节能管理优秀例(脱硝配套引风机增压风机旁路节能改造)

脱硝配套引风机、增压风机旁路节能改造（ΧΧΧΧΧ）摘要：根据国家环保要求，发电机组必须进行锅炉脱硝改造，针对原引风机容量偏小必须增容的情况，利用此次改造机会，在2号机组201C检修期间，将原引风机叶轮进行改造，取消脱硫旁路，增加增压风机旁路改造，通过对比分析静叶可调轴流引风机和动叶可调轴流增压风机优缺点、节能效果、初投资，华润菏泽电厂最终选择静叶可调轴流引风机叶轮改造+增压风机增加旁路改造的模式，脱硝投运前静叶可调轴流引风机运行，增压风机停运，增压风机旁路打开，经过运行静叶可调轴流引风机振动、温度平稳，节能显著。关键字：脱硝静调轴流引风机动调轴流增压风机节能改造1公司概述ΧΧΧΧΧ一期配套2台600MW汽轮发电机组。1号机组于2011年4月投入商业运行；2号机组于2011年10月投入商业运行。锅炉釆用北京巴布科克·威尔科克斯有限公司制造的B&WB-1909/26.15-M型超超临界参数、螺旋炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的型锅炉。锅炉釆用了豪顿华制造的三分仓回转式空气预热器。配有5台沈阳重型机器厂生产的MP235B型中速磨煤机，正压直吹式制粉系统。每炉配备2台50%容量由上海鼓风机厂在引进德国TLT公司技术的基础上生产的动叶可调轴流式送风机、一次风机，2台50%容量成都电力机械厂生产的静叶可调式轴流引风机，脱硫系统配有1台成都电力机械厂生产的动叶可调轴流式增压风机。2项目背景根据新修订的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），电厂NOx排放浓度应小于100mg/Nm3。原锅炉NOx排放浓度为500mg/Nm3，氮氧化物排放不能满足新排放标准的要求，必须增加烟气脱硝系统。根据调研，脱硝装置运行烟气阻力将增加1000Pa，目前引风机出力无法满足运行要求，需要进行增容改造。脱硫旁路烟气挡板拆除后，为了便于调节，在保证机组更安全运行的同时考虑到节能，利用此次改造机会拟将引风机叶轮进行改造，电机、风机基础不变，增压风机增加旁路烟道改造，引风机叶轮改造+增压风机增加旁路烟道模式可简化系统、减少占地、降低投资成本。经调研上海外高桥二电厂增压风机增加旁路运行效果及可研论证分析，引风机增容改造+增压风机增加旁路后，增压风机跳闸后，风机旁路打开，机组负荷500MW以下，引风机能满足炉膛负压及脱硫阻力要求。通过此次改造既符合了国家的环保要求，又达到了节能、减少设备投资的目的。3项目实施3.1静叶可调轴流引风机改造的必要性由于此次改造工程增加了SCR脱硝装置，空气预热器配套改造为脱硝空预器，引风机压头增加了以下各项：脱硝1000Pa；原空预器改为脱硝空预器，压头增加约400Pa（暂定，最终以空预器厂家计算为准）；引风机压头共增加1400Pa。同时考虑到电厂后续运行中将取消脱硫旁路，引风机后的烟道阻力及烟囱入口阻力（约291Pa）将由脱硫增压风机克服。改造后的引风机压头选型参数见下表：引风机选型风压参数表（BMCR工况及TB工况）：序号位置BMCR工况参考压力（Pa）备注1燃烧器处负压622炉膛出口至空预器出口阻力2976原有设计煤质锅炉厂设计值3脱硝阻力10004脱硝空预器改造阻力200暂定，最终根据厂家计算结果为准5空预器出口至除尘器入口烟道阻力270.06山东院根据可研煤质资料及烟道布置图计算值，锅炉参数按原有锅炉厂设计参数取值6除尘器阻力230原有设计煤质除尘器协议7除尘器出口至引风机入口烟道阻力224.11山东院根据可研煤质资料及烟道布置图计算值，锅炉参数按原有锅炉厂设计参数取值8引风机出口至脱硫烟道阻力0脱硫增压风机克服此段烟道阻力9合计4963（BMCR工况）原有引风机BMCR点压头4355pa5956（TB工况，选型点）原有引风机TB点压头5225pa由上表可知脱硝改造后，由于引风机压头共增加1400Pa，原引风机设备已无法满足锅炉BMCR工况下稳定运行的要求，必须对原有风机系统进行改造。3.2引风机技改方案选择及论证1）改造方案一：华润电力菏泽一期600MW机组脱硝改造工程现运行风机型式/型号静叶可调轴流式/YA16636-8Z叶轮直径mm3350运行工况T.B工况BMCR工况风机入口流量m3/s541.9480.1风机全压升Pa52254355风机转速r/min740电机所需功率kW3700电机额定电压V6000估算改造参数及选型如下风机入口流量m3/s546.7497风机全压升Pa67205600风机入口温度℃145135风机入口介质密度kg/m30.830.85改造后风机型式/型号静叶可调轴流式/YA17048-2F数量台4叶轮直径mm3550风机效率%85.386.1风机轴功率kW42953235所需电机功率kW4500风机转速r/min745风机转动惯量kg.m25500理论性能曲线改造初步方案1、保持风机基础、进出口尺寸不变，风机本体改造：小集流器、叶轮、机壳装配（含后导叶）、扩压器、中间轴、联轴器及护罩、进气箱套管，进气箱封板现场切割。2、电动机容量增加，需增容改造或更换，基础待核。2）改造方案二：华润电力菏泽一期600MW机组脱硝改造工程现运行风机型式/型号静叶可调轴流式/YA16636-8Z叶轮直径mm3350运行工况T.B工况BMCR工况风机入口流量m3/s541.9480.1风机全压升Pa52254355风机转速r/min740电机所需功率kW3700电机额定电压V6000根据试验报告及改造要求估算，拟定改造参数及选型如下风机入口流量m3/s546.7497风机全压升Pa63005600风机入口温度℃145135风机入口介质密度kg/m30.830.85改造后风机型式/型号静叶可调轴流式/YA16648-8Z数量台4叶轮直径mm3350（A366Y00）风机效率%81.183.8风机轴功率kW42413324所需电机功率kW4500风机转速r/min745风机转动惯量kg.m23950理论性能曲线改造初步方案1、保持风机基础、进出口尺寸不变，风机本体仅更换叶轮，其余不做修改。2、电动机容量增加，需增容改造或更换，基础待核。备注3）方案描述：方案一：增加叶轮直径等，改动较大，压力裕量较大，可至6720Pa；方案二：仅换叶轮，增加电机容量，可使压力提高到6300Pa，应能满足绝大部分负荷要求，增压风机停运时极端情况可能出力略有不足。若满足正常使用需要，不考虑极端状况，可采取方案二。另外，方案二BMCR工况下轴功率为3324KW，低于现电机功率3700KW，经与电气专业及厂家沟通，可暂不进行更改，根据叶轮更换后实际运行情况观察后再定。2013年4月，2号机组经过201C小修后，2号机组引风机叶轮、脱硫旁路取消、增压风机增加旁路烟道后，增压风机停运，引风机振动、轴承温度稳定，增压风机停运后节能效果明显，具体见风机节能分析。（另外，脱硫旁路取消、增压风机增加旁路布置图见附图）4）是否需要停机停炉或结合机组大、小修等：方案一引风机改造工程较大，需利用停炉机会结合脱硝改造同时进行，预计工期约45天；方案二引风机仅更换叶轮，利用临停或小修机会便可完成，预计工期约15天。3.3引风机改造及增压风机增加旁路的主要依据、过程及结论：通过委托山东电力科学研究院进行引风机和增压风机的性能试验，测量机组不同工况下风机流量和全压参数，校核引风机在机组脱硝改造后能否满足机组运行要求。引风机和增压风机性能试验主要测试结果如下：各台风机在锅炉蒸发量为1921t/h时的体积流量和全压为：体积流量（m3/s）全压(Pa)入口烟气密度(kg/m3)A引风机469.513595.00.847B引风机471.593437.80.844增压风机924.281537.20.861各台风机在锅炉蒸发量为1627t/h时的体积流量和全压为：体积流量（m3/s）全压(Pa)入口烟气密度(kg/m3)A引风机405.752968.50.872B引风机410.842993.50.874增压风机801.241323.00.889各台风机在锅炉蒸发量为1545t/h时的体积流量和全压为：体积流量（m3/s）全压(Pa)入口烟气密度(kg/m3)A引风机372.412821.30.874B引风机378.632726.50.877增压风机737.891267.70.8913.4试验结果分析及建议1）＃1锅炉蒸发量为1921t/h（锅炉BMCR工况）时，单台引风机实测烟气量为469.51m3/s，全压为3595.0Pa；增压风机实测烟气量为924.28m3/s，全压为1537.2Pa。2)引风机BMCR工况下设计烟气量为480.1m3/s，全压为4355Pa，TB工况下设计烟气量为541.9m3/s，全压为5225Pa；增压风机BMCR工况下设计烟气量为825.9m3/s，全压为2100Pa，TB工况下设计烟气量为931.9m3/s，全压为2520Pa。可知在不上脱硝装置时引风机压头裕量较大，增压风机的流量和压头都有较大裕量。3）依据《ΧΧΧΧΧ一期2×640MW机组脱硝工程可行性研究报告》，进行脱硝改造后，引风机压头共增加1400Pa。因此脱硝改造后单台引风机的烟气量为469.51m3/s，全压为4995Pa；增压风机烟气量和全压基本不变。在此工况下引风机仍能稳定运行，但此时静叶开度调节余量已很小。烟气量和全压的修正：考虑到空气预热器漏风、排烟温度变化等因素，锅炉BMCR工况实测烟气量和风压需要进行修正。风量修正：空气预热器漏风的影响：性能考核试验时空气预热器漏风率为5%，若空气空气预热器漏风率增大到8%，烟气流量增加约3%。排烟温度的影响：根据可行性报告，脱硝改造后排烟温度升高约11℃，烟气流量增加约2.8%。考虑以上两种因素的影响，BMCR工况下烟气流量变为496.74m3/s。风压修正：风量改变后，引风机相应的压头也发生改变，修正后引风机全压为5591Pa。因此修正后引风机的烟气量变为496.74m3/s，全压变为5591Pa。修正后增压风机的烟气量变为993.48m3/s，全压变为1775.99Pa。经过修正后的引风机和增压风机的工作点见附图1、附图2，可知即使经过修正，增压风机的流量和压头仍旧有较大裕量；而引风机静叶已基本全开，已无任何调节余量。4）通过以上分析，可知脱硝改造后，引风机已无法满足锅炉BMCR工况下稳定运行的要求需更换新的引风机。经过修正后的烟气量和全压可以作为引风机重新选型的依据。5）增压风机增加旁路烟道的可行性分析增压风机停运，所有烟道阻力主要由引风机来克服。根据实测数据，在锅炉BMCR工况下，烟气流量为469.51m3/s，脱硝改造前引风机需要克服的烟道总阻力为3595Pa＋1537Pa=5132Pa，脱硝改造后引风机需要克服的烟道总阻力为3595Pa＋1537Pa+1400Pa=6532Pa。根据以上数据，可分两种情况进行讨论：脱硝改造前，增压风机停运时，引风机可在锅炉ECR工况下运行，机组负荷约600MW。脱硝改造后，若风机进行重新改造，增压风机停运时机组也可稳定运行。4效果验证4.1引风机改造及增压风机增加旁路后的实际运行情况ΧΧΧΧΧ2013年4月2号炉引风机叶轮改造，更换为成都电力机械厂生产的引风机叶轮，叶轮直径不变，叶片由13片经增为19片，风量基本维持不便，引风机全风压由5250Pa提升至6300Pa。因2号脱硝系统计划在2014年2月大修期间进行改造，2013年4月16日2号机组启动后引风机出力完全能满足机组额定负荷工况下，不启动增压风机，风机压头、风量仍有较大余量。脱硝改造前经调试、试验后，增压风机停运，增压风机旁路打开，引风机能完全保证炉侧风压及脱硫阻力，引风机运行中振动平稳，轴承温度稳定，增压风机停运后节电效果明显。4.2引风机改造及增压风机增加旁路改造费用1）引风机改造费用：采购成都电力机械厂引风机叶轮，叶轮更换施工列入201C检修，单台机组两台风机改造费用含安装共约110万元。2）增压风机增加旁路费用：增压风机增加旁路改造（含水泥立柱、基础土建施工；风道材料供