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摘要：小汽机驱动引风机运行，可有效降低厂用电，进一步优化小汽机做功能力，有效提高电厂经济效益。采用单列引风机，可简化烟道系统及相应的控制系统，杜绝双列风机抢风、运行不均衡而带来的安全及效率下降问题，并且降低日常维护成本。针对宁夏某660MW超超临界机组单列小汽机驱动轴流式引风机方案进行技术及选型可行性比较，从而提供满足用户要求的安全、高效的风机方案。
关键词：小汽机；单配置；KSE装置；取消增压风机；失速；效率
一、采用小汽机驱动引增不合并时单列静调引风机的技术可行性
目前国内600MW及以上机组引风机多采用双列配置，但近年来，国内风机的技术设计、制作水平等有很大提高，且积累的实际运行经验也在增多。这为采用单列风机提供了可行性。采用单列引风机，可简化烟道系统及相应的控制系统，杜绝双列风机由于抢风、运行不均衡而带来的安全及效率下降问题，布置上简洁，投入设备少，日常检修及维护工作量减少。但660MW机组采用单列布置，引风机入口流量很大，风机轴功率大，且选择引风机驱动设备额定功率时需要在TB工况轴功率基础上考虑一定系数，若采用电动机驱动引风机运行，则电动机额定功率很大。为减小厂用电率，有效提高机组效率从而降低厂用电，在业界对小汽机驱动大功率辅机设备（若大机组给水泵等）取得共识的基础上，宁夏某660MW超超临界机组采用小汽机驱动引风机运行。
由于宁夏海拔较高，且电厂煤质稍稍较差，风机入口流量较大，且机组同步建设烟气脱硝、除尘、脱硫及超低排放设施，因此，整个风烟系统压力较高。用户在初次设计时，要求引风机与脱硫增压风机分别设置，采用单列小汽机驱动静调风机的方案。
引风机设计参数详见表1-1。
表1-1
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静调风机叶轮尺寸为4.5米，TB工况转速为610r/min，叶轮线速度为143.7m/s，经过轴系校核，现有设计中的风机常规中间轴、联轴器、叶轮、主轴承装配等均满足强度及刚度设计要求，且静调风机采用小汽机调速，可有效提中低负荷效率，其中85%THA工况全压效率为87.5%，30%BMCR工况全压效率为65.7%。风机在50%THA工况及以上负荷运行时，将可调前导叶开度开至0°及以上，利用小汽机进行转速调节，若风机在30%BMCR及以下工况运行时，调节入口导叶至设计值，且调节小汽机进气量进行转速调节出力以达到安全运行条件下的最优效率。
二、75%THA及以下工况停运增压风机方案
为响应国家节能降耗的号召，用户强烈要求引增不合并小汽机驱动汽动引风机在75%THA及以下工况时停运增压风机走旁路以达到节能降耗。西北设计院提供的75%THA及以下取消增压风机时风机设计参数如表2-1。
表2-1
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汽动引风机预留了防喘振KSE装置,主要功能是当风机的运行工况点进入喘振区风机仍然能稳定地运行。风机在小流量和较高压力的条件下运行时，叶轮外径的一部分或整个进口截面将出现失速。由于失速而产生的切向气流（漩涡）存在，气流开始反向流动，该风机的KSE装置中的导叶迫使反向气流整流后重新转入主气流，从而消除了切向分气流。在叶轮入口处气流平稳，风机将能够稳定运行。通常情况下，KSE装置不起任何作用。根据计算75%THA、50%THA、30%BMCR工况比压能分别为8566J/kg、6277J/kg、4445J/kg。若不将预留的防失速装置KSE打开，即KSE装置不起作用，则可知三个工况在未打开KSE装置的风机性能曲线中均在红色失速线左边区域，即失速区域，说明风机在这三个工况下运行不安全，风机引发失速，且极易引发喘振。若将预留的KSE装置打开，即在一定程度上扩大风机安全运行区域。因此，虽然75%THA及50%THA工况在红色失速线左边区域（即失速区域），但30%BMCR工况在失速线下方运行，且离失速线远，因此，将KSE装置打开后，30%BMCR及以下工况下可取消增压风机，由引风机来克服脱硫系统阻力。但打开KSE装置后，风机效率相对于未打开KSE装置时总体降低2%左右，且风机最大出力略有降低。而风机在30%BMCR工况运行时间一般比较短，且30%BMCR风机理论效率也不高（小于50%），而风机常规运行在THA、75%THA、50%THA工况，若风机效率降低2%左右，那么总体来说，风机的节能效果明显降低，不建议推荐此方案。
三、小汽机驱动引增合一时静调及动调引风机方案
若采用引增合一方案，即不设置增压风机，当采用小汽机调速静调风机方案时，相对于有增压风机时的汽动引风机方案，引风机叶轮尺寸更小，为4.2米，但是TB工况转速提高，为780r/min，叶轮线速度为171.5m/s，线速度比较高，经过轴系校核，风机叶轮材质需要采用进口高强度钢，且中联轴、联轴器、主轴承箱等均需要采用加强型号，但风机整体还是满足现场运行要求。风机各个工况转速、效率及轴功率等数据如表3-1所示：
表3-1
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若采用引增合一方案，即不设置增压风机，当采用小汽机定速动调风机方案时（即风机在定转速745r/min运行），风机各个工况转速、效率及轴功率等数据如表3-2所示：
表3-2
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将引增合并时小汽机调速静调引风机与小汽机定速动调风机进行数据对比，如表3-3所示：
表3-3
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从表3-3中效率差以及轴功率差来看，小汽机定速动调方案节能效果明显高于小汽机调速静调方案。
对于动调风机调速问题：
首先，动调风机高效区宽，且与风机系统阻力曲线的吻合度高，调速性能较好，低负荷效率较高，在定速运行时的总体节能效果不错（详见表3-2），即使采用调速方案，低负荷时效率提高并不像静调风机那样明显；其次，动调风机与静调风机相比，叶片窄而长，其固有频率不能做到静调风机那么高，临界转速偏低，在调速过程中需要避开的运行频率可能相对密集，而且这些转速值会受到设计、制造、安装及调试等因素影响，是不能通过理论计算在运行前得到准确值的。而需要强调的是动调风机对振动非常敏感，一旦失速发生振动，极易出现叶片断裂、液压调节系统损坏、转动部件损坏等恶性事故。
四、结论
对于宁夏某660MW机组采用单配置汽动引风机方案是可行的，无论是采用小汽机静调方案还是小汽机动调方案，从节能效果方面且考虑风机安全运行、调节相对简单因素，推荐采用小汽机驱动定速动调风机方案。
参考文献
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