另外,电厂目前600MW及以下容量的火力发电机组,基本上是一台锅炉配一台脱硫增压风机和两台引风机。由于环保要求提升,新建机组不允许设脱硫系统的旁路烟道,原有的脱硫系统旁路烟道也需封闭。这样,如果增压风机出现故障需停运检修,整个发电机组将被迫停运。为提高发电机组运行的安全可靠性和经济性,近年来取消增压风机而用引风机直接克服脱硫系统阻力的设计(习惯称为二合一引风机)受到电厂亲睐。因为使用“二合一”机组,如一台引风机故障停运,机组还可带60%左右负荷运行,不至停运整个发电机组,提高了机组运行安全性、也减少了发电量损失;“二合一”后少了一台增压风机,可以降低电厂的设备维护工作量,同时大型转动设备数目的减少,故障点减少,势必会提升机组运行的安全可靠性;“二合一”取消增压风机后,可简化引风机出口到脱硫系统进口的烟道布置,降低烟道阻力,从而获得节能效果;另外由于选型设计原因,引、增压风机往往存在与系统不匹配问题,“二合一”改造时可根据试验数据选取与系统匹配的高效引风机,提高风机的实际运行效率。因而风机运行经济性得到提高。
“二合一”后的引风机压力需提升到8kPa以上,现在各电站风机厂家主要采用双级动叶调节轴流风机来满足此需求。如能采用单级叶轮将更受欢迎,这就需要开发压力系数更高比转速更低的单级轴流风机。下面简要分析一些研究多种改变现有风机性能的技术措施和方法。
1、研究对现有风机进行局部改造就能满足压力提升要求的改造技术
从前面分析知,由于环保要求的提升,对电站风机而言,主要需增加风机的压力。但由于存在选型设计参数往往偏大的问题,绝大多数在运风机均有或多或少的压力裕量。有的机组在增设脱硝系统或除尘器改造时,发现原风机压力相差不大,甚至原风机就能满足正常运行要求,只是无裕量或裕量偏小。为此,除重新进行选型设计,更换成新型风机的措施外,仅对风机进行局部改造就能满足压力提升要求,这是电厂最需要和最欢迎的。例如:不改变风机直径只更换叶片即可满足风机压力提升1 200Pa的新风机;提高转速加风机叶轮改造满足风机压力提升要求的新风机。
对于动叶调节轴流式风机,采用减少一半叶片数也是一种好办法。西安热工研究院有限公司与上海鼓风机有限公司合作,曾为某电厂600MW机组的脱硫增压风机进行过这种改造,取得非常好的效果。但需风机生产厂家通过试验得到半叶片数(含不同使用叶型)的风机性能曲线,才可应用。
对于双级动叶调节轴流式风机,可否采用两级压升不相同的叶轮(如叶型的变化、叶片数量的变化、叶片角度调节范围即安装角的变化等),以便采取只改一级叶轮的办法来满足压升要求。
总之,研究更加简便及多种通过局部改造改变现有风机性能的技术措施和方法是电站风机行业应研究的问题。
2、 研究加密风机系列产品的可行措施和设计方法
正如前述,目前电站风机节能的空间已很小,因而节能改造的难度高。以往通过改造,将风机实际运行效率提高10个甚至20个百分点以上的风机不少,而现在电厂可接受提高5个百分点,厂用电率可降低0.03个百分点以上的小风机改造方案,这就要求进行精细化设计。现有风机型谱已不能满足此要求,往往有了设计参数选不上理想的节能风机型号。从节约点滴能量观点出发,要求风机型号的系列越密越好,但实际生产做不到,模具、胎具太多,生产成本高,节能的经济代价太高。因而研究在不改变模具、胎具条件下改变风机性能,但效率基本不变的风机变形设计是电站风机行业应探索的问题。例如:通过改变轴流风机叶片高度(切叶顶、或切叶根)而改变轮毂比的新风机。
3、研究适应变转速调节特别是变频调节的风机
近年来,为提高电站风机运行的经济性,较广泛地采用了变转速调节。尤其是随着高压变频器技术的不断进步和完善,其可靠性已显著提高,且价格也有较大幅度降低。因此,采用或改用变频调速的电站风机越来越多,取得了显著的节电效果。但随之出现了一些较严重的运行安全问题,如低转速下发生失速、断叶片及断轴等。某电厂静叶调节轴流式风机改变频调节后,由于转子叶片产生裂纹,每运行2个多月就需更换叶轮。
变转速调节引起风道振动和叶轮失效,是因为在某些运行转速下发生了共振。有的电厂采取了加拉筋的办法,但降低了运行效率。变频调速风机出现断轴的原因是发生了轴系扭振。
目前风机制造厂未提供所生产风机的共振频率,电厂在运行中如何发现共振频率成为难题。因此,研究适应变转速调节特别是变频调节的风机十分必要。
4、提高电站风机的设计和制造质量
电站风机运行的可靠性直接关系到火电厂运行的安全可靠和经济性,目前我国电站风机运行的故障率还不能令人满意,时有故障发生,异常振动发生的机率高;调节机构问题较多;风机性能达不到设计要求(有的风机实际运行效率比性能曲线效率低10个百分点以上,调节叶片开度相差10°以上),因失速区域扩大而在运行中时有失速“抢风”现象发生。这些都与设计不够完善、制造工艺水平控制不严有关。
进一步提高我国电站风机的设计和制造质量,是我国风机行业的永恒课题。希望风机制造企业能认真对待,切实提高产品质量。
5、加大科研投入,开发出有自主知识产权的电站风机
目前我国在运和制造的大型电站风机几乎均由国外生产或买进生产许可证来生产的风机,这与我国火力发电技术和装机容量处于世界前列且还在高速发展很不相称,也与我国风机行业的研发能力很不相称。我国风机制造厂家众多,从事风机理论研究、试验和产品开发的大专院校和研究院所不少,理论水平不低,并且有组织产、学、研相结合来开发风机产品的经验。由风机行业组织,各生产厂家加大科研投入,研制出适应我国火力发电发展需要的、具有自主知识产权的、技术领先的大型电站风机系列产品是当前摆在我国风机行业的一个重要课题,也是我国电力行业的迫切需要。
总言之,由于新排放标准的实施对排放要求更加严格,使电站风机运行的压力提升很多,效率也要提高,还要提高运行的安全可靠性,急需开发具有独立自主知识产权,满足这种新要求的电站风机,这是我国风机行业和电力行业的迫切需要,也是我们应该共同努力完成的一项光荣任务。