改造情況表明，廣西4個火電廠改造總費用不到400萬元，每年節(jié)約風(fēng)機用電費用總計1164萬元，此外，由于增設(shè)了增壓風(fēng)機旁路，有效避免脫硫煙氣旁路取消后，因增壓風(fēng)機故障導(dǎo)致脫硫非停、機組跳閘嚴(yán)重事故的發(fā)生。

廣西電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)的火電廠有13個，其中12個采用石灰石一石膏濕法脫硫工藝，9個設(shè)計有增壓風(fēng)機。由于廣西火電廠燃煤硫分含量較高，脫硫系統(tǒng)用電占廠用電率較高，約占廠用電的1.6%~2%。

石灰石-石膏濕法脫硫工藝是目前應(yīng)用最為廣泛的脫硫技術(shù)，經(jīng)過多年運行、調(diào)整和摸索，石灰石-石膏濕法脫硫裝置節(jié)能減排的優(yōu)化手段已非常成熟，挖掘潛力有限?？紤]到增壓風(fēng)機的用電量約占脫硫系統(tǒng)用電量的40%~50%，因此，如何降低增壓風(fēng)機的用電量是今后節(jié)能新的技術(shù)方向。

1增壓風(fēng)機旁路節(jié)能技術(shù)

脫硫系統(tǒng)設(shè)置增壓風(fēng)機的目的是克服增加的脫硫系統(tǒng)阻力。由于增壓風(fēng)機與鍋爐引風(fēng)機串聯(lián)運行，增壓風(fēng)機本身的阻力及風(fēng)機、電機能量轉(zhuǎn)換的損失需要額外消耗部分電能。近年來，為了降低脫硫系統(tǒng)用電量，提高系統(tǒng)運行可靠性，最有效的方法就是將增壓風(fēng)機與鍋爐引風(fēng)機合二為一。

因此，新建電廠的脫硫系統(tǒng)通常不設(shè)增壓風(fēng)機。同時，部分火電廠結(jié)合煙氣脫硝改造，取消了脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機，并對鍋爐引風(fēng)機進(jìn)行出力改造。截止2013年1月，廣西已有3個電廠進(jìn)行了增壓風(fēng)機與鍋爐引風(fēng)機合二為一的改造。增壓風(fēng)機與鍋爐引風(fēng)機合二為一的改造方式簡單、可靠、節(jié)能效果較好，但需要對鍋爐原引風(fēng)機的基礎(chǔ)進(jìn)行改建，且原增壓風(fēng)機及鍋

爐引風(fēng)機一般作拆除報廢處理，造成該改造方式工期較長、費用昂貴，僅引風(fēng)機基礎(chǔ)改造就需約45天，而2x300MW機組改造費用與增壓風(fēng)機、引風(fēng)機報廢費用之和超過1000萬元。另外，增壓風(fēng)機與鍋爐引風(fēng)機合二為一后，新引風(fēng)機在TB工況下的壓力遠(yuǎn)超原引風(fēng)機壓力，因此還需對鍋爐爐膛安全性進(jìn)行評估分析。

根據(jù)DL/T468-2004《電站鍋爐引風(fēng)機選型和使用導(dǎo)則》，火電廠鍋爐引風(fēng)機選型時，其全壓、風(fēng)量、溫度等參數(shù)一般根據(jù)BMCR工況并考慮10%~20%的裕量進(jìn)行選擇。因此，在引風(fēng)機出口煙道與吸收塔入口煙道之間增設(shè)一條煙氣旁路(圖1)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷較低時，煙氣通過該旁路直接進(jìn)入吸收塔而不需要啟動增壓風(fēng)機，脫硫系統(tǒng)的阻力利用鍋爐的引風(fēng)機全壓裕量克服，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

該旁路區(qū)別于脫硫煙氣旁路稱為增壓風(fēng)機旁路。增壓風(fēng)機旁路節(jié)能技術(shù)無需對增壓風(fēng)機和引風(fēng)機進(jìn)行任何改造，僅需增設(shè)一條不長的煙道及一個煙氣檔板門，較增壓風(fēng)機與鍋爐引風(fēng)機合二為一的改造費用低得多，通常2x300MW機組的改造費用每臺機組僅需約40萬元。

 

圖1增壓風(fēng)機旁路示意圖

對于引風(fēng)機全壓有較大裕量的電廠，引風(fēng)機、增壓風(fēng)機增加變頻器也可以達(dá)到較好的節(jié)能效果，但每臺機組需要增設(shè)3臺大功率、價格昂貴的變頻器，并且風(fēng)機在使用變頻器后會出現(xiàn)包括變頻切工頻擋板卡澀、風(fēng)機失速裕量增大等各種問題，因此部分電廠放棄這種節(jié)能改造方式。

2廣西部分火電廠鍋爐引風(fēng)機出力及脫硫系統(tǒng)阻力情況

由上可見，增壓風(fēng)機旁路節(jié)能技術(shù)取決于鍋爐引風(fēng)機有足夠的全壓裕量以克服脫硫系統(tǒng)的阻力。當(dāng)鍋爐負(fù)荷較低時，煙氣系統(tǒng)及脫硫系統(tǒng)的阻力均相應(yīng)降低，引風(fēng)機的全壓裕量就愈大。因此，增壓風(fēng)機旁路改造前應(yīng)對不同鍋爐工況下引風(fēng)機全壓以及鍋爐、脫硫系統(tǒng)阻力等因素進(jìn)行分析和計算，避免改造后達(dá)不到效果而造成浪費。

廣西6個裝設(shè)有增壓風(fēng)機的電廠中有2個電廠經(jīng)過煙氣脫硝改造后，在鍋爐負(fù)荷較高時，雖然增壓風(fēng)機靜(動)葉開度已達(dá)到最大，但其引風(fēng)機出力明顯不足，因此，這2個電廠不考慮進(jìn)行增壓風(fēng)機旁路改造。其余4個有增壓風(fēng)機的電廠在進(jìn)行脫硝、脫硫改造后，對鍋爐、脫硫系統(tǒng)不同負(fù)荷下阻力情況、引風(fēng)機全壓等進(jìn)行了測試，測試時為保證脫硫系統(tǒng)阻力的真實性，脫硫吸收塔漿液循環(huán)泵全部運行，結(jié)果見表1。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，除貴港電廠外，其余3個電廠BMCR工況下引風(fēng)機全壓基本與鍋爐及脫硫系統(tǒng)總阻力(P1+P2=)相當(dāng);但在75%負(fù)荷時，這4個電廠鍋爐及脫硫側(cè)阻力(P3+P4)均小于引風(fēng)機的全壓;50%負(fù)荷時，引風(fēng)機全壓裕量更大。

由于廣西火電廠多為調(diào)峰電廠，2013年及2014年火電機組的等效負(fù)荷率約為額定負(fù)荷的60%，預(yù)計今后變化不會太大，因此上述電廠具備進(jìn)行增壓風(fēng)機旁路改造的條件。

3增壓風(fēng)機旁路改造后的運行情況

從2013年開始，廣西這4個電廠結(jié)合鍋爐檢修進(jìn)行增設(shè)增壓風(fēng)機旁路的改造工作，截止2013年9月，這4個電廠共8臺機組全部完成改造工作。為避免增壓風(fēng)機系統(tǒng)故障導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)非計劃停運、機組跳閘事故的發(fā)生，增壓風(fēng)機旁路的煙氣檔板門具備快速打開功能，即當(dāng)增壓風(fēng)機故障跳閘時，增壓風(fēng)機旁路的煙氣檔板門能快速打開。

每臺機組改造完成后在啟動時均先僅啟動鍋爐引風(fēng)機，鍋爐煙氣只通過增壓風(fēng)機旁路進(jìn)入脫硫吸收塔，并緩慢增大鍋爐負(fù)荷，記錄鍋爐負(fù)荷、引風(fēng)機電流及進(jìn)出口壓差等數(shù)據(jù)。當(dāng)引風(fēng)機運行電流接近其額定電流或其全壓不足時，啟動增壓風(fēng)機，關(guān)閉增壓風(fēng)機旁路，此時，鍋爐負(fù)荷即為增壓風(fēng)機不啟動允許的最大鍋爐負(fù)荷Pmax，引風(fēng)機電流即為增壓風(fēng)機不啟動時最大允許電流Imax。

這4個電廠改造前后不同負(fù)荷下的試驗數(shù)據(jù)見表2，由于每個電廠的2臺機組的容量、引風(fēng)機、增壓風(fēng)機等均相同，表中僅列出每個電廠具有代表性的1臺引風(fēng)機的運行數(shù)據(jù)。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，改造后增壓風(fēng)機不啟動時，北海電廠2x300MW機組鍋爐負(fù)荷最大，達(dá)到額定負(fù)荷，說明其引風(fēng)機裕量設(shè)計較大;貴港電廠2x600MW機組鍋爐負(fù)荷最小，約為455MW，相當(dāng)其鍋爐75%MBCR負(fù)荷;所有電廠達(dá)到最大鍋爐負(fù)荷Pmax二時，引風(fēng)機電流未超過額定值，但引風(fēng)機的全壓不足。

引風(fēng)機全壓不足的原因主要是這些電廠現(xiàn)場場地小，增壓風(fēng)機旁路改造時，增壓風(fēng)機旁路煙道均需要增設(shè)2個90°的彎頭，加上增設(shè)的煙氣檔板門，脫硫系統(tǒng)的阻力相應(yīng)增加了約600Pa。從表2數(shù)據(jù)可知，4個電廠在75%鍋爐負(fù)荷時，增壓風(fēng)機均不需要啟動，說明這4個電廠增設(shè)增壓風(fēng)機旁路的改造取得成功。

4效益分析

由于廣西電網(wǎng)以水電為主，火電廠主要用于調(diào)峰，火電機組大部分運行時間內(nèi)負(fù)荷較低。據(jù)統(tǒng)計，自2013年以來，廣西火電機組負(fù)荷約為額定負(fù)荷的50%~70%，晚間負(fù)荷更低。預(yù)計今后幾年內(nèi)廣西火電機組負(fù)荷偏低情況沒有變化，因此，這4個電廠改造后多數(shù)情況下不需要啟動脫硫增壓風(fēng)機。

在未增設(shè)增壓風(fēng)機旁路前，風(fēng)機的用電量包括引風(fēng)機及增壓風(fēng)機的用電量，而增設(shè)增壓風(fēng)機旁路后，當(dāng)增壓風(fēng)機不啟動時，風(fēng)機的用電量僅為引風(fēng)機的用電量，兩者之差即為節(jié)約的電量。

由表2數(shù)據(jù)和式(1)即可計算改造前引風(fēng)機、增壓風(fēng)機的用電量以及改造后增壓風(fēng)機不啟動時引風(fēng)機的用電量，結(jié)果見表3。

根據(jù)表3數(shù)據(jù)，即使這4個電廠機組在75%負(fù)荷下的運行小時數(shù)占機組年運行小時的50%，增壓風(fēng)機旁路改造后，合計每年節(jié)約風(fēng)機用電量2587x104kW˙h，節(jié)約費用1164萬元(上網(wǎng)電價按0.45元/kW˙h計)，而每個電廠的改造費用為80~100萬元，其經(jīng)濟效益較大。

另外，根據(jù)國家相關(guān)環(huán)保政策，國內(nèi)所有火電廠必須在2013年12月前取消脫硫煙氣旁路。脫硫煙氣旁路取消后，當(dāng)增壓風(fēng)機因故障跳閘時，相應(yīng)脫硫系統(tǒng)停運，并進(jìn)一步造成機組非計劃停運。在增設(shè)增壓風(fēng)機旁路后，當(dāng)增壓風(fēng)機因故障跳閘時，煙氣檔板門可快速打開，煙氣通過增壓風(fēng)機旁路進(jìn)入吸收塔，從而有效避免脫硫非停、機組跳閘嚴(yán)重事故的發(fā)生，具有良好的社會效益。

5結(jié)論與建議

由上述結(jié)果可見，對設(shè)有脫硫增壓風(fēng)機且鍋爐引風(fēng)機全壓有足夠裕量的火電廠，特別對以調(diào)峰為主的廣西區(qū)內(nèi)火電廠，增設(shè)增壓風(fēng)機煙氣旁路所取得的經(jīng)濟效益及社會效益較大。

根據(jù)部分電廠在增設(shè)增壓風(fēng)機旁路改造中取得的經(jīng)驗和教訓(xùn)，建議:

1改造實施前，必須進(jìn)行鍋爐側(cè)、煙氣脫硫側(cè)阻力及引風(fēng)機全壓余量的測試和分析，脫硫系統(tǒng)阻力測試時漿液循環(huán)泵應(yīng)全部運行。此外，還需考慮增設(shè)的煙氣檔板門及煙道所增加的阻力，以避免設(shè)置增壓風(fēng)機旁路后增壓風(fēng)機不啟動時最大鍋爐負(fù)荷很低，節(jié)約的風(fēng)機用電量很少，沒有達(dá)到預(yù)期效果。

2由于影響脫硫系統(tǒng)及鍋爐側(cè)阻力因素較多，運行時如果鍋爐及脫硫系統(tǒng)阻力增加，并且鍋爐負(fù)荷接近增壓風(fēng)機不啟動允許的最大負(fù)荷時，運行人員應(yīng)及時做好啟動增壓風(fēng)機的準(zhǔn)備工作，確保增壓風(fēng)機及時啟動。重新啟動增壓風(fēng)機時，鍋爐、脫硫運行人員必須密切協(xié)調(diào)，以防止增壓風(fēng)機啟動過程中鍋爐爐膛壓力波動太大甚至滅火事故的發(fā)生。

3增壓風(fēng)機旁路的煙氣檔板門應(yīng)具備快速打開功能(全開時間≤15s)，增壓風(fēng)機故障跳閘時的保護邏輯設(shè)置，應(yīng)確保增壓風(fēng)機故障跳閘時，煙氣檔板門可快速打開。開展要求不同，特高頻信號無法穿越金屬外殼，需在絕緣結(jié)構(gòu)處測量，而超聲局放檢測技術(shù)受故障點距離限制較多。綜合利用多種檢測技術(shù)，可以有效覆蓋巡檢中的“死角”，提高缺陷識別整體水平。

5.1拓寬測試項目開展渠道

當(dāng)前階段，變電站內(nèi)超聲局放檢測項目的開展一般分為檢修試驗人員例行檢測和專家組巡檢，主要是對大負(fù)荷前后、重要節(jié)日及政治保電前的全站設(shè)備進(jìn)行檢測，并對重點設(shè)備、疑似缺陷設(shè)備進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。針對電力負(fù)荷變化較大的線路、變壓器對應(yīng)的斷路器設(shè)備，建議增加運行人員檢測，以及時發(fā)現(xiàn)電流劇烈變化可能帶來的故障缺陷;針對同一廠商已出現(xiàn)過問題的同類設(shè)備，建議增加設(shè)備制造方帶電檢測工作，歸類總結(jié)可能存在的家族性缺陷。

5.2完善狀態(tài)檢修輔助決策分析系統(tǒng)

狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)為各類狀態(tài)數(shù)據(jù)信息的歸納分析提供了便利，也為狀態(tài)檢修工作中設(shè)備評價、決策制定等提供了數(shù)據(jù)支撐，但現(xiàn)階段仍存在較大發(fā)展空間。狀態(tài)檢修輔助決策分析系統(tǒng)中狀態(tài)信息類別、數(shù)據(jù)廣度有待拓寬，分析深度、輔助決策水平需要提升。以文中所述案例所在電力公司的狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)為例，斷路器設(shè)備狀態(tài)檢修策略的制定主要基于停電檢修試驗數(shù)據(jù)、家族性缺陷數(shù)據(jù)、運行工況數(shù)據(jù)以及SF6氣體成分帶電檢測數(shù)據(jù)，缺乏對超聲局放、特高頻局放等帶電檢測及跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)的深度應(yīng)用。建議結(jié)合狀態(tài)檢測新技術(shù)的應(yīng)用對輔助決策系統(tǒng)相關(guān)模塊、系統(tǒng)功能進(jìn)行完善，充分利用各類狀態(tài)數(shù)據(jù)提升決策水平，使系統(tǒng)不斷滿足設(shè)備運維檢修、故障診斷工作的新要求。