上海鼓風機廠有限公司  張屹

     【摘要】介紹了600MW及其以上機組引風機與脫硫增壓風機的不同布置方式的優缺點，根據大同電廠的具體參數，進行可靠性和經濟性的分析，提出了引風機和脫硫增壓風機合二為一是比較合理的布置方式。 
  【關鍵詞】引風機 增壓風機 600MW 布置方式 
  一、前言 
     我國從1956年第一臺汽輪發電機問世以來，火力發電事業得到了迅速發展，發電機組容量不斷擴大，我國自行設計的600MW火電機組也早已投運。風機作為火電廠主要輔機之一，隨著電廠容量的擴大，風機除其容量必須相應擴大外，更主要的是經濟性指標及可靠性指標必須與大容量機組相適應。 
     由于電站鍋爐單機容量的迅速增長，作為鍋爐重要輔機的風機的容量也相應增加，據統計風機的總耗電量約占機組發電量的1.5%~3%。風機的運行費用已直接影響到電廠的經濟性。因此如何正確地選用風機的問題已刻不容緩地提到了火電建設工作者的面前了。目前在600MW機組中送風機、一次風機已經有了明確的形式，即動葉可調軸流式；而引風機及增壓風機，由于鍋爐參數的差異和脫硫工藝及煙氣含塵量的大小不同，目前在選用動葉可調軸流風機及靜葉可調軸流風機之間有爭論。現以大同第三發電廠600MW機組的具體參數，對引風機和增壓風機各種布置方式——動葉可調軸流風機和靜葉可調軸流風機做如下比較。 
  二、二臺引風機+一臺增壓風機 
    根據設計院提供的參數，分別做動、靜調選型，動葉可調型號為SAF37.5-21.1-1，靜葉可調型號為G158/363，動葉可調式BMCR點軸功率為1923KW，靜葉可調式BMCR點軸功率為2113KW，二者相差190KW，以一年風機正常運行7500h，每1kW•h點0.3元，動葉可調型風機每年節約費用為42.75萬元，若考慮到機組低負荷運行，由于靜葉可調風機效率降低較快，動葉可調在變工況時更具優勢，因此在經濟性方面動調有著很大的優勢。 
     目前電站行業內部認為靜葉可調風機結構簡單，維護方便，且一次投資成本也較低。根據我公司對多家使用動葉可調引風機的廠家進行回訪，很多電廠認為。只要對動葉軸流風機的結構熟悉，就可以實現周期為1~2星期的全解體的大修工作，因此認為，對動葉可調風機比較熟悉或檢修力量較強的電廠完全可以采用動葉可調式，這樣一年節約的運行費用非常可觀。 
     對于動調風機與靜調風機的耐磨性問題，認為靜調風機由于葉頂速度較低，因此在不采取任何防磨措施的情況下，靜調風機具體一定優勢。但由于動葉可調風機葉片可以拆下并單獨噴涂多次，而靜調風機由于葉片焊接在輪轂上，為擔心影響葉片的型線，只能在進出口邊上噴涂少量耐磨層。因此從總體上來講，動葉可調風機耐磨損性能至少不低于靜葉可調。 
  三、單臺脫硫增壓風機 
     根據各大脫硫公司和電廠對600MW及以上機組單臺脫硫風機經濟性比較，并考慮到脫硫增壓風機因故障停運時可能發生喘振等一系列問題，目前均采用動葉可調軸流式。 
  四、引風機+增壓風機二合為一 
     選型的原則是在保證優良的空氣動力性能以及風機安全可靠性的同時，也考慮到風機的制造成本，以及電廠現場的安裝、施工成本。根據大同第三發電廠的參數特點，選用單級動葉可調風機是最安全、最高效、最經濟的，若考慮到脫硝以及安裝布袋除塵器（壓力可能達到8000Pa以上），則只能選用雙級動葉可調風機。 
   1．雙級動葉可調風機的經濟性 
    根據設計院提供的參數，分別作動、靜調選型，動葉可調型號為SAF37.5—25—1（外徑3750mm，風機轉速750r/min），靜葉可調型號為G158/343(外徑3430mm,風機轉速750r/min)，動葉可調式BMCR點軸功率為2764kW，靜葉可調式BMCR點軸功率為3057kW，兩者相差293kW，以一年風機正常運行7500h，每1kW•h電0.3元，采用動葉可調每年節約費用為65.92萬元，若考慮到機組低負荷時運行以及脫硫系統停運時，由于靜葉可調風機效率降低較快，動葉可調軸流式風機在變工況時更具優勢，因此經濟性方面動葉可調風機有著更大的優勢。 
   2．雙級動葉可調風機的可靠性 
    由于目前在300MW及其以下機組中有很多引風機采用了引風機+增壓風機二合為一的形式，包括恒運電廠、廣東玖龍紙業、彭城電廠以及青山電廠等，其中由于系統壓力、流量的不同，恒運電廠和廣東玖龍紙業采用雙級動葉可調結構，其余均選用單級動葉可調，不過由于壓力較高，轉子輪轂較大，因此對于風機設計難度來講，困難的不是風機大小，而是風機葉頂的圓周速度——速度越高越難設計及制造。以上風機葉頂線速度最大為160m/s，而大同第三發電廠600MW機組所選引風機線速度僅為138m/s，很顯然，在風機的可靠性上不存在問題。 
    雙級動葉可調引風機+增壓風機與單級動葉可調引風機相比而言，主要是多了一級葉輪，兩級葉輪通過推桿和推盤進行串聯，推桿安裝在主軸承箱的空心主軸內，并在安裝和檢修時進行調整，由于前后兩級葉輪串聯而成，因此風機前后兩級葉輪調節的同步性和可靠性很好。單從葉輪的加工難度來講，雙級和單級沒有區別，但從軸承箱軸承受力情況來看，由于單級風機葉輪為懸臂結構，靠葉輪端受力較大，而雙級風機由于葉輪掛在軸承箱前后兩端，受力比較均勻，軸承受力狀況反而較好。因此從可靠性來講，雙級動葉可調風機不會比單級動葉可調風機差。 
    對于單級動葉可調引風機+增壓風機，由于系統壓力較高，轉子重量較重，其難點主要是如何選用合適的軸承箱，目前我公司的技術儲備非常充分，根據該工程的輪轂直徑，可選用H280N1滾動軸承箱或G280滑動軸承箱，該種類型的軸承箱在600MW機組單臺可調脫硫增壓軸流式風機中已廣泛使用。 
  由于采用雙級葉輪或輪轂直徑的增加，整個風機調節力增加，因此需要采用更大缸徑的液壓調節裝置，目前滿足該液壓的調節機構已經在300MW以上脫硫增壓風機中使用多年。 
   因此，根據大同第三發電廠的參數特點（壓力不太高），靜葉可調風機也完全可以滿足高負荷點附近的安全運行，但由于靜調風機在低負荷區喘振線較低這一固有缺點，除非設計院能給出低負荷區的精確參數，否則兩臺風機并聯運行的時候容易出現搶風、喘振等一系列安全問題。對于7000Pa以上的壓頭，考慮到600MW機組的流量較大、直徑較大，而風機的壓力與轉速成2次方關系遞增，流量線性遞增，靜調風機由于不能設置成兩級，只能通過提高轉速來滿足系統阻力，但由于風機直徑變化較小，因此線速度較高。對靜葉可調風機而言，線速度一般在140m/s一下，動葉可調風機線速度一般在165m/s一下，否則強度和氣動性能以及噪聲均很難得到滿足。  
     考慮到低負荷的喘振問題和變工況時的效率問題以及機組的可靠性，目前在國外一般一臺鍋爐配置二臺脫硫、引風合二為一的動葉可調軸流風機，這種配置既結合了原一臺鍋爐配置二臺引風機的優點（即系統一臺風機故障，另一臺仍可承擔60%~70%的負荷），又滿足了脫硫裝置和煙道對壓力的需求，不過對于鍋爐來講，應考慮到由于脫硫系統故障突然停機，造成鍋爐負壓增加的情況。 
    上海鼓風機廠有限公司與德國TLT公司合作生產的日本ISOGO電廠660MW機組鍋爐風機，即采用了引風機和脫硫增壓風機合為一體的形式，風機采用二級葉輪。風機型號SAF36.5—26—2，每臺風機最大流量445m3/s，最大壓力12650Pa，葉輪直徑3.65m。 
   從價格上看，一臺鍋爐配置二臺引風機和一臺脫硫增壓風機比一臺鍋爐配置二臺引風+增壓風機高30%~40%左右；從整個機組的耗功來看，一臺鍋爐配置二臺引風機和一臺脫硫增壓風機比一臺鍋爐配置二臺二級葉輪引風機的成本增加了10%左右。而且由于多了一臺增壓風機，系統出現故障點將增加，這個工況調節和風機維護也增加了一定難度。因此，從運行安全可靠性和經濟性綜合考慮，一臺鍋爐配置引風機+增壓的引風機顯然比一臺鍋爐配置二臺引風機和一臺脫硫增壓風機具有更大的優越性。