
江苏泰州发电厂一期吸风机选型说明 及经济技术分析 根据江苏泰州发电厂一期 2×1000MW机组吸风机技术规范中引风机考虑假 装脱硝装置的特殊要求,我厂利用计算机认真地进行了风机选型比较,在高效率、 高性能、避开失速区并满足引风机追加脱销装置时性能最优、改造成本最低的基 础上确定了AN风机作为最佳方案。该风机是我厂引进德国KKK公司产品,是具 有国际最新技术的产品,也是最适合中国国情的引风机之一。 成都电力机械厂1987年和1997年从德国KKK公司分别引进了AN型静调和 AP型动调轴流式通风机专有技术、是由电力部根据我国电力工业的迫切需要向 国家申报、经国家经委批准的技术引进项目 ,并被列为国家计委重大新产品项 目。1990年成都电力机械厂用引进技术制造了AN静调轴流风机,同年通过了德 国专家的质量认证,在制造质量上完全符合该公司制造质量标准。AN风机通过 在我国各大电厂十余年的运行实践、不断的技术革新及发展,在最大程度上了满 足中国300MW及以上机组各种设备配置的引风机要求。AP风机也有五年以上的 良好运行业绩,是300MW及以上机组送、一次等以空气为工作介质的风机的良好 选择。 1.吸风机选型方案及其比较 方案类型 静调方案 动调方案 配置方式 引风机(不含脱硝 引风机(包含脱硝 引风机(不含脱硝 引风机(包含脱硝 装置阻力) 装置阻力) 装置阻力) 装置阻力) 风机型号 AN40e6(V13+4°) AN40e6(V19+4°) AP1-40/22AP1-40/25 3 风量(TB) m/s 720.2 526.4 720.2 526.4 全压(TB) Pa 5953.2 7405.2 5953.2 7405.2 风机转速 r/min 595 595 740 740 电机功率 kW 5400 6700 5400 6700 脱硝前后风 叶片数量为13 叶片数量为19 轮毂2.2米等级, 轮毂2.5米等级, 机不同点 叶片较长 叶片较短 脱硝前后风 定子、主轴、轴承座、轮毂、叶轮直 定子、主轴、轴承座、叶轮直径、风 机相同点 径、风机基础、电动机基础;风机转 机基础、电动机基础;风机转速;风 速;风机外形尺寸 机外形尺寸 叶轮直径 m 4 4 线 脱硝改造方 从原轮毂上切掉叶片,重新焊上一组 在原有主轴上更换整个叶轮 案 叶片 需更换的零 主叶片 至少更换轮毂、叶片 部件 改造成本 18万元人民币 45万元人民币左右 备注 AN风机设计成熟,业绩优秀,同型号 动调风机还可能有另外一种方案,即 风机在国内外各地电厂均有良好运行 脱硝前采用低压叶型,脱硝时改为高 记录,国产化成熟,确保备品备件的 压叶型,只需更换叶片,改造费用每 紧急状态要求,应急能力强。转速低, 台30万元人民币。根据我们的了解本 线速度小,叶片寿命与线速度的平方 项目引风机近6000Pa的全压要求已 成正比,AN风机叶片寿命远远高于动 经需要采用高压叶型了,风机厂家很 调风机。AN风机结构简洁、脂润滑、 难再找到压力系数更高的叶型。所以 风冷,无油无水、维修方便,可靠性 我厂也采用加大轮毂比的方式满足脱 高,经过精确选型,1000MW机组通常 硝后压力增加的要求。 运行的负荷下效率也不逊色于动调风 机,选型性价比特别高,受到广大用 户欢迎。 总结 浙江玉环、山东邹县等电厂选择了AN静调引风机,我们也同样向泰州电厂首 推这一最为经济适用又高效可靠的引风机方案。 下面,我们将对AN风机进行简要介绍。 2.工作原理 AN风机是一种子午加速风机,它由进气室、前导叶、集流器、叶轮、后导 叶和扩压器组成。AN风机工作时,烟气由除尘器出来后进入AN风机进气室,经 过前导叶的导向,在集流器中收敛加速,再通过叶轮的作功产生静压能和动压能; 后导叶又将烟气的螺旋运动转化为轴向运动而进入扩压器,并在扩压器内将烟气 的大部分动能转化成静压能,从而完成风机的工作过程;最后烟气由烟囱排入大 气。 3.AN风机的特征 AN风机结构简单,叶轮重量很轻,叶轮的转动惯量也很小,且检修时叶轮 无需与轴承座整体吊装,这比在相同参数下选用的其他形式风机的转动惯量均要 小的多,这相应地降低了电机的拖动负荷。无需油站、冷却水系统,投资少,维 护量小,满足用户对现场环境的要求。 3.1优化的气动性能 AN静调轴流风机空气动力性能设计,是 KKK公司经过五十多年的试验研究 逐步发展起来的。AN静调轴流风机各通流部件的互相匹配、几何型线、叶轮叶 片数、进口和出口导叶的叶片数、进口导叶调节转动轴线的位置、后导叶及叶轮 叶片安装角度等,都是经过大量试验研究而优化的结果。 叶轮的空气动力学设计,是风机性能 好坏的关键。AN风机叶轮的设计是按照气 流脉动原理进行的,其中:叶片为三维扭 曲等强度叶片;轮毂为锅底形迎着气流方 向是多圆弧面且沿流向收敛,因而,叶轮 的气流损失少,效率高,作功能力强。其 基本叶型有几种。既有适用于较大比转速 的叶型也有适用于较小比转速的叶型。前 者与世界各国的子午加速风机的叶型相近,而后者是KKK公司所特有的。这些新 叶型的效率不仅有所提高,而且效率变化的梯度却差别不大,在新叶型的设计中, 不仅优化了空气动力性能,而且还从气动原理的角度提高了防磨性能。从而增强 了叶片的机械性能。成都电力机械厂引进的,就是采用了这种综合性能较好的新 叶型的AN静调轴流风机。电力行业比较熟悉的是我国元宝山电厂、姚孟电厂在 70年代未与80年代初从KKK公司进口的较老叶型的AN静调轴流风机产品。 风机风量调AN 节是由前导叶完成的。前导叶为机翼型,能在-75°~ +30° 范围内实现无级风量调节(该项技术为KKK公司专利),因而其调节范围宽,调节 效率高;尤其是AN风机性能曲线的等效线呈椭圆分布且其长轴几乎与锅炉管网 阻力曲线平行,因此,AN风机特别适合于作带调峰负荷的锅炉机组的风机。 就华电国际黄岛发电厂2×660MW机组吸风机技术规范而言,选型时,我们 通过对AN风机在不同的运行转速、不同的叶片形式、不同的叶片数量、不同的 叶片安装角等多种方案中,根据具体参数为用户量身定制一种方案,使风机运行 点远离失速区。当工作点均落在失速线的下方,且对于失速线的偏离值为运行条 件的8%以上时,AN风机可以安全运行,不存在喘振危险,只有当部分工作点靠 近失速区时,我们会考虑加装专门设计的消除喘振的KSE分流装置,扩大AN风 机的运行范围,避免发生喘振。我厂为数十家电厂提供的AN吸风机中大约只有 8%左右加装了KSE,我们为贵厂推荐AN35e6吸风机不需假装KSE。AN风机的这 种结构,使AN风机除了用作锅炉吸风机、脱硫风机外,还可用作锅炉送风机。 3.2优良的耐磨性 在相同的风机选型条件下,选择AN静调轴流风机可获得比离心风机和动调 轴流风机低一档的转速,理论与实验均表明风机叶轮的耐磨寿命与风机转子速度 的平方成反比,因此,在相同出力的条件下,转速较低的风机具有更好的耐磨性。 这就是AN静调轴流风机更适于用锅炉用引风机的一个重要因素。 AN风机耐磨寿命的提高主要采用两个手段,其一是应用空动理论优化设计 叶轮流道,使含尘烟气避免冲刷叶片根部而均匀流过叶片尖部和后导叶,同时后 导叶又设计成在不停机状态下也可更换,在工业实践中,在不加任何防磨措施时 在250-400kg/m3含尘烟气中其耐磨寿命就能超过25000h,甚至在许多电厂已达 到50000h以上,这种靠先进气动理论来提高耐磨寿命的方法是最根本最彻底的 方法;另一个提高耐磨寿命的方法是在叶轮叶片和后导叶上再喷熔镍基炭化钨耐 磨材料,硬度为HRC55-60因而又大幅度提高了其耐磨性。所以,AN风机优良的 耐磨性是离心风机、动调风机以及其它类型的静调风机无法比拟的,保守承诺AN 风机叶轮寿命大于40000小时。从KKK公司直接给我国电厂提供的AN型引风机 和我厂在引进该公司专有技术后为大坝电厂、元宝山电厂、达旗电厂等制造的引 风机的运行实践中,得到了证实。 元宝山电厂300MW1号机组安装了由KKK公司制造的 AN31e6静调轴流引风机,其叶轮名义直径为Φ3155㎜, 额定转速740r/min,叶轮寿命一般超过40000小时,最长 的使用周期达10年,其中一个叶轮在运行6年后送到我 厂做其它处理时,曾观察过磨损情况:如图所示,比较明 显的部位是叶轮进口侧接近顶部仅有5-8㎜被磨损,另外,在叶轮出口侧的上 部“A”区域有较明显的磨损减薄现象。在叶片的下部磨 损较少,尤其是根部 磨损极少。该叶轮的叶片经堆焊、打磨后已恢复重新使用。 根据多年经验积累,AN风机叶片及后导叶防磨区域如下图所示: 防磨区域 叶片 后导叶 3.3低廉的维护费用 3.3.1前导叶的维护及费用 前导叶由电动执行器实现调节,其在40-45秒内可完成由最小开度到最大开 度的全过程调节。由于烟气在前导叶流段流速低,对前导叶叶片的磨损很小,因 此,在风机整个服务期内几乎不用维护前导叶,只需在大修期内更换前导叶叶柄 处的油脂即可,因而几乎不发生维护费用。 3.3.2叶轮的维护及费用 叶轮叶片经过1-2个大修期后还可在原轮毂上实现3-4次更换叶片的处理进 一步延长了叶轮的有效寿命。其更换叶片的费用约为20-30万元/叶轮,相比之 下,动调风机经过1个大修期后,更换叶片的费用约为50万元/叶轮,因而AN 风机叶轮的维护费用低廉。 3.3.3后导叶的维护及费用 后导叶经磨损失去功能后,可在不停机状态下进行更换,更换时仅需同时拆 卸对称安装的两个后导叶叶片,每个叶片售价只有 2~4千元。而芯筒及外壳可 保持不动,对维护技术要求不高,经济方便。 3.4检修方便 图2为新设计的AN静调轴流风机结构图,图3为安装于我国元宝山电厂、 姚孟电厂300MW机组的AN静调轴流风机旧结构图,沙岭子电厂#1、#2机组采 用的也是这种双支承结构,比较二图可知,新的AN静调轴流机在各方面都吸收 和采用了先进技术,因而结构紧凑,受力合理,保证了运行更加平稳、可靠,装 拆更加方便,其特点为: 新型AN风机结构简图 旧式AN风机结构简图 AN风机传动轴系是由多段空心轴组成的,并由膜片式联轴器将其与电机、 叶轮联接。空心轴只传递扭矩,不承受叶轮重量;膜片式联轴器可承受并吸收轴 向位移和角向位移,对中要求不高。因此 ,空心轴和膜片式联轴器的应用,大 大提高了临界转速,薄壁空心轴,重量很轻,一头通过膜片式联轴器的一半与叶 轮相联,另一头通过膜片式联轴器与电机轴相联,可承受并吸收轴向方向的热膨 胀,提高了旋转精度,极大地提高了AN风机检修的方便性。此外,AN风机只设 一个轴承座且嵌装于后导叶芯筒内,其轴承的润滑和冷却采用脂润滑和风冷方 法,不需要油站和冷却水系统,事故点少、维护量小,符合电厂安全文明生产的 严格要求。尤其在结构设计时充分考虑了检修方便的要求,因而在检修时不需要 拆去整个轴系即可完成轴承座的安装与拆卸。 AN风机叶轮的检修。由于叶轮与主轴的联接是 由数个高强度螺栓联接的,因而其拆卸十分方便,只 要三步即可。即: A:松开连接螺栓,吊离叶轮主体风筒的上半部和与 其装在一起的集流器上半部; B:拆去中间轴护筒,松开半联轴节,拆去中间轴; C:拆去叶轮与主轴的联接螺栓,将叶轮沿轴向移动, 从轴承座中退出,随即吊起拆去。叶轮取出后,主轴 与轴承座 (很短)也可随即从缝隙中取出,可方便地 检修,更换轴承。不必返厂检修。叶轮的装配可按反顺序进行,不影响转子的找 正。整个过程只需半天即可完成,更换叶轮后不需做任何动、静平衡。 3.5高度的可靠性 成都电力机械厂是中国电力工业部定点生产电站辅机及备品配件的专业厂 是国家骨干企业之一,是中国风机行业协会和中国机械工程学会的理事单位;通 过ISO 9001质量认证,有着完善的质量认证体系,完备的质量检测及试验设备 和手段。确保为用户提供高质量高品质的产品。 目前我厂生产的每一台AN风机均设置了轴承温度测量及保护装置,风机振 动监测装置和失速报警装置,可以对风机的运行进行就地及集中监测、控制,可 靠性高。 从风机性能角度出发,由于其具有优良的气动性能,因而能满足用户的需要; 从运转可靠性出发,由于AN风机独特的结构特点和完美的制造技术,合理的热 工测点布置、保护监测以及完善的系统检测、试验,因而AN风机具有相当高的 可靠性。 4.AN风机经济性分析 4.1初投资 AN风机是采用滚动轴承油脂润滑的方式,轴承座采用强制通风冷却,这与 其它轴流风机采用的滚动轴承或滑动轴承带循环油站的结构相比,初投资及运行 后维护费用均大大降低,这在当今液压元件质量不稳定的情况下,优点更加突出。 4.2运行费用 运行费用包括运行电费和风机维护费用。 就运行电费而言,由于AN风机的调节效率高于离心风机,由性能曲线可知 TB点、BMCR点和ECR点调节效率相当高与动调风机相近,AN风机调节性能好, 因此在带基本负荷并可调峰的锅炉机组上,其与动调风机的电耗相差不大;计入 维护费用之后,在电价小于0.42元/kW.h左右条件下,其总的运行费用比动调 风机还低。 5.结论 在此,我们作一个简单总结,以便业主和设计院进行综合比较: 序号 项目 简要说明 1 结构 结构简单、精巧,转子轻、转动惯量小,单支撑方式、滚 动轴承,脂润滑、风冷、膜片式联轴器、空心转轴,无油 站、冷却水,事故点少,维护量小且技术要求不高。 2 气动性能 德国 KKK公司数十年气动设计经验作后盾,电力系统专业 厂家为基础,采用子午加速设计,等强度叶片、锅底形轮 毂、105度大范围调节,叶轮做功大,调节性能好。 3 耐磨性 优秀的气动设计、可靠的耐磨处理使AN风机叶片耐磨性极 好,使用寿命长,且叶片根部不受磨损,不会出现叶片断 裂飞车危险,后导叶磨损后在运行中即可更换。耐磨性是 动调风机不可比拟的。 4 运行可靠性 合理选型避开失速区,ISO9001质量体系保障制造高品质, 轴承温度、风机振动、气流脉动全方位监测保护,确保安 全平稳运行。 5 业绩 四百多台AN引风机、引风机在全国各大电厂顺利运行发电。 上千台的定货业绩。 6 初投资 风机本体结构简单成本低,无油站、液压系统、冷却水系 统,不需配套保护措施,初投资只有动调风机1/2~2/3 7 安装、运行 AN风机设计成分段组装的结构,安装异常方便。叶轮重心、 与维护 热膨胀基础中心重合,两侧设计有热膨胀轨道。膜片式联 轴器、中间轴的利用,使叶轮检修只需拆卸壳体,不需重 新找正,耗时半天,后导叶运行时即可更换,技术要求较 低,为电厂大修争取宝贵时间。 8 运行费用 高负荷区域与动调风机效率相近,低负荷区运行时间短, 电耗相差绝对值小,运行费用稍高于动调。 9 现场环境 转速低、气流平稳,设置隔声保温层,噪音低,无油站、 无冷却水,无跑冒滴漏现象,满足国家对电厂环境的高要 求。 10 综合 AN风机具有效率高、调节范围广、结构合理、安装维护方 便、可靠性高、综合经济性好的优点,因而在国内外有良 好的运行业绩。 600-1000MW机组锅炉机组AN静调、动调吸风机的比较 序 项目 AN静叶可调吸风机 动叶可调轴流吸风机 号 采用入口静叶(KKK公司专利 技术)调节,调节角度-75° 动叶可调轴流风机调节范围 1 调节方式 -+30°,高达 105°,其远大 -30°-+20° 于离心风机和动调的调节角度 2 安全可靠性 结构简单,可靠性高 结构复杂 由于结构简单,因而维护简单 由于结构复杂,因而维护要求 方便,甚至在不停机时也可进 高,且必须在停机状态在进 3 运行、维护 行;对维护人员、操作人员的 行,对维护人员、操作人员的 技术要求低,用户现场即可大 技术水平要求较高,转子必须 修 返厂大修 采用动力油站供轴承润滑及 采用脂润滑,小冷却风机强制 动叶调节,故需冷却水、油滤 4 润滑方式 冷却,故无需油站和冷却水,
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