大型电站锅炉采用单列风机的可行性研究 电站锅炉风机失速裕量

　　 摘要：目前，在国内300MW及以上大型电站机组中，锅炉均采用双系列风机配置方式。随着我国发电技术的进步及辅机制造水平的提高，国内风机的可用率越来越高，为锅炉采用单系列风机的配置创造了条件。本文基于目前我国风机可用率提高的前提下，对300MW级机组电厂锅炉烟风系统采用单系列风机配置进行探讨，并就三大风机配置方案进行论述。
　　关键词：电站锅炉、风机、单系列、双系列
　　Abstract: at present, in the domestic 300MW and above large-scale power plant, boiler adopts double series fan configuration mode. Along with our country power technology and auxiliary equipment manufacturing level, the domestic fan available rate more and more high, for the boiler using a single series of fan configuration to create a condition. This article is based on the present our country fan availability under the premise of improving, 300MW MW power plant boiler flue gas system using single series fan configuration was discussed, and the three fan configuration are discussed.
　　Key words: power station boiler, blower, a single series, two series
　　中图分类号：TK223文献标识码：A 文章编号：
　　
　　
　　
　　1、 国外大型电站锅炉采用单系列风机的情况
　　目前，国外尤其是欧洲已有多个大型电站机组的锅炉采用单系列风机配置方式，并运行多年的实例。表1所列是部分国外大型电站机组采用单系列风机的部分应用实例。
　　表1部分国外电厂采用单系列风机的使用业绩
　　
　　
　　2、 我国大型电站锅炉风机配置及运行情况
　　目前，在国内已投运的300MW及以上大型电站机组中，锅炉烟风系统的主要辅机均采用双系列设置，即均按 二台50%容量的风机配置，尚未有采用单系列风机配置的情况。
　　上世纪90年代以前，锅炉由于风机引起的非计划停机和非计划降负荷较为频繁。据统计，在125MW、200MW、300MW及600MW机组中，按电厂损失的等效停运小时算，送、引风机均排在影响因素的前10位，与发达国家差距较大。
　　针对锅炉风机运行的实际情况，自上世纪90年代起，我国主要电站风机制造厂（如上海鼓风机厂有限公司、沈阳鼓风机（集团）有限公司、成都电力机械厂、武汉鼓风机厂有限公司等）先后引进了国外的先进风机设计和制造技术，使电站风机特别是轴流风机的设备质量和实际运行可靠性得到不断提高。
　　据中国电力企业联合会公布的2008年度我国300MW、600MW等级容量火电机组主要辅助设备可靠性指标数据，其中送风机、引风机的实际运行数据详见表2。
　　表2 2008年大型电站锅炉风机运行可靠性指标
　　
　　
　　另据全国火电600MW级机组能效对标及竞赛资料，2011年度，我国308台机组平均等效可用系数为97.16%；平均非计划停运次数为0.58次/台•年；平均非计划停运小时为34.28小时/台•年；等效强迫停运率0.25%。由此可见，我国600MW机组主辅设备的质量和可靠性达到了新的高度。
　　由此可知，目前国内风机的可用率已基本满足单系列配置的要求。而且300MW级机组所配单系列风机与600MW等级机组所配的双系列风机相差不大，风机的制造能力没有问题。目前，国内在300MW级机组上已经具备了锅炉风机采用单系列配置的设备条件。
　　3、 锅炉风机采用单系列配置的意义
　　锅炉采用双系列配置的送、引风机时，在运行中停运一台风机的情况下，当负荷上升、停运风机再次启动时，则需降低正在运行的第一台风机出力、使其运行点压力低于风机失速界限的最低点压力后，才能启动第二台风机进行并联。否则，不仅不能实现两台风机并联运行以增加总出力的目的，还可能造成两台风机“抢风”的不稳定运行状况，甚至发生喘振，损坏风机。根据现场运行调研情况，很多电厂由于风机启停并联较麻烦，当锅炉负荷降低至50%BMCR左右时，为了安全起见，仍维持两台风机运行。
　　从运行经济性看，双系列配置的轴流式送、引风机在负荷降低，两台风机运行时，由于风机的工作线基本上是与风机等效率线长轴方向一致，因此机组负荷降低时，风机开度虽然较小，但效率的降低比较平缓。而单台风机（停一台风机）运行时，流量大压头小，风机效率下降较明显，运行中仍然是运行两台风机时总的轴功率较小，两台风机运行较为经济。
　　锅炉采用单系列配置的送、引风机时，系统简单、需要操作控制的设备少。在负荷降低时，效率的下降比较平缓，且单系列风机没有两台风机抢风、运行不均衡而带来的风机实际效率下降的问题，因此，配单系列风机不会降低风机在各运行工况下的运行经济性。
　　一次风机单系列配置和双系列设置风机型式不同，效率有所差异。300MW级机组双系列设置一次风机一般选型离心+变频，若采用单辅机设置方案，则一次风机则可选用动叶可调轴流式风机。BMCR点单系列配置的风机要比双系列设置的风机效率要高，负荷降低时，单系列配置的风机效率下降比双系列设置的风机效率下降快。但300MW级机组一般为供热机组，机组负荷率较高，单系列风机效率高，节省厂用电。
　　4、 锅炉风机采用单系列配置与双系列配置的比较
　　4.1系统的比较
　　风机采用单系列配置时，锅炉烟风系统不存在切换及联络，简化了系统，优化了风门配置，减少了控制元件。
　　一次风机和送风机的通流介质为冷风，运行环境较好，故障率较低，单系列运行具有较高的可靠性。引风机的通流介质为热烟气，虽经过除尘器的过滤，但是仍然携带部分灰尘，对风机叶片会产生一定程度的磨损。但是，自2012年1月1日起，要执行国家环境保护部颁布的新版《火电厂大气污染物排放标准》，烟尘的排放浓度要控制在30mg/m3以下，除尘器出口含尘浓度可以得到有效控制，从而有效提高了叶片寿命。从运行的可靠性上考虑，单系列引风机也具有可行性。
　　4.2布置的比较
　　锅炉采用单系列风机，使得风机在布置上更为方便，锅炉房0m和炉后更加宽敞，方便运行检修。
　　4.3投资比较
　　表3单/双系列风机配置的投资比较
　　
　　
　　说明：
　　1.表中价格指标参考《火电工程限额设计参考造价指标》2011年水平选取。
　　2.其它项包含了检修起吊设备变化、土建基础、风机检修及烟风道支架等诸多因素。
　　从上表的比较可以看出，2×300MW级机组，采用单系列风机配置的初投资比采用双系列风机可节省1147万元。
　　4.4运行费用比较
　　一次风机BMCR工况单系列配置的风机要比双系列设置的风机效率要高，但在低负荷降低时，单系列配置的风机效率要比双系列设置的风机效率下降快。因此，双系列风机在低负荷时，运行费用相对要低一些。但由于300MW级机组一般为供热机组，机组负荷率较高，一次风机单系列配置的运行成本较低。