1000_MW机组引风机汽...双驱改造项目技术经济性分析_吴志祥

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59节能技术与应用NO.012023节能ENERGYCONSERVATION1000MW机组引风机汽电双驱改造项目技术经济性分析12吴志祥童敏（1.国能神皖安庆发电有限责任公司，安徽安庆246000；2.国能神皖池州发电有限责任公司，安徽池州247103）摘要：以江苏某电厂1030MW机组为研究对象，分析1000MW机组引风机汽电双驱改造项目的技术经济性。结果显示：与背压式汽动引风机方案相比，采用汽电双驱引风机方案的投资增加899万，但每年可增加收益768万，银行贷款利率按照5%计算，约6.25年收回投资，投资回收期小于10年，项目可行，汽电双驱引风机方案技术经济性优于背压式汽动引风机方案。关键词：汽电双驱引风机方案；背压式汽动引风机方案；技术经济性中图分类号：TM726文献标识码：B文章编号：1004-7948（2023）01-0059-05doi：10.3969/j.issn.1004-7948.2023.01.016Economicanalysisofsteamelectricdoubledrivereconstructionprojectofinduceddraftfanof1000MWunitWUZhi-xiangTONGMinAbstract：Takingthe1030MWunitofapowerplantinJiangsuastheresearchobject,thetechnicaleconomyofthesteamelectricdoubledrivereconstructionprojectoftheinduceddraftfanof1000MWunit.Theresultshowthatcomparedwiththebackpressuresteamdriveninduceddraftfanscheme,theinvestmentintheuseofsteamelectricdoubledriveinduceddraftfanschemeincreasesby8.99million,buttheannualincomecanbeincreasedby7.68million.Calculatedatthebankloaninterestrateof5%,theinvestmentwillberecoveredinabout6.25years,andtheinvestmentrecoveryperiodislessthan10years.Theprojectisfeasible.Thetechnicaleconomyofsteamelectricdoubledriveinduceddraftfanschemeisbetterthanthatofbackpressuresteamdriveninduceddraftfanscheme.Keywords:steamelectricdoubledriveinduceddraftfanscheme;backpressuresteamdriveninduceddraftfanscheme;technicalandeconomic引言表1　锅炉BMCR工况的主要参数江苏某电厂一期2×1030MW机组分别在2009年、项目设计煤种校核煤种#2010年通过168h试运行。对1机组的电动引风机和电动过热蒸汽流量/(t/h)31003100增压风机进行改造，合并引风机和增压风机。引风机的过热蒸汽压力（表压）/MPa27.4627.46能耗较高，合并引风机与增压风机时，常规电机驱动引过热蒸汽温度/℃605605风机方式下的厂用电率较高，且机组部分负荷工况下的再热蒸汽流量/(t/h)25682568[1]风机效率较低。张晓玲等采用小汽轮机驱动方案，实现再热器进口压力（表压）/MPa6.216.21了类似给水泵汽轮机模式的调节运行方式，提高了部分再热器出口压力（表压）/MPa6.016.01负荷下引风机效率，节约了厂用电。拟进行引风机驱动再热器进口温度/℃372.8372.8改造项目，探究引风机驱动改造项目的最优方案，分析再热器出口温度/℃603603项目的技术经济性。省煤器入口温度/℃2982981　设备概括锅炉排烟温度（修正后）/℃1231321.1　主机概括锅炉保证效率（LHV）BRL工况/%94.0—锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的超超临界锅炉不投油最低稳定负荷/%BMCR30303锅炉。锅炉BMCR工况的主要参数如表1所示。NOx排放量/(mg/m)300300作者简介：吴志祥（1978—），男，硕士，高级工程师，研究方向为电厂设备管理与科技创新。收稿日期：2022-06-20引用本文：吴志祥，童敏.1000MW机组引风机汽电双驱改造项目技术经济性分析［J］.节能，2023，42（1）：59-63.

1节能技术与应用60节能ENERGYCONSERVATIONNO.012023采用上海汽轮机有限公司生产的超超临界、一次再表5　机组各工况的运行小时数分布/h热、凝汽式、单轴、四缸四排汽的N1030-26.25/600/600工况年运行小时数汽轮机。汽轮机主要参数如表2所示。THA1050表2　汽轮机主要参数75%THA5000项目数值50%THA1000TRL工况功率/MW1030（2）引风机现状。TRL工况主蒸汽压力（绝对压力）/MPa26.25电力行业引风机的传统驱动方式为电动机驱动，技TRL工况主蒸汽温度/℃600[2]术成熟可靠。江苏某电厂目前使用电动引风机，部分负TRL工况高温再热蒸汽压力（绝对压力）/MPa5.582[2]荷下效率更低，厂用电率更高，运行经济性较差。TRL工况高温再热蒸汽温度/℃6002.2　方案一平均排汽背压（绝对压力）/kPa4.72台背压式小汽轮机驱动静叶可调引风机，加1台启保证热耗率/(kJ/kWh)7318动用电动引风机（以下简称“背压式汽动引风机方案”）。2.2.1　技术简介1.2　辅机概况合并引风机与脱硫增压风机后，常规电机驱动引风原引风机、原增压风机技术参数如表3、表4所示。[3]机厂用电率较高。如果采用汽动引风机，可以提高低负表3　原引风机技术参数[2]荷工况时引风机的效率，获得良好的收益。驱动引风机BMCR工况的小汽轮机的排汽流向主机回热系统和对外供热系统。项目TB工况设计煤种校核煤种浙江北仑电厂等多家电厂采用了背压式汽动引风机风机入口体积流量/(m3/s)753.7633.6659.5[2]方案进行改造，并已成功投产。风机入口质量流量/(kg/s)677.60584.12596.12背压式汽动引风机方案中，如果将小汽轮机的排汽风机入口温度/℃129119128与抽汽接入热力循环，排挤了部分过热度较高的主机抽[4]入口烟气密度/(kg/m3)0.89900.92190.9039汽，提高了机组整体热效率。回热背压式小汽轮机驱动风机入口全压/Pa-6644-5150-5180设备技术的典型流程如图1所示。风机入口静压/Pa-6967.6-5385-5429风机出口全压/Pa668.7600.0620.0风机出口静压/Pa345.1365.0371.0风机全压升/Pa7312.75750.05800.0风机静压升/Pa7312.75750.05800.0风机出口风温/℃138.5126.1135.3风机附件损失已包含在全压效率内风机全压效率/%87.086.486.8风机轴功率/kW623041724359风机转速/(r/min)590590590图1　回热背压式小汽轮机驱动设备技术的典型流程表4　原增压风机技术参数汽动引风机供热方案的小汽机汽源选择应保证机组在一定的负荷范围内，调节小汽机排汽参数，能够满足项目TB工况BMCR工况3供热要求，汽源可以选择冷段、热段、锅炉一级再热器流量/(m/h)17.780×10516.162×105出口蒸汽等。全压升/Pa30002350小汽机排汽可以回到主机的回热系统，或直接排至进口温度/℃138128供热分汽缸，利用原有热网供热。2　改造方案拟定2.2.2　技术特点[5]2.1　机组现状（1）大幅降低厂用电率。（1）机组运行现状。（2）方便地实现转引风机速调节，提高了不同负荷[5]根据江苏某电厂提供的近三年的机组运行数据，机下引风机效率。组负荷较稳定，设备利用小时数较高。机组各工况的运2.2.3　技术方案行小时数分布如表5所示。背压式汽动引风机供热方案已被应用于很多工程。

261节能技术与应用NO.012023节能ENERGYCONSERVATION如北仑三期2×1000MW工程、泰州一期2×1000MW启动时，异步电机直接带动引风机工作，小汽机和工程、南通三期2×1000MW工程等，背压式汽动引风异步电机经离合器分离。小汽机升到离合器设定转速后，机供热方案比较成熟。离合器自动使小汽机与异步电机啮合，由小汽机带动异[7]背压式汽动引风机设备系统按轴系布置依次为背压步电机和引风机运行，异步电机转为发电机运行模式。式汽轮机（变转速）、定速比齿轮箱、引风机。背压式汽汽电双驱小汽机选型方案（排汽回热）如表6所示。动引风机方案如图2所示。表6　汽电双驱小汽机选型方案（排汽回热）项目TBBMCRTHA75%THA50%THA冷再压力/MPa5.495.495.133.872.52冷再温度/℃482482482482475冷再流量/(t/h)89.089.084.364.438.1背压/MPa0.280.280.260.200.14风机转速/(r/min)745745745745745风机功率/kW104067971615137102404异步电机功率/kW19004140498042703350图2　背压式汽动引风机方案抽汽压力/MPa2.612.612.401.70—2.3　方案二抽汽温度/℃385.5385.5384.4374.6—2台汽电双驱小汽轮机驱动动叶可调引风机（简称抽汽流量/(t/h)20202020—“汽电双驱引风机方案”）。汽机转速/(r/min)560056005600560056002.3.1　技术简介内效率/%85.385.385.385.285.2汽动引风机实际运行中，小汽机存在效率偏低的问机械损失/kW120120120120120题，考虑汽电双驱引风机方案，利用背压式小机驱动引减速箱损失/kW260260240220180风机及异步电机，将背压式小机排汽引入主机回热系统排汽温度/℃154.0154.0154.3157.9161.5或对外供热系统，采用异步电机调节轴功率替代小机进排汽焓/(kJ/kg)27712771277327852797汽调门节流调节。因此，小机无节流损失，方案提高了小汽轮机总功率/kW12950129501204088006430小机的低负荷工况运行效率。启动阶段，异步电机为电动机型式，简化了引风机启动条件，取消了小机启动汽根据哈尔滨锅炉厂的意见，确认锅炉一级再热器出源；汽动、电动互为备用，也可同时使用，可靠性高[2,6]。口抽汽量小于180t/h时（BMCR工况），机组可以安全稳定运行。小汽轮机最大功率为12950kW，考虑适当的余2.3.2　技术方案量，小汽机容量确定约14000kW。考虑到江苏某电厂现有供热要求，使用抽背式小机，受到小汽轮机本体结构和控制的限制，无法设计为小机抽汽连接至对外供热系统，小机排汽回至主机的六调整式抽汽，抽汽压力随机组负荷的变化而变化，抽管道。一台小机抽汽流量为20t/h，一台机组两台小机65%THA工况以下，供热改由其他汽源提供。的抽汽流量共40t/h。极端情况下存在完全使用异步电机驱动引风机的可汽电双驱引风机设备系统按轴系布置依次为小汽机、能，考虑厂用电系统现有负载产生的限制，异步电机功率可离合式定速比齿轮箱、电动/发电机（异步）、引风按照7100kW考虑。保证在小汽轮机脱开的情况下，异步[6]机。汽电双驱引风机方案如图3所示。[8]电机能够在100%THA及以下工况独立驱动引风机。小汽轮机排汽数据（两台小机，排汽回热）如表7所示。表7　小汽轮机排汽数据（两台小机，排汽回热）项目TBBMCRTHA75%THA50%THA排汽流量/(t/h)138.0138.0128.688.876.2排汽压力/MPa0.280.280.260.200.14排汽温度/℃156.8156.8156.6160.0163.3六抽流量/(t/h)1481481339358六抽压力/MPa0.250.250.240.180.13图3　汽电双驱引风机方案六抽温度/℃185185187193199

3节能技术与应用62节能ENERGYCONSERVATIONNO.012023由表7可知，低负荷工况下，排汽流量略微大于六抽汽流量，回热系统可以消纳汽电双驱动小汽机的排汽。蒸汽流量，但可以通过设置溢流管道，将多余的排汽排至3　两种方案对比七抽管道或疏水扩容器；其余工况排汽流量均小于六抽蒸两种方案比较结果如表8所示。表8　两种方案比较结果方案推荐风机类型可行性经济性厂用电率运行灵活性供热可靠性背压式（回热）+双减供热（现有）静叶可调轴流风机可行较好一般一般一般汽电双驱（回热）+抽汽/双减供热（现有）动叶可调轴流风机可行最好最低较好较好由表8可知，汽电双驱（回热）+抽汽/双减供热方案4　技术经济性分析技术的运行方式灵活、经济性好，供热可靠，建议作为4.1　热经济性分析本工程的推荐方案。两个方案的效率对比如表9所示。表9　两个方案的效率对比方案项目TBBMCRTHA75%THA50%THA风机全压效率/%84.986.585.786.585.9常规背压式汽动小机内效率/%82.181.879.172.264.6引风机回热方案机械损失/kW12012012010080减速箱损失/kW22020016012080风机全压效率/%87.888.885.375.559.5汽电双驱引风机小机内效率/%84.584.584.684.784.7回热方案机械损失/kW120120120120120减速箱损失/kW240240220180150由表9可知，两个方案的机械损失和减速箱损失相时，动叶可调定速风机效率下降，导致汽电双驱引风机差不大，汽电双驱引风机方案机械损失和减速箱损失相方案的综合效率下降。对较大。高负荷运行时，汽电双驱引风机方案的小机内供热按40t/h考虑。两个方案在不同工况下的经济性效率和风机效率优于背压式汽动引风机方案；但低负荷对比如表10所示。表10　两个方案在不同工况下的经济性对比名称电动引风机（引增合一前）背压式汽动引风机排汽回热汽电双驱引风机排汽回热THA工况/%100755010075501007550热耗值/(kJ/kWh)740775357820747476317936758676968018厂用电率/%4.2005.1006.0002.9903.9504.5902.0582.8883.330运行时间/h105050001000105050001000105050001000全年加权发电标煤耗/(g/kWh)276.7280.1282.9全年加权供电标煤耗/(g/kWh)291.2291.2290.9全年发电标煤耗量/t151397015324801547730燃料费/万元123837125351126598燃料费差异/万元基准151427616全年总售电量/×10kWh5197.65262.45320.26售电量差异/×10kWh基准64.9122.6多售电收益/万元基准22644279收益差异/万元基准7501518注：标准煤价格价按817.96元/t计，上网电价按0.349元/kWh计。由表10可知，汽电双驱引风机方案的异步电机发电方案的异步电机发电量较高，但厂用电率显著降低，方量较高，小汽轮机功率显著高于其他两个方案，热耗最案热耗最高，但供电标煤耗最低。高，发电标煤耗最高。厂用电率方面，汽电双驱引风机背压式汽动引风机方案的发电煤耗相对增加量较多，

463节能技术与应用NO.012023节能ENERGYCONSERVATION全年耗煤量增加，厂用电率降低相对较多，全年售电量两种方案的设备成本对比(单台机组)如表11所示。增加，不考虑供热收益的情况下，全年收益750万元。表11　两种方案的设备成本对比（单台机组）汽电双驱动引风机方案的发电煤耗相对增加量最多，背压式汽动汽电双驱全年耗煤量增加，厂用电率降低相对最多，全年售电量增项目引风机方案引风机方案加最多，不考虑供热收益情况下，全年收益1518万元。工程静态投资/万元709579944.2　投资回收期分析每年产生收益/万元7501518背压式汽动引风机方案配置2台50%容量的静叶可银行贷款利率/%5.05.0[9]调变速风机、2台驱动小汽轮机。项目投资回收期/年13.156.25汽电双驱引风机方案配置、2台50%容量的动叶可调#定速风机、2台驱动小汽轮机、2台驱动异步电机、变单位投资按照1机发电功率1×1030MW计算。两[9]压器。种方案的投资估算（单台机组）如表12、表13所示。表12　两种方案的投资收益对比（单台机组）/万元项目背压式汽动引风机回热方案汽电双驱引风机回热方案异步电机基准+100配套电气设备基准+49小汽机（含油站、轴加、齿轮箱等）基准+700小凝汽器（含真空泵、凝结水输送泵等）基准0蒸汽管道及阀门（包含安装）基准0土建费用（小机房、基座等）基准+25热控费用（包含调试）基准+25合计+899表13　两种方案投资与收益对比/万元[8]闫鑫洋“．汽电双驱”系统电机瞬态分析及优化［D］.上海：上海电机学院，2019.项目背压式汽动引风机回热汽电双驱引风机回热[9]杨春，杨德荣，王灵梅，等.660MW火电机组轴流式引风机驱动系统成本基准+899分析［J］.节能技术，2019，37（6）：509-513.收益基准+7685　结语与背压式汽动引风机方案方案相比，汽电双驱引风机方案的投资增加899万，但每年可增加收益768万；按照银行贷款利率按5%计算，约6.25年收回投资，投资回收期小于10年，汽电双驱引风机方案技术经济性优于背压式汽动引风机方案。参考文献[1]张晓玲.1000MW超超临界机组中小汽机驱动引风机的系统配置［J］.广东科技，2010，19（14）：125-126.[2]吕春俊，蔺琪蒙“.汽电双驱”引风机高效供热［J］.科技创新导报，2017，23（3）：110-114.[3]陈瑞克.火力发电厂小汽机驱动锅炉引风机系统设计及分析［D］.重庆：重庆大学，2012.[4]陈建县.回热式背压机驱动引风机的方案设计及工程实践［J］.风机技术，2011，23（5）：54-57.[5]冯庭有.对大容量引风机驱动方式的分析［J］.电站辅机，2010，31（4）：22-25.[6]姚君，蔺琪蒙，施刚夜，等.高效灵活“汽电双驱”引风机技术及工程应用［J］.电力勘测设计，2020，31（4）：11-14，50.[7]李洪森，李小丽，苗青豪，等.汽电双驱高压大容量三相异步电机的研制［J］.防爆电机，2017，52（2）：15-18.