針對(duì)廣西火電廠機(jī)組近年來負(fù)荷不高的具體情況，采用投資小、工期短的增壓風(fēng)機(jī)旁路節(jié)能技術(shù)達(dá)到降低脫硫系統(tǒng)用電量的目的。改造前，對(duì)裝設(shè)有增壓風(fēng)機(jī)的火電廠不同工況下引風(fēng)機(jī)全壓裕量以及鍋爐、脫硫系統(tǒng)阻力等因素進(jìn)行分析和計(jì)算，判斷其是否具備改造條件。改造情況表明，廣西4個(gè)火電廠改造總費(fèi)用不到400萬元，每年節(jié)約風(fēng)機(jī)用電費(fèi)用總計(jì)1164萬元，此外，由于增設(shè)了增壓風(fēng)機(jī)旁路，有效避免脫硫煙氣旁路取消后，因增壓風(fēng)機(jī)故障導(dǎo)致脫硫非停、機(jī)組跳閘嚴(yán)重事故的發(fā)生。

廣西電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)的火電廠有13個(gè)，其中12個(gè)采用石灰石一石膏濕法脫硫工藝，9個(gè)設(shè)計(jì)有增壓風(fēng)機(jī)。由于廣西火電廠燃煤硫分含量較高，脫硫系統(tǒng)用電占廠用電率較高，約占廠用電的1.6%~2%。石灰石-石膏濕法脫硫工藝是目前應(yīng)用最為廣泛的脫硫技術(shù)，經(jīng)過多年運(yùn)行、調(diào)整和摸索，石灰石-石膏濕法脫硫裝置節(jié)能減排的優(yōu)化手段已非常成熟，挖掘潛力有限。考慮到增壓風(fēng)機(jī)的用電量約占脫硫系統(tǒng)用電量的40%~50%，因此，如何降低增壓風(fēng)機(jī)的用電量是今后節(jié)能新的技術(shù)方向。

1增壓風(fēng)機(jī)旁路節(jié)能技術(shù)

脫硫系統(tǒng)設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)的目的是克服增加的脫硫系統(tǒng)阻力。由于增壓風(fēng)機(jī)與鍋爐引風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行，增壓風(fēng)機(jī)本身的阻力及風(fēng)機(jī)、電機(jī)能量轉(zhuǎn)換的損失需要額外消耗部分電能。近年來，為了降低脫硫系統(tǒng)用電量，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，最有效的方法就是將增壓風(fēng)機(jī)與鍋爐引風(fēng)機(jī)合二為一。因此，新建電廠的脫硫系統(tǒng)通常不設(shè)增壓風(fēng)機(jī)。同時(shí)，部分火電廠結(jié)合煙氣脫硝改造，取消了脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)，并對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行出力改造。截止2013年1月，廣西已有3個(gè)電廠進(jìn)行了增壓風(fēng)機(jī)與鍋爐引風(fēng)機(jī)合二為一的改造。增壓風(fēng)機(jī)與鍋爐引風(fēng)機(jī)合二為一的改造方式簡單、可靠、節(jié)能效果較好，但需要對(duì)鍋爐原引風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)進(jìn)行改建，且原增壓風(fēng)機(jī)及鍋

爐引風(fēng)機(jī)一般作拆除報(bào)廢處理，造成該改造方式工期較長、費(fèi)用昂貴，僅引風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)改造就需約45天，而2x300MW機(jī)組改造費(fèi)用與增壓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)報(bào)廢費(fèi)用之和超過1000萬元。另外，增壓風(fēng)機(jī)與鍋爐引風(fēng)機(jī)合二為一后，新引風(fēng)機(jī)在TB工況下的壓力遠(yuǎn)超原引風(fēng)機(jī)壓力，因此還需對(duì)鍋爐爐膛安全性進(jìn)行評(píng)估分析。

根據(jù)DL/T 468-2004《電站鍋爐引風(fēng)機(jī)選型和使用導(dǎo)則》，火電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)選型時(shí)，其全壓、風(fēng)量、溫度等參數(shù)一般根據(jù)BMCR工況并考慮10%~20%的裕量進(jìn)行選擇。因此，在引風(fēng)機(jī)出口煙道與吸收塔入口煙道之間增設(shè)一條煙氣旁路(圖1)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷較低時(shí)，煙氣通過該旁路直接進(jìn)入吸收塔而不需要啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)，脫硫系統(tǒng)的阻力利用鍋爐的引風(fēng)機(jī)全壓裕量克服，從而達(dá)到節(jié)能的目的。該旁路區(qū)別于脫硫煙氣旁路稱為增壓風(fēng)機(jī)旁路。增壓風(fēng)機(jī)旁路節(jié)能技術(shù)無需對(duì)增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)進(jìn)行任何改造，僅需增設(shè)一條不長的煙道及一個(gè)煙氣檔板門，較增壓風(fēng)機(jī)與鍋爐引風(fēng)機(jī)合二為一的改造費(fèi)用低得多，通常2x300MW機(jī)組的改造費(fèi)用每臺(tái)機(jī)組僅需約40萬元。

圖1增壓風(fēng)機(jī)旁路示意圖

對(duì)于引風(fēng)機(jī)全壓有較大裕量的電廠，引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)增加變頻器也可以達(dá)到較好的節(jié)能效果，但每臺(tái)機(jī)組需要增設(shè)3臺(tái)大功率、價(jià)格昂貴的變頻器，并且風(fēng)機(jī)在使用變頻器后會(huì)出現(xiàn)包括變頻切工頻擋板卡澀、風(fēng)機(jī)失速裕量增大等各種問題，因此部分電廠放棄這種節(jié)能改造方式。

2廣西部分火電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)出力及脫硫系統(tǒng)阻力情況

由上可見，增壓風(fēng)機(jī)旁路節(jié)能技術(shù)取決于鍋爐引風(fēng)機(jī)有足夠的全壓裕量以克服脫硫系統(tǒng)的阻力。當(dāng)鍋爐負(fù)荷較低時(shí)，煙氣系統(tǒng)及脫硫系統(tǒng)的阻力均相應(yīng)降低，引風(fēng)機(jī)的全壓裕量就愈大。因此，增壓風(fēng)機(jī)旁路改造前應(yīng)對(duì)不同鍋爐工況下引風(fēng)機(jī)全壓以及鍋爐、脫硫系統(tǒng)阻力等因素進(jìn)行分析和計(jì)算，避免改造后達(dá)不到效果而造成浪費(fèi)。

廣西6個(gè)裝設(shè)有增壓風(fēng)機(jī)的電廠中有2個(gè)電廠經(jīng)過煙氣脫硝改造后，在鍋爐負(fù)荷較高時(shí)，雖然增壓風(fēng)機(jī)靜(動(dòng))葉開度已達(dá)到最大，但其引風(fēng)機(jī)出力明顯不足，因此，這2個(gè)電廠不考慮進(jìn)行增壓風(fēng)機(jī)旁路改造。其余4個(gè)有增壓風(fēng)機(jī)的電廠在進(jìn)行脫硝、脫硫改造后，對(duì)鍋爐、脫硫系統(tǒng)不同負(fù)荷下阻力情況、引風(fēng)機(jī)全壓等進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試時(shí)為保證脫硫系統(tǒng)阻力的真實(shí)性，脫硫吸收塔漿液循環(huán)泵全部運(yùn)行，結(jié)果見表1。

表1廣西4個(gè)電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)及系統(tǒng)阻力數(shù)據(jù)匯總表

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，除貴港電廠外，其余3個(gè)電廠BMCR工況下引風(fēng)機(jī)全壓基本與鍋爐及脫硫系統(tǒng)總阻力(P1+P2=)相當(dāng);但在75%負(fù)荷時(shí)，這4個(gè)電廠鍋爐及脫硫側(cè)阻力(P3+P4)均小于引風(fēng)機(jī)的全壓;50%負(fù)荷時(shí)，引風(fēng)機(jī)全壓裕量更大。

由于廣西火電廠多為調(diào)峰電廠，2013年及2014年火電機(jī)組的等效負(fù)荷率約為額定負(fù)荷的60%，預(yù)計(jì)今后變化不會(huì)太大，因此上述電廠具備進(jìn)行增壓風(fēng)機(jī)旁路改造的條件。

3增壓風(fēng)機(jī)旁路改造后的運(yùn)行情況

從2013年開始，廣西這4個(gè)電廠結(jié)合鍋爐檢修進(jìn)行增設(shè)增壓風(fēng)機(jī)旁路的改造工作，截止2013年9月，這4個(gè)電廠共8臺(tái)機(jī)組全部完成改造工作。為避免增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)故障導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)非計(jì)劃停運(yùn)、機(jī)組跳閘事故的發(fā)生，增壓風(fēng)機(jī)旁路的煙氣檔板門具備快速打開功能，即當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)故障跳閘時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)旁路的煙氣檔板門能快速打開。每臺(tái)機(jī)組改造完成后在啟動(dòng)時(shí)均先僅啟動(dòng)鍋爐引風(fēng)機(jī)，鍋爐煙氣只通過增壓風(fēng)機(jī)旁路進(jìn)入脫硫吸收塔，并緩慢增大鍋爐負(fù)荷，記錄鍋爐負(fù)荷、引風(fēng)機(jī)電流及進(jìn)出口壓差等數(shù)據(jù)。當(dāng)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流接近其額定電流或其全壓不足時(shí)，啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)，關(guān)閉增壓風(fēng)機(jī)旁路，此時(shí)，鍋爐負(fù)荷即為增壓風(fēng)機(jī)不啟動(dòng)允許的最大鍋爐負(fù)荷Pmax，引風(fēng)機(jī)電流即為增壓風(fēng)機(jī)不啟動(dòng)時(shí)最大允許電流Imax。這4個(gè)電廠改造前后不同負(fù)荷下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2，由于每個(gè)電廠的2臺(tái)機(jī)組的容量、引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)等均相同，表中僅列出每個(gè)電廠具有代表性的1臺(tái)引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

表2改造前、后不同負(fù)荷下引風(fēng)機(jī)及增壓風(fēng)機(jī)的電流

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，改造后增壓風(fēng)機(jī)不啟動(dòng)時(shí)，北海電廠2x300 MW機(jī)組鍋爐負(fù)荷最大，達(dá)到額定負(fù)荷，說明其引風(fēng)機(jī)裕量設(shè)計(jì)較大;貴港電廠2x600 MW機(jī)組鍋爐負(fù)荷最小，約為455MW，相當(dāng)其鍋爐75%MBCR負(fù)荷;所有電廠達(dá)到最大鍋爐負(fù)荷Pmax二時(shí)，引風(fēng)機(jī)電流未超過額定值，但引風(fēng)機(jī)的全壓不足。引風(fēng)機(jī)全壓不足的原因主要是這些電廠現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地小，增壓風(fēng)機(jī)旁路改造時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)旁路煙道均需要增設(shè)2個(gè)90°的彎頭，加上增設(shè)的煙氣檔板門，脫硫系統(tǒng)的阻力相應(yīng)增加了約600Pa。從表2數(shù)據(jù)可知，4個(gè)電廠在75%鍋爐負(fù)荷時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)均不需要啟動(dòng)，說明這4個(gè)電廠增設(shè)增壓風(fēng)機(jī)旁路的改造取得成功。