620MW超临界机组引增合一改造的应用及性能分析

【摘 要】淮南洛能发电有限责任公司在6号发电机组超低排放的改造中，通过采用三维流动仿真技术对烟道进行优化设计，提高了机组运行的经济性。取消脱硫增压风机，引风机、增压风机合并提高机组的可靠性，保障了发电机组长期稳定、安全的运行。

【关键词】引增合一；优化设计；经济性；可靠性

中图分类号： TM621 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）26-0055-002

Revamping and Integration of 620 MW Supercritical Unit Application and Performance Analysis

YE Ping GAO Mo-jie

（China National Building & Construction Equipment Research Institute Co.，Ltd.，Shanghai 200233，China）

【Abstract】Huainan Lonine Power Generation Co.，Ltd.optimized the flue gas through the use of three-dimensional flow simulation technology to improve the ultra-low emissions of Unit 6.Elimination of desulfurization booster fan，induced draft fan，booster fan combined to improve the reliability of units to ensure the long-term stable and safe operation of generating units.

【Key words】Increasing unity；Optimizing design；Economy；Reliability

安徽淮南洛能发电有限公司三期工程，采用的是上海锅炉厂有限公司引进Alstom-Power Inc.USA公司技术制造的超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，该炉为单炉膛四角切圆燃烧方式、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架悬吊結构、露天布置、Π型燃煤锅炉。为贯彻落实烟气污染物排放GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》及《安徽省发展改革委、安徽省环保厅、安徽省能源局关于印发安徽省煤电节能减排升级与改造行动计划（2015-2020年）的通知》（皖发改能源〔2015〕7号）要求，该厂决定对6号机组进行超低排放改造，新增湿式电除尘和脱硫增容提效。

6号机组额定发电量为620MW，原系统配置为2×50%引风机+1×100%脱硫增压风机。引风机为变频调节转速的静叶可调轴流式风机，试验期间最高负荷工况（620MW）实测效率约为80%，与变转速曲线对应的87%效率有较大差距；增压风机为单级动叶调节式轴流风机，在高负荷工况下的开度仅53.1%。单台脱硫增压风机的配置，一旦发生故障发电机组就必须停机检修，降低了机组可靠性。

经计算，吸收塔增容改造将增加910Pa的烟气阻力，湿式除尘器改造将增加400Pa，综合考虑节能降耗、可靠性和减少投资等因素，决定采用引增合一改造方案，取消增压风机，配置两台50%容量新引风机，可大大提高机组安全运行可靠性。

1 设计优化

通过三维流体仿真技术对烟道进行优化设计，可以大大降低现场试验成本，同时可解决一些无法通过实验研究的难题。计算流体力学（CFD）是在流体流动基本方程控制下对流动问题的数值模拟，以得到流场各位置上的基本物理量的分布情况，流场计算是用有限体积法或其他类似方法将计算域离散成许多小的体积单元，在每个体积单元上对离散后的控制方程进行求解。火电厂烟风通道属于大尺寸、高雷诺数的气固两相流动问题，在不考虑烟风道磨损的前提下，可将烟风通道内的流动简化为单相三维流动问题。控制方程采用对高雷诺数模拟有较高精度的k-？着标准模型。

通过建立1：1三维数学模型对6号炉引风机出口至脱硫塔入口段烟道分析发现，A、B引风机出来的两股烟气在水平烟道处汇集后进入脱硫塔（如图1所示），在汇集处会出现较强烈的流体对冲现象，冲撞造成动能的严重损失。同时该段烟道在较短距离内布置了多个弯头且大多采用急转弯头形式，易出现流动死区即涡区，将耗散主流区的动能，产生较大的流动损失，如图2所示。

采用CFD计算流体力学方法对引风机出口至脱硫塔入口烟道进行优化设计，优化后引风机出口至脱硫塔入口烟道压力云图（如图3）与流线图（如图4）烟气流动平缓，涡流区显著减少，速度场均匀性提升，烟道阻力明显降低。

优化前后烟道阻力对比见表1，可见优化方案能分别减小A、B两侧引风机阻力278Pa和218Pa，使两侧阻力更接近，表明两台风机流量更均匀，流动更平稳，减小对烟道的磨损。

2 设备选型

新引风机采用成都电力机械厂制造的AN系列HA46248-2F型静叶调节轴流式引风机，该风机沿叶轮子午面的流道顺流动方向急剧收敛，叶轮作功使烟气获得动能，后导叶使烟气运动由螺旋转化为轴向进入扩压器，在扩压器内烟气大部分动能转化为系统所需的静压能，风机主要参数见表2。配套电机为湘潭电机厂的YSPKK900-6W型电机，功率5800kW；变频器采用东芝三菱DHVECTOL-HI08100/06型变频器。

3 项目实施

3.1 烟道改造方案

“引增合一”改造对引风机出口烟道进行优化改造，拆除原引风机出口至“烟囱入口主烟道”段的烟道改为紧贴地面水平布置，为避免A侧引风机出口烟道接入侧的烟气对主烟道烟气流场造成紊乱，根据现场实际布置情况将A引风机出口烟道接入主烟道的接口优化设计，烟道中心线与主烟道中心线做60夹角，并安装导流板。拆除原增压风机及其支架和出口补偿器、方圆节，其后连接至脱硫塔入口的烟道保留。“烟囱入口主烟道”段的框架上烟道拆除，为新增湿式电除尘系统使用。（如图5）

3.2 热控改造

合并原引风机和脱硫增压风機的热控系统，控制逻辑放在主机DCS系统。

3.3 土建改造

3.3.1 两台新引风机和电机的外形与安装尺寸与原引风机基本一致，因此在原址安装，风机基础利旧改造。

3.3.2 拆除原增压风机基础、增压风机支架及基础，在原增压风机位置布置新烟道支架及基础。

3.3.3 新增引风机出口烟道支架基础型式采用条形支墩，高出地面0.50m。

4 改造效果

4.1 改造效果

引风机、增压风机二合一静调+变频扩容改造后，各个工况下的风机运行点均在引风机的出力范围（如图6所示）。

4.2 性能试验

按照《电站锅炉性能试验规程》（GB10184-88）、《工业通风机现场性能试验》（GB10178-2006）和《电站锅炉风机现场性能试验》（DL/T469-2004）等国家和行业相关导则的要求，对改造后的新引风机进行了性能试验，试验结果显示，新引风机在机组负荷620MW工况下全压效率为86.78%，在机组负荷500MW工况下全压效率为86.33%，在机组负荷360MW工况下全压效率为83.11%。

4.3 经济性分析

按照机组年负荷率的75%折算，机组年平均功率约为500MW，运行时间约5000h。

4.3.1 改造前

引风机工频功率：6（电压）×270（电流）×0.87（功率因数）×1.732=2441.0808（kW）；

增压风机功率：6（电压）×145（电流）×0.86（功率因数）×1.732=1295.8824（kW）；

一年耗费的电能：（2323.6512×2台+1192.482）×5000h=30890220（kW·h）；

按照上网电价0.428元折算每年费用为：29198922×0.428=13221014.16（元）。

4.3.2 改造后

引风机变频运行：6（电压）×310（电流）×0.87（功率因数）×1.732=2802.7224（kW）；

一年耗费的电能：2802.7224kW×2台×5000h=28027224kW·h；

按照上网电价0.428元折算每年费用为：28027224×0.428=11995651.87（元）；

改造前后每年节省费用：13221014.16元-11995651.87元=1225362.288元

5 展望

引增合一通过取消增压风机，降低烟道阻力，提高了火力发电厂运行经济性，同时也可以减少脱硫系统占地面积，保证了机组长期、稳定、高效、安全、可靠运行，是一项节能减排技术。