600MW火力发电厂湿法烟气脱硫系统增压风机的技术经济比较

　　环境保护是我国的基本国策。随着国民经济的发展与国民环保意识的提高，人们对大气质量的要求越来越高。火力发电厂作为S2的主要排放源，面临的环保压力越来越大。目前世界上采用多的烟气脱硫技术主要有3种，即干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫。湿法脱硫具有脱硫效率高、运行稳定可靠及没有二次污染等优点。在发达国家，90以上的烟气脱硫采用湿法脱硫技术，国内电厂的烟气脱硫工程绝大部分也采用此种技术。在湿法脱硫系统中，一般情况下都要使用增压风机，而增压风机电力工程经济bookmark6的耗电量在火电厂厂用电电量中占较大比例，因此增压风机的选择对于火电厂的节能降耗是非常重要的。

　　湿法烟气脱硫系统（FGD）中，增压风机一般采用轴流风机或者离心风机。由于特性原因，离心风机不适用于600MW火力发电厂湿法烟气脱硫系统。

　　因此，600MW火力发电厂湿法烟气脱硫系统通常采用增压轴流风机。增压风机的常规配置方案是一台动叶可调轴流风机（以下简称动调风机）或者是一台或两台静叶可调轴流风机（以下简称静调风机）。

　　下文将对这两种类型的增压风机进行技术经济比较。

　　1动调风机与静调风机的技术比较1.1风机的特性比较从调节方式、风机效率、运行成本、初始投资、设备体积和维护工作要求对动调风机、静调风机的特性进行比较，具体情况如表1.从表1可以看出，动调风机的优点是调节灵活性和准确性高、效率较高、运行成本较低；静调风机的优点是结构简单、维护成本低。

　　静调风机的控制是通过调节布置在入口锥上的一组导叶的角度来进行。导叶通过一个执行结构进行机械控制。由于这一设计的本身特点，配套的执行结构相对较大，因此这一设计的调节时间和响应时间也相应较慢。

　　当配置有两台风机且工况点低于50时，有可能是单台风机运行。如果风机是按60工况点设计的，在工况点高于50的时候其效率要低于下文所采用的数据。同样，带有烟气湿法脱硫系统的电厂通常不会在工况点很低的负荷下长期运行。由于受SO2排放的限制，带有FGD的电厂将得到优先运行的优惠。这将表明如果电厂配置的是双台静调风机作为增压风机，那经常是双台同时运行。

　　动调风机的控制是通过一个由小型执行机构控制的液压缸进行的。同混流风机相比，其响应和调节时间要短得多。总体来讲，动调风机可以更方便、更地进行调节，这一特点往往在进行风机选择时被疏忽。由于在配置一台风机的情况下需要的调节范围更大，动调风机在较大范围内更稳定的调节性能尤显其优越性。在通常情况下动调风机可以在1045锅炉连续大负荷的工况点稳定运行，而静调风机无法在这样低的工况点运行，且在低负荷工况下其效率的差异也增加。

　　表1动叶可调轴流风机与静叶可调轴流风机的特性比较表序号比较项目动叶可调轴流风机静叶可调轴流风机1调节方式风机的动叶部分采用液压调节，风机的调节灵活性和准确性高风机的静叶部分可调，无液压系统，风机的调节灵活性和准确性不如动调风机2风机效率锅炉高负荷区域效率略高于静调风机，低负荷区效率高于静调风机锅炉高负荷区域与动调风机效率相近，低负荷区效率低于动调风机3运行成本效率高，经济性好。特别在锅炉低负荷下，效率优于静调风机。长期运行，节约大量用电成本。锅炉高负荷区域比动调风机运行费用略高，锅炉低负荷区运行费用高于动调风机。4初始投资风机本体成本较高，电机成本略低于静调风机一台风机本体成本较低，约为动调风机的1/23/3如采用两台风机则成本和动调风机相近5设备体积尺寸相对较小尺寸相对较大6维护工作要求结构复杂，维护工作量大，技术要求高结构简单，维护工作量小，技术要求不高动调风机和静调风机的典型特性曲线见、2.从可以看出，动调风机的等效线近似为一椭圆，此种风机高效区位置适中且面积大，可调范围宽。因此，风机可以使锅炉设计点和与锅炉大连续工作点都落在高效率区内，这是静调风机所不及的。从可以看出，静调风机的高效区靠近上部导叶大开度位置，要使锅炉设计点和与锅炉大连续工作点都落在高效率区内是很难的。同动调风机相比，静调风机变工况运行效率下降快，平均运行效率低，且风机在低负荷时不稳定区域非常大。

　　电力工程经济bookmark7电力技术经济1.2风机运行可靠性比较一般认为，两台风机的可靠性比一台风机高，因为即使在一台风机发生故障时，另外一台风机仍可运行在50的工况点下。分析计算后发现实际情况并非如此。如果每台风机的可靠性都是99.00，根据不同的工况，单台风机和双台风机的运行可靠性分别如下：400工况点单台风机的可靠性：99，双台风机的可靠性：99>99=98 0-50工况点单台风机的可靠性：99，双所以，在0-0工况点下，双台风机的可靠性高于单台风机。然而，双台风机在50-00工况点下的可靠性要低。由于一般容量达600MW的火电厂多数情况下会在50以上的工况点运行，因此，采用单台风机，可靠性要更高。

　　无论单台风机系统还是两台风机系统，当风机发生故障时，都需要采取快速的措施以避免停炉。

　　对于单台风机系统，如增压风机故障，应启动旁路FGD系统。对于两台风机系统，如果单台风机故障，至少在一定时间内需要启动旁路FGD系统，因为很难在短时间内将锅炉负荷降低到50工况点以下。

　　但是，由于动调风机的结构型式比静调风机复杂一些，因此，动调风机出现故障的可能性比静调风机的可能性要稍微大一些。就50-00工况点的可靠性而言，动调风机和单台静调风机要优于两台静调风机。

　　通常情况下，每台锅炉只配置一套脱硫系统，也就是说只有一台吸收塔。为保证FGD系统的效率，进入吸收塔的烟气是否稳定十分关键。在配置两台静调风机的情况下，两台风机所通过的气流总会存在压力、流量和温度上的差异，这就意味着，送入吸收塔的气流，在合二为一后，变得不那么稳定。这将降低FGD系统的效率，并增加运行风险。对于配置单台风机的系统，进入吸收塔的气流为单一气流，气流要稳定得多。

　　1.3风机的设计选型从设计的角度考虑，因增压风机的压升较低，相对于动调风机而言，静调风机必须选择较低的转速。由于这两种风机机械设计上有很大的区别，造成静调风机的尺寸较大；而如果使用两台静调风机，则需要两个基础、两套出入口管道、两套挡板、两套电机开关柜等。在某些情况下，由于空间的限制，配套和安装两套静调风机无法实现。而如果使用一台静调风机，则风机的尺寸大大增加，在很多情况下这也是无法设计的。如果需要缩小静调风机的尺寸，则需要采用变频器或液力耦合器等调速装置，大大增加了风机的成本。

　　从设计和选型角度来看，增压风机如采用静调风机则要比动调风机的难度大一些。

　　2动调风机与静调风机的经济性比较2.1初始投资典型的600MW火力电厂FGD增压动调风机和单台静调风机的投资成本比较见表2.目前国内生产600MW火电厂FGD使用的动调风机或单台静调风项目动叶可调轴流风机（方案一）单台静叶可调轴流风机（方案二）两台静叶可调轴流风机（方案三）风机本体电机基础及其他附件备品备件及专用工具总计表2动叶可调轴流风机和静叶可调轴流风机初始投资对比表李燕青：600MW火力发电厂湿法烟气脱硫系统增压风机的技术经济比较电力工程经济bookmark9机的经验相对较少，数据相对缺乏。因此，表2动调风机和单台静调风机的价格组成是按进口转子为基础计算的，两台静调风机的价格是以国产转子为基础计算的。

　　由表2可以看出，动调风机的初始投资高于单台静调风机约65万元/台。如采用两台静调风机，并采用进口转子，则选择两台静调风机方案的初始投资将较高。

　　2.2风机的运行成本为便于计算，简化处理，本文仅以不同方案风机的用电量作为运行成本比较项目。根据某电厂的600MW火电机组运行模式及增压风机的数据可计算出动调风机和静调风机的年运行成本，如表3.从表3可以看出，动调风机的年用电量少于静调风机。由于两台静调风机的情况与单台静调风机的情况相似，本文就不对方案三做比较了。

　　2.3风机维护的比较动调风机需对轮毂中的调节部件、液压系统和主轴承进行维护，而静调风机需维护的主要部件是入口导叶和主轴承。与动调风机相比，静调风机维护工作量小。

　　由于受电厂运行水平的限制，烟气的含尘量往往达不到设计要求。如果烟气的含尘量超过设计值，则风机的叶片磨损将较为严重，一定时间内的磨损量会超出设计值，而增压风机的工作稳定性与叶片的线型关系密切，一旦叶片磨损超标，风机将变得不稳定，因此需要按期更换风机叶片。静调风机的叶片是直接焊接在轮毂上的，因此更换叶片并不容易，而动调风机的叶片是用螺栓连接在轮毂上的，现场就可以方便地更换。随着运行条件的日益改善和风机设计的进一步优化，现今的动调风机的维护成本应与静调风机基本相似，一般来说，动调风机维护费用比静调风机多10万元/年。

　　2.4风机的经济比较由于不同选型的增压风机达到的目的基本相同，因此对方案一、二采用费用现值比较法进行经济比较。两个方案的费用现值表达式为：厂基准收益率，n为设备设计使用寿命。

　　一般火电厂的基准收益率为8，设计使用寿命为30年。假设风机的用电量不能卖到网上，成本约为0.25元/（kW，h），根据表3可以计算出动调风机和静调风机的年运行成本分别为299.986万元和357.894万元。同时根据测算，动调风机维护费用比静调风机每年多10万元。将这些数据带入上式得：PC动调风m　　3结语表3动叶可调轴流风机和单台静叶可调轴流风机运行成本对比表锅炉负荷年利用小时数/h动叶可调轴流风机单台静叶可调轴流风机轴功率/kW耗电量/kW*h轴功率/kW耗电量/kW*h100负荷6403166202624032362通过上文的比较，可以得出以下结论：电力工程经济bookmark10静调风机在低负荷点上效率很低，且不稳定区域非常大，运行可能不稳定。动调风机处于较高效率的工况范围比静调风机要大很多，并且能在低负荷点上保持稳定运行。

　　动调风机对工作环境的要求比静调风机严格，但随着运行条件的改进和设计的优化，由于环境引起的动调风机与静调风机的维护工作量相差不大。

　　动调风机的初始投资比静调风机高，但运行费用比静调风机低。

　　动调风机及静调风机在可靠性方面相差不大，动调风机维护较为复杂，其维护费用比静调风机大。

　　根据某火电厂FGD增加风机典型配置的技术经济比较，动调风机方案优于静调风机方案。

　　综上所述，600MW的机组从运行经济性角度出发，湿法烟气脱硫系统增压风机在设计时好考虑采用动调风机。只有在燃料灰份大而除尘效果又不理想时才考虑采用静调风机。