方案进行技术经济比较。 3. 引风机驱

10、动方式的技术分析引风机驱动方式的技术分析 3.1 电动机驱动方案的技术特点电动机驱动方案的技术特点 与汽轮机驱动相比，引风机采用定速电机驱动的方式是比较常规的驱动方式，系统 较为简单，启停和运行中调节灵活平稳，电气、热工控制系统简单可靠，运行人员操作 方便，综合投资低，可靠性很高。 4 汕头华电发电有限公司 2660MW 超超临界机组工程 3.2 汽轮机驱动方案的技术特点汽轮机驱动方案的技术特点 采用汽轮机驱动引风机可以避免大电机启动时启动电流对厂用电系统的影响，大幅 降低厂用电率，提高电厂的运行指标，并且可以通过变速调节使风机在不同负荷下保持 高效率。下面对其技术特点进行详细分析。 3.2.

11、1 系统配置系统配置 引风机若采用小汽轮机驱动，在系统上需要设置循环冷却水、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。 方案二对应的系统图详见图 3.2-1 所示。 图 3.2-1 方案二(汽动引风机)配套系统简图 1） 小汽机汽源 如前所述，小汽轮机正常进汽汽源取自四段抽汽，备用及启动汽源选择辅助蒸汽或 启动锅炉来汽，完全可以满足机组的正常运行需求。 2）冷却水源 凝汽器冷却水由主厂房循环水系统的循环水泵提供冷却水源，经水工工艺专业核算， 5 汕头华电发电有限公

12、司 2660MW 超超临界机组工程 目前设置的循环水泵可以满足增设汽轮机后的循环冷却水流量和压头需求，对循环水系 统影响较小。凝汽器冷却水进水取自主厂房 A 排外循环水供水母管，走地下埋管到炉后 引风机侧。凝汽器冷却水回水管接入 A 排外循环水回水母管。 3）凝结水回收系统 每台小汽机设置两台凝结水泵，一运一备。引风机组凝结水管道通过凝结水泵升压 后接入主机凝汽器回收。 4）轴封系统 轴封供汽取与小机进汽相同汽源，通过调节阀和减温器后作为汽轮机轴封供汽。小 机轴封漏汽通过专门设置的轴封冷却器冷凝。 5）启动风机的设置 本工程为新建机组，若采用汽动引风机方案，当其中一台机组检修，另一台出现锅 炉

13、 MFT 时，会使引风机汽轮机失汽，类似于电动引风机方案的厂用电失电工况，但是几 率更高，若要降低小汽轮机失汽而引起的引风机停运的几率，本文推荐每台机组配置 1 台 30%容量的电动引风机作为备用，虽然该系统相对复杂，但也具有如下优点： 单台启动时，可以采用电动引风机启动，减小启动锅炉容量及初投资。 当机组出现意外的跳闸停汽工况，机组的两台汽动引风机全停时，作为备用的电 动风机可及时动作，维持锅炉的通风吹扫，避免炉内积聚可燃气体引起锅炉爆燃的严重 后果。 3.2.2 布置方面布置方面 小汽轮机和凝汽器及相关的辅机设备、控制系统须室内布置。小汽轮机排汽可采用 下排汽或上排汽模式。若采用上排汽模式

14、，凝汽器外置式布置于除尘器后烟道框架内， 小机排汽管道架空布置，现场占地大，系统布置复杂。由于汽动引风机组轴中心标高约 3.7m，采用下排汽模式，可利用小汽轮机下部空间，将凝汽器布置于小汽轮机基础内， 凝汽器基础负挖约 7m。 3.3 设备选型设备选型 3.3.1 引风机选型引风机选型 本工程取消脱硫增压风机，引风机压头按克服整个烟气系统(含脱硫系统)阻力设计， 每台机组共设两台引风机。表 3.3-1 为引风机采用电动机定速驱动的选型结果，引风机采 6 汕头华电发电有限公司 2660MW 超超临界机组工程 用动叶可调轴流式，表 3.3-2 为引风机采用汽轮机变速驱动的选型结果，引风机选用静叶

15、可调轴流式。 表 3.3-1 引风机采用电动机定速驱动的选型结果 单台风机参数引风机采用电动机驱动，选用动叶可调轴流式 运行点 单位 TBBMCRTHA75%THA50%THA30%THA 进口流量m3/s584.53477.8427.4337.4256.04175.55 进口温度133.5120.27118.48109.85109.5486.96 风机进口密度kg/m30.8320.8610.870.8950.90.958 风机全压Pa1062084747228539240513084 风机效率%86.287.2878060.542 风机轴功率kW7348.54738.03623.32320

16、.51749.41315.3 电机所需功率kW7800 表 3.3-2 引风机采用汽轮机变速驱动的选型结果 单台风机参数引风机采用汽轮机驱动，选用静叶可调轴流式 运行点 单位 TBBMCRTHA75%THA50%THA30%THA 进口流量m3/s584.53477.8427.4337.4256.04175.55 进口温度133.5120.27118.48109.85109.5486.96 风机进口密度kg/m30.8320.8610.870.8950.90.958 风机全压Pa1062084747228539240513084 风机效率%84.285.786.286.286.265.3 风机轴功率kW7523.04820.93657.02153.61227.8846.0 由表 3.3-1 与 3.3-2 对比可以看出，采用汽轮机变速驱动后，引风机低负荷点的效率 有所提高。 3.3.2 汽轮机选型汽轮机选型 表 3.3-3 为方案二对应的引风机汽轮机选型参数。从表中可以看出，主机的四段抽汽 可以满足引风机汽轮机用汽量的要求。 表 3.3-3