火电机组引风机与增压风机改造方案对比

摘要：对于即将同步进行脱硫、脱硝以及除尘等环保设施改造的发电企业，面对风机改造，要统筹规划选择合适的风机配置方式，达到机组运行稳定可靠、经济安全的目的。本文结合实例，从技术性、经济性、场地布置以及设备维护等几个方面对比分析了引风机和增压风机两种改造方案的差异性，得出引风机与增压风机合并的可行性。

关键词：火电机组；增压风机；引风机；方案对比

中图分类号：U223 文献标识码：A

0 引言

随着社会经济的快速发展，电力供应快速增加，燃煤量显著增加，火电NOx、SO2以及粉尘等污染物的排放总量快速增加，严重危害中国大气环境，危害着人民的身体健康，控制大气污染物的排放已成为当前环保工作的重心之一。因此，新的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）对发电企业提出了新的环保标准和要求，明确规定所有现役机组自2014年7月1日起都将执行新版氮氧化物排放标准。因此，许多发电企业，特别是中小型发电企业环保改造面临着严峻的考验，脱硫、脱硝以及除尘改造等工作需要相继开展起来，本文结合实例就众多环保技改工程中的风机改造项目提出一些个人见解。

1 引风机改造的必要性

引风机一般安装在锅炉烟道除尘器和烟囱之间，是火电厂燃煤锅炉送引风系统的主要设备之一，主要用来克服烟风系统的阻力，引风机的压力和流量主要通过入口调节风挡的开度进行调节，能在烟风系统正常运行可能发生的最大流量、最大压力、最高温度下正常运行。对于国内火力发电企业，特别是中小型发电企业为了达到新《火电厂大气污染物排放标准》规定的要求，需要新建或者改造现有的环保设施，这些设施将大大增加原来烟风系统的阻力。以中小型发电机组为例，对于新建的脱硝装置（主要是SCR脱硝装置），改造后一般系统阻力增压600~800Pa，考虑备用层催化剂层以及长期运行后增加的阻力，脱硝系统的阻力将增至1000Pa左右；对于除尘设施的改造，现有除尘设备多为静电除尘器，为了有效的提高除尘效率，降低烟气中的含尘浓度，符合国家环保政策，一般会改造成电袋除尘器，改造后会导致烟气系统阻力增加约1200Pa左右；对于脱硫设施的改造，新建石灰石-石膏湿法脱硫系统阻力将增加1200Pa左右。综合以上因素，烟气脱硝装置改造、电袋除尘器改造、脱硫装置改造将导致烟风系统阻力大大的增加，原引风机的设计参数一般较小，余量不足，引风机的出力不能满足改造后的要求，需进行引风机改造。

2风机改造后烟风系统的工艺流程

结合多家电厂现场实际情况，引风机和增压风机的配置模式有以下两种：分别设置引风机和增压风机（方案一）和引风机和脱硫增压风机二合为一（方案二）。由于风机的配置方式不同，改造后两个方案烟风系统的工艺流程如下：

方案一：锅炉空预器出口烟气电袋除尘器原引风机新建增压风机脱硫塔烟囱排放。

方案二：锅炉空预器出口烟气电袋除尘器新建引风机（合并）脱硫塔烟囱排放。

3 结合实例对比分析风机改造方案

3.1 案例

某电厂现有4台480t/h超高压自然循环锅炉，每台机组配备两台Y4-2×60-14No25F型双吸双支撑离心式引风机，在BMCR工况下单台引风机设计入口容积流量为529200m3/h，风机全压升为7692Pa（包括附件损失、消声器阻力），电机型号YKK630-6，电机额定功率为1600kW，电机转速为990 r/min。该厂未进行过烟气脱硝相关改造，现有除尘器为电除尘器，脱硫采用炉内脱硫系统，为了满足环保需求该厂拟采用选择性催化还原（SCR）烟气脱硝装置、电袋除尘器以及石灰石-石膏湿法脱硫方案，烟风系统的阻力依据上述三个环保改造工程同期进行而确定。

3.2 改造方案的选择

对于引风机改造方式，本文提出了以下两个改造方案：

3.2.1 方案一：引风机与增压风机分设

该方案保持原有引风机不变，新增一台增压风机用来克服新增环保设施的风烟阻力，原引风机与新增增压风机采用串联方式运行。经调查核算，该工程脱硝装置最大压降为1000Pa，布袋除尘器最大阻力为1200Pa，脱硫装置最大阻力为1200Pa，因此系统所需总压升约3400Pa。引风机设计流量和压力经过详细计算后进行选型，单台增压风机的风量按锅炉工况BMCR风量的100%选型，其流量留有10%的裕量，压力留有20%的裕量。通过选型，每台机组配置一台增压风机，采用静叶可调轴流式风机，布置在原引风机与新建脱硫吸收塔之间。增压风机具体参数如下：BMCR工况风量：1030000Nm3/h；BMCR工况压头：4200Pa；增压风机电机功率为2200kW。

3.2.2方案二：增压风机与原锅炉引风机合并

该方案取消现有每台锅炉两台引风机，将锅炉引风机与增压风机合并，布置在布袋除尘器出口。经调查核算，原锅炉烟风系统BMCR工况压升按4800Pa考虑，脱硫、脱硝以及除尘改造后系统阻力按3400Pa考虑，并考虑一定裕量。通过选型，每台机组新建两台风机，采用离心式引风机，布置在布袋除尘器出口。引风机具体参数如下：BMCR工况风量：670000Nm3/h；BMCR工况压头：9100Pa；风机电机功率为2400kW。

依据现有环保政策的要求，现有旁路烟道必须取消，脱硫系统必须与锅炉同步运行；这要求引风机必须设置备用，同时风机的选型必须满足一台出现故障时另一台风机必须保证锅炉、脱硫系统能够正常运行。即要求单台引风机的风量必须满足脱硫系统能够运行的条件即风机出现一台损坏时，另一台运行，脱硫系统仍能运行。因此，根据工艺要求该方案单台风机选型的风量按锅炉BMCR工况时75%风量设定的。

3.3改造方案对比

3.3.1场地布置对比

对于许多中小型发电企业，特别是老机组，在最初机组建设时未考虑环保设施改造所需场地，原有场地布置比较紧凑。随着脱硫脱硝、除尘等环保设施的投入，现有场地更加紧张，已不能够满足改造的需求。由于方案一需要新建一套增压风机，占地面积较大，增加了环保改造所需场地面积；而方案二可以在拆除原引风机的场地上进行引风机与增压风机的合并改造，基本上不占用其他场地。

3.3.2技术性对比

众所周知，当机组的负荷发生变化时，锅炉烟气量和烟风系统阻力也随之发生变化，这就需要引风机或者增压风机做出相应的调节。对于引风机和增风机分设模式，在机组负荷变化时，需要同时调节串联的引风机和增压风机，运行调整比较复杂，且很难找到引风机和增压风机的最佳电流点，能耗较高。而对于引风机和增压风机合并模式，运行调整对象单一，烟气系统响应负荷变化较分设模式及时、准确，同时能够有效节能降耗。

方案一在锅炉启动时，由于两台引风机与一台增压风机串联而造成三台风机的启动顺序成为一个难题。当引风机或增压风机先启动后，要求串联系统的增压风机或引风机的进出口挡板及导叶打开，以便烟气流通，但为了防止电机过流，风机启动时都要求关闭挡板启动，如此形成了一对矛盾。

取消增压风机后，当一台引风机出现故障时，机组可以做降负荷处理，避免了因单台引风机带来的机组非停时间，提高了机组的整体可靠性。因此，从提高机组运行稳定性与可靠性方面来讲，采取增压风机与原锅炉引风机合并的方案更为有利。

3.3.3经济性对比

（1）改造费用

风机改造费用包括风机费用、电机费用、基础费用、电气高压系统以及烟道连接等，改造费用的估算需要综合考虑以上因素。经调查核算，方案一单设增压风机改造每台机组约需338万元，四台机组改造共需1352万元；方案二引风机与增压风机合并改造每台机组约需563万元，四台机组改造共需2208万元，四台机组方案二总改造费用比方案一高约912万元。

（2）运行费用

方案一四台机组4台增压风机总电耗约为8800kWh/h；方案二四台机组8台合并后的风机克服新增系统阻力风机总电耗约为7454 kWh/h；方案二克服新增烟风系统总电耗比方案一低约1346 kWh/h，降低厂用电率，符合火电厂节能减排的运行原则。若果电价按0.4378元/kWh计，则每小时四台机组方案二运行费用比方案一低约589元。年运行小时按7500h计，则年运行费用方案二比方案一低442万元。结合两种改造方案相应投资，如不考虑投资的时间价值，则采用方案二需要912/442=2.06年即可回收投资差额，经济性较好。

3.3.4设备维护情况对比

方案一中单台机组包括2台原有引风机和新增1台增压风机，共3台风机，而方案二仅有2台新建引风机，仅从数量上来讲，方案一多于方案二。因此，方案一由于设备较多，故障点随之增加，设备的检修维护工作难度增加，工作量也相应增加许多。

4 结论

通过以上对比分析，引风机与增压风机合并具有配置简单，设备少、故障点少，占地面积小，能耗低的优点，并且从机组运行稳定性与可靠性方面来讲，采取该方案是大有裨益的。然而，引风机与增压风机分设以其灵活、技术成熟等优点在过去许多年中在国内应用较多。另外，在引风机及其增压风机领域，由于目前我国火电机组关于风机改还缺乏足够的经验，对引风机和增压风机各种设置方式仍有不同看法和争论。因此，在进行风机改造过程中，要严格结合自身电厂实际情况，合理选择改造方案。

参考文献：

[1] 孙月亮,刘金园等.三种锅炉引风机设置方案的技术经济分析[J].华北电力技术,2010(10).

[2] 卢怀钿,钟少伟.3033t/h锅炉引风机与增压风机合二为一改造实践[J].发电设备,2012(01).

[3] 廖庆庆,姜红波,江月.两种引风机设置方案的比较分析[J].江西电力职业技术学院学报. 2009(02).

[4] 张发文.增压风机加装旁路烟道节能改造探讨[J].节能,2008(11).

[5] 王旻,赵寒冰. 600MW火电机组增压风机变频改造[J].科技信息,2011(21).

[6] 孔林,辛树威等.湿法烟气脱硫增压风机的选型分析[J].浙江电力,2008(02).

[7] 孙立本,鲁德云等.引风机与脱硫增压风机合并方案论证[J].东北电力技术,2009(08).