1、引風(fēng)機(jī)概況
目前，隨著國家對環(huán)保的要求不斷提高，高效電除塵器、電袋復(fù)合除塵器及布袋除塵器的大規(guī)模應(yīng)用已比較普及，引風(fēng)機(jī)入口煙氣的含塵量也不斷降低。廣東省粵電集團(tuán)茂名熱電廠采用龍凈環(huán)保公司生產(chǎn)的電一袋復(fù)合除塵器，生產(chǎn)廠家對除塵器出口煙氣含塵量保證值< 26 mg/m，另外，葉片材質(zhì)及防磨措施的改進(jìn)，又大大增加了風(fēng)機(jī)葉片尤其是動調(diào)風(fēng)機(jī)葉片的抗磨損能力。所以，風(fēng)機(jī)的抗磨損能力已不是制約廣東省粵電集團(tuán)茂名熱電廠引風(fēng)機(jī)選型的關(guān)鍵因素。在國內(nèi)大型機(jī)組鍋爐所配置的引風(fēng)機(jī)中，各個電廠根據(jù)自身不同的使用情況，動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)（以下簡稱動調(diào)風(fēng)機(jī)）和靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)（以下簡稱靜調(diào)風(fēng)機(jī)）都有較好的應(yīng)用。
靜調(diào)風(fēng)機(jī)有著安全可靠性高、耐磨性好、運行效率較高、維護(hù)方便等優(yōu)勢，占據(jù)了相對較高市場份額。但隨著大容量機(jī)組開始參與電網(wǎng)調(diào)峰，動調(diào)風(fēng)機(jī)國產(chǎn)化程度提高，煙氣含塵量下降，葉片材質(zhì)及耐磨措施的改進(jìn)，動調(diào)風(fēng)機(jī)在機(jī)組調(diào)峰運行時能夠保持較高效率的優(yōu)勢，已引起了電廠有關(guān)方面的重視。
2、聯(lián)合引風(fēng)機(jī)選型分析
在關(guān)于動調(diào)、靜調(diào)引風(fēng)機(jī)的比較中，一般都會根據(jù)調(diào)節(jié)效率、設(shè)備費用、維護(hù)費用、可靠性分析等內(nèi)容進(jìn)行比較。另外，根據(jù)目前廣東省粵電集團(tuán)茂名熱電廠所面臨的實際情況：外系統(tǒng)電廠項目（如陽江核電、陽西電廠等大型發(fā)電項目）在茂名周邊陸續(xù)上馬，國家也加大了對西南水電和云南、貴州2省火電的開發(fā)力度，建設(shè)相應(yīng)輸電工程向廣東送電，可以預(yù)見的是，廣東省粵電集團(tuán)茂名熱電廠今后不得不面對機(jī)組深度調(diào)峰的現(xiàn)實。所以，必須在機(jī)組調(diào)峰時，對2種風(fēng)機(jī)的運行經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較。
2.1動調(diào)風(fēng)機(jī)與靜調(diào)風(fēng)機(jī)的運行經(jīng)濟(jì)性比較
表1是47爐在不同工況下相關(guān)的鍋爐引風(fēng)機(jī)入口煙氣參數(shù)。
表2是根據(jù)#7機(jī)組風(fēng)機(jī)的選型參數(shù)（表1參數(shù)）計算出的動調(diào)、靜調(diào)2種引風(fēng)機(jī)在不同負(fù)荷下的風(fēng)機(jī)效率和軸功率對比結(jié)果。經(jīng)簡單計算可以得出，在相同負(fù)荷下，動調(diào)風(fēng)機(jī)比靜調(diào)風(fēng)機(jī)所消耗的軸功率要小，隨著機(jī)組負(fù)荷的降低，動調(diào)風(fēng)機(jī)的節(jié)能優(yōu)勢會逐步提升。參考#5、#6機(jī)組2009年度的負(fù)荷率和年運行小時數(shù)，將#7機(jī)組投產(chǎn)后負(fù)荷率按75%、年運行小時數(shù)按8 000 h計算，機(jī)組年發(fā)電量為36億kW/h，機(jī)組在600 MW（100%負(fù)荷）的運行小時數(shù)為1500h，在450 MW（75%負(fù)荷）的運行小時數(shù)為5 000h，在300MW（50%負(fù)荷）的運行小時數(shù)為1000 h，在240 MW（40qo負(fù)荷）的運行小時數(shù)為500 h，則2種風(fēng)機(jī)的能耗對比見表3。
通過計算對比可見，單臺風(fēng)機(jī)運行1年時間，動調(diào)風(fēng)機(jī)比靜調(diào)風(fēng)機(jī)少耗能2981000 kW/h，廣東省粵電集團(tuán)茂名熱電廠上網(wǎng)電價按0. 42元／(kW．h)計算，則每臺動調(diào)風(fēng)機(jī)運行1年比靜調(diào)風(fēng)機(jī)節(jié)約電費約為2981000 x0.42 =125,202（萬元）。
2.2結(jié)構(gòu)比較
2. 2.1動調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)
動葉可調(diào)即葉片角度在風(fēng)機(jī)運行中可依靠液壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、風(fēng)量。動調(diào)引風(fēng)機(jī)由進(jìn)氣箱、帶整流導(dǎo)葉環(huán)的機(jī)殼、擴(kuò)壓器和轉(zhuǎn)子組成。電動機(jī)通過中間軸傳動風(fēng)機(jī)主軸。機(jī)殼具有水平中分面，便于安裝和檢修。轉(zhuǎn)子有葉輪、軸承箱、中間軸和液壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。
軸承箱為整體式結(jié)構(gòu)，借助于2個與主軸同心的支承環(huán)，內(nèi)置于機(jī)殼內(nèi)筒中的下半法蘭上，軸承箱2個法蘭的下半部分與機(jī)殼內(nèi)筒的機(jī)座法蘭用螺栓固定。整體式軸承箱以及其固定方式保證無論拆裝多少次，總能保證葉輪和機(jī)殼同心，不需重新調(diào)心。
葉輪輪轂采用低碳合金鋼（輪轂和承載環(huán)為鍛件）焊接結(jié)構(gòu)，質(zhì)量小、強(qiáng)度高、離心力小。葉片用高強(qiáng)度螺栓直接固定于輪轂內(nèi)的葉柄上，加上機(jī)殼中分面結(jié)構(gòu)，更換葉片方便（2個工人8h即可更換整套葉片）。葉輪內(nèi)部設(shè)置平衡重，可以克服葉片回復(fù)力矩，所以，液壓調(diào)節(jié)裝置操縱力矩小，僅30—50N ·m，采用100N·m電動執(zhí)行器即可方便調(diào)節(jié)。整體式的液壓和潤滑聯(lián)合油站自帶控制、保護(hù)、報警和聯(lián)鎖儀表，運行安全、可靠和動態(tài)操作方便。
引風(fēng)機(jī)的葉片采用低碳合金鋼，經(jīng)數(shù)控加工中心銑切并壓制成型，表面噴焊耐磨層，增強(qiáng)葉片的耐磨性。幾十家電廠引風(fēng)機(jī)的運行經(jīng)驗表明，引風(fēng)機(jī)耐磨層在灰塵質(zhì)量濃度為350 mg／m
3的情況下，可安全運行26 000 h以上，在葉片表面磨損后，還能修補(bǔ)7到8次并重復(fù)使用，輪轂壽命可保證30年以上。此外，廣東省粵電集團(tuán)茂名熱電廠采用了電一袋除塵器，除塵器出口煙氣中灰塵質(zhì)量濃度< 26mg／m3。所以，磨損問題已經(jīng)不再是制約引風(fēng)機(jī)選型的根本因素。
2. 2.2靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)
靜葉可調(diào)風(fēng)機(jī)在運行中風(fēng)機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉依靠調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到改變風(fēng)壓、風(fēng)量的目的。靜調(diào)風(fēng)機(jī)由進(jìn)氣箱、進(jìn)口調(diào)節(jié)門、整流導(dǎo)葉環(huán)的機(jī)殼、擴(kuò)壓器和轉(zhuǎn)子組成。電動機(jī)通過鋼撓性聯(lián)軸器直接傳動風(fēng)機(jī)主軸。主軸兩端各有2個軸承座可作支持。葉輪與主軸用高強(qiáng)度螺栓直接聯(lián)接。葉輪檢修裝拆后，需重新調(diào)心。
動葉片是由低碳合金鋼板壓成扭曲葉片，與輪轂焊接。工業(yè)實踐中，在不加任何防磨措施時，在灰塵質(zhì)量濃度為250～400 mg/m
3的煙氣中其耐磨壽命可超過25000 h，甚至有些煙氣中灰塵質(zhì)量濃度較低的電廠可達(dá)到50000 h。為進(jìn)一步提高風(fēng)機(jī)葉片及導(dǎo)葉耐磨壽命，可在葉輪葉片和后導(dǎo)葉上噴熔鎳基碳化鎢耐磨材料，硬度為55～60 HRC。當(dāng)葉片磨損后需返廠將其從葉輪割掉，將輪轂表面打磨平整，沿周向在輪轂其他位置焊上新葉片，經(jīng)熱處理后使
用。所以，更換4到5次葉片后，需更換整個葉輪。
過去業(yè)內(nèi)人員普遍認(rèn)為靜調(diào)軸流風(fēng)機(jī)效率低，實際上目前采用的最新葉型的靜調(diào)風(fēng)機(jī)最高效率已經(jīng)與動調(diào)風(fēng)機(jī)的最高效率相當(dāng)，其運行效率已大為提高。但靜調(diào)引風(fēng)機(jī)受其特性限制，高效率區(qū)比軸流式風(fēng)機(jī)小，風(fēng)機(jī)在機(jī)組低負(fù)荷運行時，效率下降較快，2種風(fēng)機(jī)綜合技術(shù)比較見表4。
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比較項目 |
動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī) |
靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī) |
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設(shè)備結(jié)構(gòu) |
風(fēng)機(jī)配1套液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。由于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)于質(zhì)量和整機(jī)質(zhì)量較小，轉(zhuǎn)動慣量較小，配用電動機(jī)較小 |
風(fēng)機(jī)對人口煙氣條件不太感，采用簡單的入門靜葉調(diào)節(jié)方式獲得較好的調(diào)爺性能，風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速相對較低 |
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風(fēng)機(jī)效率 |
風(fēng)機(jī)運行在高效區(qū)范圍大，在TB點和B- MCR工況時，均能達(dá)到較高的效率。當(dāng)機(jī)組調(diào)峰帶較低負(fù)荷時，風(fēng)機(jī)效率F降幅度較小，因此，低負(fù)荷工況下風(fēng)機(jī)功耗相對較少，運行費用較低 |
風(fēng)機(jī)在TB點和B- MCR下況也能達(dá)到較高的效率，在帶基本負(fù)荷時，其與動調(diào)風(fēng)機(jī)的功耗相差不多，當(dāng)機(jī)組淵峰帶較低負(fù)荷時，風(fēng)機(jī)效率下降的幅度比動調(diào)風(fēng)機(jī)下降快 |
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磨損情況 |
動調(diào)風(fēng)機(jī)葉片耐磨性能較靜調(diào)風(fēng)機(jī)葉輪耐磨性差，一般需對動葉片進(jìn)行耐磨處理，要求煙氣中灰塵質(zhì)量濃度< 350 mg/m3（茂名熱電廠采用電袋除塵器，煙氣中灰塵質(zhì)量濃度< 26mg/m3） |
風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子外沿線速度較低，對煙氣含塵量適應(yīng)性較動調(diào)風(fēng)機(jī)好 |
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基礎(chǔ) |
體積較小，質(zhì)量較小，基礎(chǔ)小 |
體積較大，質(zhì)量較大，基礎(chǔ)大 |
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檢修質(zhì)量 |
中分面結(jié)構(gòu)，軸承箱內(nèi)置，葉片可拆卸，各部單獨檢修 |
中分面結(jié)構(gòu)，一體轉(zhuǎn)子，檢修工作量較大 |
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運行維護(hù) |
風(fēng)機(jī)檢修工作量較大（主要是密封件的檢修維護(hù)及油系統(tǒng)漏油問題），需經(jīng)常檢修的部件為動葉片 |
需維護(hù)部分較少．后導(dǎo)葉是主要的易損件，后導(dǎo)葉設(shè)計為可拆卸式，更換較方便 |
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應(yīng)用業(yè)績 |
在引、增合并設(shè)計中壓頭較高，業(yè)績較多 |
在引、增分開設(shè)計中壓頭較低，業(yè)績較多 |
2.3風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)性能比較
從2種風(fēng)機(jī)的性能曲線圖可知，動調(diào)風(fēng)機(jī)及靜調(diào)風(fēng)機(jī)的等效率曲線均為橢圓形，等效率曲線的長軸與系統(tǒng)阻力曲線基本平行。就目前的風(fēng)機(jī)制造水平而言，2種風(fēng)機(jī)的等效率曲線中的最高效率已經(jīng)基本相當(dāng)，但在機(jī)組降負(fù)荷運行時，靜調(diào)風(fēng)機(jī)的效率下降較快，而動調(diào)風(fēng)機(jī)的高效區(qū)域較寬，風(fēng)機(jī)效率下降相對較慢。因此，動調(diào)風(fēng)機(jī)具有較好的調(diào)節(jié)特性，靜調(diào)風(fēng)機(jī)次之。
2.4風(fēng)機(jī)價格比較
就目前的市場價格來說，#7機(jī)組引風(fēng)機(jī)所配的5 000 kW等級的電動機(jī)單臺價格約為100萬元左右，靜調(diào)風(fēng)機(jī)（含測振儀、防喘振裝置等）單臺價格約為90萬元，動調(diào)風(fēng)機(jī)配國產(chǎn)液壓缸和進(jìn)口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（含油站）單臺價格約為200萬元，即#7機(jī)組所配2臺風(fēng)機(jī)，如采用動調(diào)風(fēng)機(jī)比采用靜調(diào)風(fēng)機(jī)共需多投入220萬元左右。
2.5維護(hù)、檢修費用比較
廣東省粵電集團(tuán)茂名熱電廠除塵器采用龍凈環(huán)保公司生產(chǎn)的電一袋復(fù)合型除塵器，廠家對除塵器出口煙氣中灰塵質(zhì)量濃度保證值< 26 mg／m
3，在葉片及導(dǎo)葉的磨損問題上，動調(diào)風(fēng)機(jī)和靜調(diào)風(fēng)機(jī)的差異基本相當(dāng)，所以，對2種風(fēng)機(jī)在維護(hù)和檢修費用進(jìn)行比較，統(tǒng)一按照機(jī)組1個大修周期( 40000 h)風(fēng)機(jī)所需更換的備品備件來比較。
經(jīng)過機(jī)組1個大修周期后，動調(diào)風(fēng)機(jī)更換l組動葉片的費用約40萬元／臺（套），后導(dǎo)葉0.6萬元／臺（套），主軸承和幾十個葉柄軸承共約12萬元／臺（套），進(jìn)口密封元件約8萬元／臺（套），液壓油站元件10萬元／臺（套），即動調(diào)風(fēng)機(jī)1個大修周期后所需要更換備件費用總計約70.6萬元；經(jīng)過機(jī)組1個大修周期后，靜調(diào)風(fēng)機(jī)更換1組動葉片的費用約20萬元／臺（套），后導(dǎo)葉1.2萬元／臺（套），主軸承約10萬元／臺（套），即靜調(diào)風(fēng)機(jī)1個大修周期后所需要更換備件費用總計約31.2萬元。
3結(jié)論
針對廣東省粵電集團(tuán)茂名熱電廠引風(fēng)機(jī)選型所面對的實際情況，采取了具體問題具體分析的方法。綜合計算分析可知，機(jī)組經(jīng)歷1個大修周期( 40000h)，動調(diào)風(fēng)機(jī)在運行經(jīng)濟(jì)性上比靜調(diào)風(fēng)機(jī)可節(jié)約電費約626. 01萬元，但動調(diào)風(fēng)機(jī)比靜調(diào)風(fēng)機(jī)需多支出的檢修維護(hù)費用約為39.4萬元，即在機(jī)組1個大修周期，動調(diào)風(fēng)機(jī)比靜調(diào)風(fēng)機(jī)共節(jié)約費用約為：586. 61萬元。
基于上述計算和分析，廣東省粵電集團(tuán)茂名熱電廠#7機(jī)組引風(fēng)機(jī)選型推薦采用動詞風(fēng)機(jī)。
