开发新的电站风机应对节能减排新要求

开发新的电站风机应对节能减排新要求

王文宾

（成都电力机械厂四川省成都市610045）

摘要：经过近年来我国电力行业积极开展的节能降耗工作，按目前电站风机的技术水平，能耗下降的空间已很小，其下降难度更大。然而为实现国家提出的减排目标，对火电厂污染排放物提出了极为严格的限制，使电站风机的能耗还将继续增大。因此，如何适应环保要求并尽可能降低电站风机的能耗，是摆在电力行业和风机行业面前的一个重要课题。

关键词：电站风机；节能；减排

1新排放标准给电站锅炉设备及其烟、风系统带来的具体变化

1.1除尘器改造阻力增加

现广泛使用的电气除尘器，基本上已很难达到30mg/m3的排放要求，其它高效除尘技术尚未成熟，故当前大多采用电袋复合除尘器或布袋除尘器来满足粉尘排放的新要求。采用这两种除尘器后，烟气系统阻力将比原电气除尘器的阻力分别增加1200Pa和1500Pa。

1.2脱硫系统改造阻力增加

为达到新的SO2排放限制要求，需对目前广泛采用的石灰石-石膏湿法脱硫系统进行改造，增加喷淋层甚至增加托盘。增加一层喷淋层，其系统阻力将增加200Pa左右；增加一层托盘，其系统阻力将增加600～650Pa。

1.3增设脱硝装置，烟气系统阻力增加

对近年投产的极少数带有SCR烟气脱硝设备的新大机组，需增投催化剂层，大量现已投运的发电机组需增设脱硝系统。目前基本上是增设SCR脱硝系统，其阻力约1200Pa，即锅炉烟气系统的阻力又将增加1200Pa。早期投运的锅炉还需改用低NOX燃烧系统，有可能增加风系统阻力，从而增加送风机及一次风机耗电。

1.4能耗增加安全稳定性下降

由于烟气系统阻力的增加，引风机和增压风机电耗将增加，初步估算，锅炉烟气系统阻力增加1200Pa，引风机耗电率将增加0.2个百分点左右。

为降低风机耗电，需尽可能提高风机实际运行效率，特别是提高低负荷下的风机运行效率。为此，除尽可能选用效率高的风机型式外，近年来采取降低风机裕量，大量采用变速调节是其方向之一。但由此也带来了新的问题，如易发生失速，变转速调节风机共振断叶片、扭振断轴等时有发生。

2电站风机行业对策探讨

2.1研究开发压力系数更高的轴流式风机

从上节分析可知，为满足环保升级要求，对电站引风机和增压风机来说，只需提高风机的压力，而流量基本不变。即需比转速更低或压力系数更高的风机，以适应现有风机的局部改造。

另外，电厂目前600MW及以下容量的火力发电机组，基本上是一台锅炉配一台脱硫增压风机和两台引风机。由于环保要求提升，新建机组不允许设脱硫系统的旁路烟道，原有的脱硫系统旁路烟道也需封闭。这样，如果增压风机出现故障需停运检修，整个发电机组将被迫停运。为提高发电机组运行的安全可靠性和经济性，近年来取消增压风机而用引风机直接克服脱硫系统阻力的设计受到电厂亲睐。因为使用“二合一”机组，如一台引风机故障停运，机组还可带60%左右负荷运行，不至停运整个发电机组，提高了机组运行安全性、也减少了发电量损失；“二合一”后少了一台增压风机，可以降低电厂的设备维护工作量，同时大型转动设备数目的减少，故障点减少，势必会提升机组运行的安全可靠性；“二合一”取消增压风机后，可简化引风机出口到脱硫系统进口的烟道布置，降低烟道阻力，从而获得节能效果。

“二合一”后的引风机压力需提升到8kPa以上，现在各电站风机厂家主要采用双级动叶调节轴流风机来满足此需求。如能采用单级叶轮将更受欢迎，这就需要开发压力系数更高比转速更低的单级轴流风机。

2.2研究多种改变现有风机性能的技术措施和方法

1）研究对现有风机进行局部改造就能满足压力提升要求的改造技术

从前面分析知，由于环保要求的提升，对电站风机而言，主要需增加风机的压力。但由于存在选型设计参数往往偏大的问题，绝大多数在运风机均有或多或少的压力裕量。有的机组在增设脱硝系统或除尘器改造时，发现原风机压力相差不大，甚至原风机就能满足正常运行要求，只是无裕量或裕量偏小。为此，除重新进行选型设计，更换成新型风机的措施外，仅对风机进行局部改造就能满足压力提升要求，这是电厂最需要和最欢迎的。

对于双级动叶调节轴流式风机，可否采用两级压升不相同的叶轮，以便采取只改一级叶轮的办法来满足压升要求。总之，研究更加简便及多种通过局部改造改变现有风机性能的技术措施和方法是电站风机行业应研究的问题。

2）研究加密风机系列产品的可行措施和设计方法

正如前述，目前电站风机节能的空间已很小，因而节能改造的难度高。以往通过改造，将风机实际运行效率提高10个甚至20个百分点以上的风机不少，而现在电厂可接受提高5个百分点，厂用电率可降低0.03个百分点以上的小风机改造方案，这就要求进行精细化设计。现有风机型谱已不能满足此要求，往往有了设计参数选不上理想的节能风机型号。从节约点滴能量观点出发，要求风机型号的系列越密越好，但实际生产做不到，模具、胎具太多，生产成本高，节能的经济代价太高。因而研究在不改变模具、胎具条件下改变风机性能，但效率基本不变的风机变形设计是电站风机行业应探索的问题。

2.3研究适应变转速调节特别是变频调节的风机

近年来，为提高电站风机运行的经济性，较广泛地采用了变转速调节。尤其是随着高压变频器技术的不断进步和完善，其可靠性已显著提高，且价格也有较大幅度降低。因此，采用或改用变频调速的电站风机越来越多，取得了显著的节电效果。但随之出现了一些较严重的运行安全问题，如低转速下发生失速、断叶片及断轴等。某电厂静叶调节轴流式风机改变频调节后，由于转子叶片产生裂纹，每运行2个多月就需更换叶轮。

变转速调节引起风道振动和叶轮失效，是因为在某些运行转速下发生了共振。有的电厂采取了加拉筋的办法，但降低了运行效率。变频调速风机出现断轴的原因是发生了轴系扭振。目前风机制造厂未提供所生产风机的共振频率，电厂在运行中如何发现共振频率成为难题。因此，研究适应变转速调节特别是变频调节的风机十分必要。

2.4提高电站风机的设计和制造质量

电站风机运行的可靠性直接关系到火电厂运行的安全可靠和经济性，目前我国电站风机运行的故障率还不能令人满意，时有故障发生，异常振动发生的机率高；调节机构问题较多；风机性能达不到设计要求，因失速区域扩大而在运行中时有失速“抢风”现象发生。这些都与设计不够完善、制造工艺水平控制不严有关。

进一步提高我国电站风机的设计和制造质量，是我国风机行业的永恒课题。希望风机制造企业能认真对待，切实提高产品质量。

3结论

根据上述分析可知，由于新排放标准的实施对排放要求更加严格，使电站风机运行的压力提升很多，效率也要提高，还要提高运行的安全可靠性，急需开发具有独立自主知识产权，满足这种新要求的电站风机，这是我国风机行业和电力行业的迫切需要，也是我们应该共同努力完成的一项光荣任务。

参考文献：

[1]GB13223-2011火电厂大气污染物排放标准[S].

[2]西安热工研究院编著.发电技术节能降耗技术.中国电力出版社，2010.

作者简介：

王文宾（1981.09.18），男，成都电力机械厂工程师，邮编610045