2018-03-12 15:37:39
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超低排放下600MW火电机组双级高转速动叶可调联合风机的研制

完成单位:中国电建集团透平科技有限公司

登记编号:ZSCX-D4-J-2-90      登记年份:2020      登记日期:2020-09-21

项目概况

一、立项背景

加强节能减排,实现低碳发展,是生态文明建设的重要内容,是促进经济提质增效升级的必由之路。“十二五”规划纲要明确提出了单位国内生产总值(GDP)能耗和二氧化碳排放量降低、主要污染物排放总量减少的约束性目标。2015年12月2日召开的国务院常务会议决定,在2020年前,对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造,使所有现役电厂每千瓦时平均煤耗低于310克、新建电厂平均煤耗低于300克,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3,对落后产能和不符合相关强制性标准要求的坚决淘汰、关停,东、中部地区要提前至2017年和2018年达标。

实现超低排放的技术手段有:增设脱硫脱销装置、除尘器进行高频电源改造、加装低低温省煤器、增加除尘器电场等等。这些技术手段可以有效的减少烟气排放物中的NOX、S及粉尘含量,提高锅炉余热利用率,但也会导致烟道系统阻力大幅增高(增加约2000~5000Pa),排烟温度降低到80~90℃。

联合风机有离心式风机、静叶可调轴流风机和动叶可调轴流风机,而动叶可调轴流风机由于风机性能曲线的等效线呈椭圆形,其长轴与管网阻力曲线平行,同时不易进入失速喘振区,运行安全性极高,确保风机在用户系统各调峰负荷下能高效稳定运行。且近年来国内液压、润滑油系统的高速发展,确保了动叶可调轴流风机液压调节系统的稳定运行。故动叶可调轴流风机逐步得到用户认可,并已成为电站联合风机的首选。常规600MW等级火电机组联合引风机一般采用双级低转速动叶可调轴流风机(转速为750rpm),同时因排烟温度一般均为120℃以上,烟气温度在露点以上,烟气不会出现结露而产生强腐蚀,联合风机的结构和材料相对常规,无需考虑腐蚀和叶片卡涉。

所以截止2014年前,为满足超低排放带了的大风压,市面上的600MW火电机组动叶可调联合风机主要为DA33~37,转速为750rpm,现场占地面积大,设备采购成本及后期维护费用相对高,同时也无法解决排烟温度降低到80~90℃带来的腐蚀和叶片卡涉问题,为用户带来隐患。

二、工作原理

双机高转速动叶可调轴流风机由进气室、机壳装配、叶轮、扩压器等组成(见图1),由系统管道流入风机的气流经进气箱改变方向,经集流器收敛加速后流向叶轮,电动机动力通过叶轮叶片对气流作功,叶片的工作角度与叶栅距可无级调节,由此改变风量、风压,满足工况变化需求;流经叶轮后的气流为螺旋运动,经后导叶转为轴向流入扩压器,在扩压器内气体的部分动能转化成静压能,再流至系统满足运行要求,从而完成风机出力的工作过程。



图1 高转速动叶可调轴流风机结构简图

1 电机;2 进气箱;3 机壳前段;4 叶片;5 机壳装配;6 主轴承装配;7 叶轮毂装配; 8扩压器

三、详细的科学技术内容

见主报告:超低排放下600MW火电机组双级高转速动叶可调联合风机研制

四、主要创新点

a、我公司超低排放下600MW火电机组双级高转速动叶可调联合风机转速为1000rpm,叶轮直径一般为3米到3.35米,比常规动叶可调联合引风机型号小3~4个机号,具有压力高、流量大、效率高的特点,达到国际先进水平。

b、在动叶片易磨损区域喷焊镍基碳化钨,叶片其余非防磨区域喷涂耐蚀合金;叶轮毂的外环组件采用SJND防硫酸腐蚀钢,通过采用合理的材质和防磨防腐工艺,满足国内超低排放带来的低温腐蚀要求。

c、动叶片柄部的密封采用:“密封盖+O型圈”+钢密封环+组合密封圈的结构形式,密封装置能有效的阻挡烟气进入叶片轴与轮毂的缝隙中,很好的保护了叶片轴及相关转动部。

d、采用膜盘联轴器,减小了联轴器规格,降低风机制造成本。

我公司研制的超低排放下600MW火电机组双级高转速动叶可调联合风机非常迎合市场需求,目前在国内600MW等级机组的超低排放工程上得大量推广,近几年的市场占有率一直在65%以上,应用前景非常广阔。

五、应用情况及其社会和经济效益

1、应用情况

我公司研制的超低排放下600MW火电机组双级高转速动叶可调联合风机非常迎合超低排放工程的大压力、防腐蚀、防卡涉要求,在国内600MW等级机组的超低排放工程上得大量推广,近几年的市场占有率一直在65%以上,大大提高了企业的经济效益。

华能德州电厂三期5、6号炉超低排放改造工程应用了我公司双级高转速动叶可调联合风机AP2-33/17,2台炉共四台联合风机从2016年投运至今,风机运行稳定,至今未发现风机腐蚀或卡涉问题,气动性能可靠,经济效益显著。

壁丰鹤发电有限责任公司2×600MW机组烟气超洁净排放改造工程联合风机应用了我公司双级高转速动叶可调联合风机AP2-33/21,且本工程为我公司EPC总包工程,4台风机于2016年4月和11月运行至今,启动性能可靠,结构设计合理,风机在风量、风压、效率等相关的各项技术指标均满足业主需求,稳定可靠。

华能广安电厂#5、6号炉超低排放改造工程,原为我公司静叶可调轴流风机AN37,现应用了我公司双级高转速动叶可调联合风机AP2-31/18,风机从2017年初运行至今,风机运行稳定,至今未发现风机腐蚀或卡涉问题,气动性能可靠,经济效益显著,再一次赢得了老客户的认可。

截止2017年12月底,600MW等级双级高转速动叶可调联合风机应用于各火力发电厂的超低排放工程中共计24台,不仅为国家节能减排做出了巨大的贡献,同时也为我公司创造了可观的经济效益,扩展了我公司产品,进一步巩固了我公司在电站风机市场的龙头位置。

2经济效益

经济效益:6794.5 单位:万元人民币

项目总投资额

150

回收期(年)

3.44

栏目

年份

新增销售额

新增利润

新增税收

2015

1547.9

/

263.143

2016

2124.7

/

261.199

2017

3121.9

130.9

530.723

累计

6794.5

130.9

1155.065

各栏目的计算依据:

根据三年销售统计,经济效益为三年销售额之和。

回收期(年)=项目总投资额/三年平均年利润=150/{130.9/3}=3.44年

3. 社会效益:

1.以华能德州电厂三期为例:如果采用常规动叶可调联合风机,风机型号应为AP2-35/22,而采用高转速动叶可调联合风机后,风机型号降为AP2-33/17,减少了现场占地面积,降低设备采购成本,每台炉可节约建设成本约200万元,本工程共节约建设成本约400万元;

2. 风机各项性能达到国际先进水平,为推动超低排放普及增加助力,对其它行业也具有借鉴作用。