一、背景概述

氮氧化物及煙塵作為燃煤電廠的主要污染物之一，在二氧化硫排放逐步得到控制后，正日益引起國家重視。

2011年，環(huán)保部頒布了新標準——火電廠大氣污染物排放標準(GB13223-2011)。標準要求從2012年1月1日起，新建火電機組氮氧化物排放量要達到100毫克/立方米;從2014年7月1日起，除特殊機組排放量要求達到200毫克/立方米外，其余也均要求達到100毫克/立方米。

為了貫徹《中華人民共和國大氣污染防治法》，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，建設可持續(xù)發(fā)展型經(jīng)濟，新建火電燃煤機組已全部要求同步建設脫硝工程，現(xiàn)役火電燃煤機組也紛紛上馬脫硝.除塵技術改造工程對相應的設備如空預器、引風機等的技術改造要求也迫在眉睫。

同時，伴隨著脫硝改造，各大電廠也在積極推進除塵改造、加裝低溫省煤器、二次脫硫改造等，風煙系統(tǒng)阻力不斷提高，在此背景下，如何配備引風機，是我們非常關注的一個課題。

目前僅考慮脫硝阻力及原引風阻力，引風機設計全壓在5500-6500Pa左右;考慮脫硝阻力、原引風阻力、脫硫系統(tǒng)阻力，引風機設計全壓在8000-10500Pa左右;若再加上除塵改造，部分電廠引風機設計全壓甚至達到12000Pa。

二、改造方案

據(jù)2012年度不完全統(tǒng)計，300MW以上大型火電機組改造及明確計劃改造的已有96家電廠337臺機組共674臺風機，除少數(shù)進口機組由于原離心引風機附近空間位置不夠，仍堅持采用離心風機外，大型火電機組聯(lián)合風機一般采用動調(diào)與靜調(diào)，靜調(diào)略占優(yōu)勢。

根據(jù)統(tǒng)計情況來看，大型火電機組若只是脫硝+引風，多采用靜調(diào)風機。若采用脫硝+引風+脫硫即所謂“三合一”的聯(lián)合風機則有不同的配置模式。

300MW等級機組由于流量小，全壓大，比轉(zhuǎn)速小，聯(lián)合風機參數(shù)一般超出靜調(diào)的選型范圍，多采用動調(diào);

600MW等級機組聯(lián)合風機靜調(diào)與動調(diào)平分秋色;

1000MW等級機組聯(lián)合風機多采用靜葉可調(diào)+調(diào)速模式，也有少部分采用動調(diào)。

在提倡節(jié)能減排的大環(huán)境下，單純的離心、靜調(diào)風機由于高效區(qū)窄，低負荷運行效率低，顯然不能代表最先進的生產(chǎn)力，目前市場上大型機組引風機配備型式一般為動調(diào)或靜調(diào)+調(diào)速。

離心風機高效區(qū)呈橢圓狀，短軸與系統(tǒng)阻力特性曲線幾乎平行，高效區(qū)窄節(jié)流損失較大，低負荷運行效率低，在50%負荷運行時效率在30-40%;

靜調(diào)風機高效區(qū)幾乎呈圓狀，高效區(qū)范圍一般，低負荷運行效率比離心高，比動調(diào)低，在50%負荷運行時效率約在50-60%左右;靜調(diào)+調(diào)速可使風機在幾乎所有負荷都保持在80%以上的工作效率。

動調(diào)風機高效區(qū)呈橢圓狀，長軸與系統(tǒng)阻力特性曲線幾乎平行，高效區(qū)寬，低負荷運行效率相對較高，在50%負荷運行時效率仍有60-65%左右。

三、技術對比

潤滑及冷卻

●靜調(diào)風機采用油脂潤滑+風冷，現(xiàn)場清潔，無污染，冷卻效果一般。

●動調(diào)風機油池潤滑+循環(huán)油冷卻冷卻效果好，但國產(chǎn)密封件質(zhì)量不穩(wěn)定，現(xiàn)場存在油泄露的可能。

耐磨性

●靜調(diào)風機由于子午加速的特點，流道僅后端流道面積窄，不易磨損，即使磨損后也可經(jīng)過補焊修復，葉輪使用壽命長。后導葉為可更換式，不停機就可進行更換。若采用調(diào)速，長期工作在中低轉(zhuǎn)速下，耐磨性大大提高。

●動調(diào)風機相對來說，線速度大，同樣轉(zhuǎn)速下耐磨性不如靜調(diào)，且一旦磨損效率損失較快，只有整體更換葉片。后導葉需同殼體整體更換。

維護、檢修

●靜調(diào)風機葉輪、主軸承裝配的更換非常方便、簡單，24小時內(nèi)可完成。維護成本低，每月加次油脂即可，幾乎無維護費用。

●動調(diào)風機葉片更換、拆裝至少需要48小時。主軸承裝配的拆裝48小時內(nèi)可完成。對液壓系統(tǒng)各零部件及密封件的質(zhì)量要求較高，維護成本較靜調(diào)風機高。

運行效率

●靜調(diào)風機最高效率86-87%，低負荷效率較低。加調(diào)速后，全部負荷效率基本都在80%以上。

●動調(diào)風機最高效率可達90%，低負荷效率相對較高，可達到60%以上。

可靠性

●靜調(diào)風機結(jié)構簡單，零部件少，可靠性高，即使加裝變頻，由于變頻故障的情況下仍可工頻運行，可靠性無不良影響。

●動調(diào)風機零部件眾多，需維護的工作量大，一旦維護不好或粗放式維護，事故率較高，可靠性相對差。

四、經(jīng)濟性對比

以某600MW機組脫硝改造工程為例，擬采用聯(lián)合風機來克服脫硝、引風、脫硫阻力，經(jīng)過熱態(tài)性能試驗，根據(jù)電廠2012年的實際運行情況，將機組全年負荷分為高中低三個區(qū)段，三個負荷的風機參數(shù)分別代表這三個區(qū)段的風機運行參數(shù)。通過動靜調(diào)風機軸功率的差值計算出兩種類型風機在三個負荷區(qū)段的耗電差。

運營成本及投入成本分析

節(jié)電：單臺風機靜調(diào)+變頻比動調(diào)每年約節(jié)約電量117.5萬度，以上網(wǎng)電價按0.4元/度計算，單臺風機一年節(jié)約電費47.01萬元。

投入成本：單臺HA46036-8Z靜調(diào)風機120w，變頻器165w;HU16050-02動調(diào)風機145w，靜調(diào)+變頻初始投資比動調(diào)每臺高140w。

維護成本：靜調(diào)風機平均每年維護費用約為3w，變頻器平均以7w計;動調(diào)風機平均每年維護費用為20w。

以計及資金時間價值的動態(tài)理論，計算出投資差額回收年限n，公式如下：

ΔC=ΔZ(A/P,i,n)

各符號含義如下：

ΔZ：靜調(diào)+變頻比動調(diào)增加的投資額;

ΔC：年差額收益，節(jié)電費用加上運行維護增加的費用;

i：基準收益率，按8%計算;

n：差額回收年限。

將數(shù)據(jù)帶入公式計算，得出回收年限n=3.1，即采用靜調(diào)+變頻方案3年左右可以收回增加的投資費用。

故從長期運行的經(jīng)濟性看，靜調(diào)+變頻無疑是經(jīng)濟性最好的。

靜調(diào)風機由于結(jié)構簡單、維護量小、故障率低的優(yōu)勢，從90年代以來一直是大型火電機組引風機的首選，近些年，隨著國家節(jié)能減排的實施，市場份額出現(xiàn)一定下降。但隨著變頻器價格的不斷下降，靜調(diào)+調(diào)速這種被行業(yè)內(nèi)戲稱為“黃金搭檔”的配備模式，優(yōu)勢越來越明顯。

單純的脫硝+引風國內(nèi)大型火電機組，基本選擇在原靜調(diào)風機的基礎上進行局部改造，以靜調(diào)為主。

300MW等級聯(lián)合風機由于超出靜調(diào)選型范圍，以動調(diào)為主，但目前也出現(xiàn)了一些電廠開辟蹊徑，如渭河電廠300MW機組采用單配置靜調(diào)風機。目前，針對300MW聯(lián)合風機用戶要求使用靜調(diào)的市場需求，成都電力機械廠與相關單位、院校也正在研究通過變頻器超頻、電機擴容，使風機轉(zhuǎn)速由目前1000轉(zhuǎn)，增至1200-1300轉(zhuǎn)，以滿足參數(shù)需要。

600MW機組聯(lián)合風機是產(chǎn)生主要爭議的地方，電廠應根據(jù)自身的實際情況選擇合理的風機型式。由數(shù)據(jù)可知，靜調(diào)+變頻在80%以上負荷基本無節(jié)能效果，甚至多耗電，而在75%以下負荷節(jié)能效果才逐漸明顯，且負荷越低，節(jié)能效果越明顯。鑒于國內(nèi)機組負荷率普遍不高，且電廠運行維護水平有限的情況，靜調(diào)風機無法比擬的可靠性是具有絕對優(yōu)勢的。

1000MW機組聯(lián)合風機主要采用靜調(diào)+調(diào)速，且汽機調(diào)速的較為普遍，采用變頻調(diào)速及動調(diào)的也有一部分。隨著機組容量的增大，參數(shù)更適應于靜調(diào)的選型范圍，且汽機調(diào)速使引風機廠用電幾乎為零，帶來的經(jīng)濟、政治效應是具有極大吸引力的。同時隨著機組容量增大，節(jié)電的收益也使汽機的投入回收年限越來越短，根據(jù)目前已投運的多個1000MW機組情況，一般2-3年即可收回投資成本。

五、結(jié)論及建議

為繼續(xù)走在技術的前沿，目前我們也正在研究儲備1300MW等級聯(lián)合風機的相關技術，靜調(diào)+調(diào)速應是1300MW等級聯(lián)合風機的首選方案。

綜上所述，大型火電機組引風機采用靜調(diào)+調(diào)速方案優(yōu)勢明顯，符合國家節(jié)能減排的方針路線，符合電廠的切身利益，應是各發(fā)電企業(yè)的首選方案。