近年來．我國火電機組大多設置了煙氣脫硫裝置，越來越多的火電機組設置了煙氣脫硝裝置，合理選擇煙氣系統引風機的配置尤為重要。天津北疆發電廠2x1000MW機組引風機與脫硫增壓風機合并，采用了雙級動葉可調軸流風機．通過對風機選型和對煙氣系統影響的分析和總結．可為合理配置引風機提供多樣化的選擇。
1、項目概況
天津北疆發電廠一期工程建設2x1000MW超超臨界抽汽凝汽式機組，同步建設煙氣脫硫裝置，預留煙氣脫硝空間。機爐電三大設備均由上海電站集團公司供貨。鍋爐采用上海鍋爐廠引進美國Alstom（原CE）技術生產制造的超超臨界“n”型爐．BMCR（鍋爐最大連續蒸發量）為3102t/h。
該項目已于2006年6月簽訂鍋爐合同，2006年12月簽訂引風機合同．2007年7月簽訂脫硫合同，截至2009年8月初，該項目已分部試運基本完成，正在進行鍋爐吹管的工作。
2、雙級動葉可調三合一引風機選型情況
2.1 雙級、單級動葉可調軸流風機型式的確定
北疆工程引風機經招標確定選用的動葉可調軸流風機。引風機與增壓風機分別設置時引風機參數見表1。
從表1可看出，北疆工程引風機的參數特點是壓力參數較高、流量參數也較大．考慮預留設置SCR（選擇性催化還原法）煙氣脫硝裝置的因素后．上海鼓風機廠有限公司及其技術支持方（德國TLT公司）選取了2個風機方案．方案1采用SAF40-18-2型雙級動葉可調軸流風機．方案2采用SAF42.5 -26.6-1型單級風機，推薦采用雙級動葉可調風機方案。2種風機轉速均為745 r/min．液壓缸型號均為400/125．其他主要參數對比見表2。
表2數據表明，針對北疆工程，在條件相同的風機參數下，雙級風機的直徑、葉頂圓周速度、轉子重量、風機總重、風機轉動慣量數值都比單級風機小。單級風機葉頂圓周速度為164.5 m/s．基本接近德國TLT公司的設計極限．同時根據TLT公司的初步計算，雙級風機最大應力為68 N/mm2．單級風機最大應力為83 N/mmz，因此從葉片可靠性上來講．雙級風機應力較低，可靠性相對較高。通過技術對比，北疆工程最終確定采用雙級動葉可調風機。
2.2引風機合并脫硫增壓風機
當確定采用雙級動葉可調引風機后．北疆工程進一步考慮了引風機與脫硫增壓風機合并的方案，合并后引風機在鍋爐BMCR工況下壓頭8 193 Pa，TB點壓頭10 667 Pa。
通過進一步的技術探討和論證：對于壓頭較高的引風機，特別是考慮脫硫、脫硝系統阻力的“三合一”引風機，采用雙級動葉可調風機是可行的。北疆工程最終采用了鍋爐引風機和脫硫增壓風機合并的“三合一”雙級動葉可調軸流式引風機，配用國產電機。北疆電廠“三合一”引風機的主要參數見表3。
3、雙級動葉可調軸流引風機情況
3.1 煙氣系統使用雙級動葉可調風機的業績
在國內600 MW及以上的大型機組中．大同電廠三期工程2x660 MW機組采用了雙級動葉可調引風機、脫硫增壓風機的合并方案，目前已通過機組調試階段。在歐、美等發達國家，環保政策嚴格，很多電廠脫硫系統不設旁路煙道，采用引風機和脫硫增壓風機合并的方案，自20世紀70年代起已有幾十臺雙級動葉可調風機的供貨業績。
3.2風機結構特點
與單級風機相比，雙級風機葉片本身可靠性相對較高，且耐磨性能較好。相同條件下，雖然雙級引風機總的葉片數量較多，但總的葉片調整力與單級相當，因此可采用相同的液壓調整裝置。雙級風機的軸承箱兩側受力基本相等，軸承受力較均勻。
對于雙級動葉可調風機，需注意二級葉片的同步性。雙級風機的二級葉輪通過推桿和推盤進行串聯，推桿安裝在主軸承箱空心軸內，需在安裝和檢修時通過調整墊片進行二級葉片同步性的調整。
3.3空氣動力性能
雙級風機雖然總的葉片數量相對較多．但葉片相對輪轂較長、葉頂圓周速度相對較低，且雙級風機擴壓器產生的擴壓損失只需計算一個擴壓損失。因此一般來說雙級風機的效率高于單級風機。
3.4對投資的影響
相同條件下雙級風機與單級風機相比．輪轂較小，風機總重量較小，風機總體價格相對較低。采用“三合一”風機時．價格優勢更加明顯．北疆工程估算僅風機本身即可節省1 000萬元以上。
另外，“三合一”引風機還可節省脫硫系統占地和土建費用。
4、合并風機對煙氣系統的影響
4.1爐膛設計瞬態負壓及防內爆保護
北疆I程中在選擇是否取消脫硫增壓風機時，其最關心的是鍋爐爐膛防內爆的問題。主要原因是現行國內的規程規定如DUT435-2004《電站煤粉鍋爐爐膛防爆規程》、DUT 5121-2000《火力發電廠煙風煤粉管道設計技術規程》，均要求當引風機選型點的能為超過-8 700 Pa時．爐膛設計瞬態負壓都應考慮予以增加。國內上述標準與其所參考的美國國家防火協會NFPA85標準有相當的差距．國內已有文獻對此進行探討，并建議最終定值應根據設計優化方案與制造廠商取得共識。
北疆工程鍋爐技術協議中爐膛防內爆壓力為9 800 Pa．高于8 700 Pa．但引風機選型點壓頭10 667 Pa．折算到環境溫度下為14 825 Pa，遠高于9 800 Pa。通過與電廠、鍋爐廠、相關研究院所等單位的專家進行探討．認為沒有必要提高爐膛瞬態壓力承受值，而是依靠完善保護控制措施，保證鍋爐安全。
根據NFPA85標準規定．爐膛設計瞬態負壓按引風機在環境溫度下的TB點能力取用，并且不要求負壓絕對值大于8700 Pa。
風機及進、出口擋板門控制遵循NFPA85標準設計。風機啟、停、運行與爐膛壓力控制保護有完善措施，以避免出現爐膛瞬態負壓值超限。
(1)控制設計保證在所有運行工況下，確保從送風機入口到煙囪有一個通暢的氣流通道。當系統設計不允許使用全開空氣通道時．風機運行時其最小空氣通道斷面不小于吹掃空氣流量的要求斷面。
(2)無論什么原因，在最后一臺風機停運后，其調節擋板要經過一段時間延遲或受到控制再開啟，以避免由于風機惰走使爐膛瞬態（正、負）壓力超限。
(3)當一臺送風機事故跳閘，另一臺送風機仍正常運行時，必須聯鎖相對應的引風機跳閘．與跳閘送、引風機有關的擋板也必須關閉：如果是最后運行的一臺送風機跳閘時．引風機應保持被控制的運行狀態，相應送風機擋板保持開啟。
(4)完善的鍋爐壓力保護措施。根據NFPA85鍋爐防爆要求，依據鍋爐制造廠提供的爐膛內壓允許值，設有爐膛內正、負壓力報警、停爐MFI’（主燃料跳閘保護）。在MFT動作后（風機運行）、主燃料點火前．當爐膛內壓超過制造廠給定值（高于啟動MFT值）后，引風機跳閘。北疆工程設計充分考慮了鍋爐爐膛壓力保護，設有爐膛壓力報警、停爐、跳閘風機三段完善保護和控制。
4.2鍋爐運行安全性
北疆工程脫硫系統仍設有旁路煙遭。在切投脫硫系統時，煙氣系統阻力有所變化。受其影響，鍋爐負壓也會產生一些波動。無論是否設有增壓風機，切投脫硫系統都會對爐膛負壓帶來一些影響。當取消增壓風機時更需注意協調煙氣旁路擋板開啟速度和引風機的調節速度。北疆工程目前已完成了設計工作．煙氣旁路擋板門采用了3組結構，分組開啟，開啟時間與引風機調節速度相協調．使爐膛壓力的波動在可控范圍內。
4.3運行經濟性
雙級風機的總體運行效率較高．而且“三合一”引風機還減少了一個風機的擴壓段損失，煙氣側風機總體效率的提高更加明顯，運行成本相對較低，但當脫硫系統切除后，風機壓頭降低，與設有增壓風機的系統相比．此時引風機運行效率相對較低．電耗較大，當脫硫系統切除時間較長時，將影響整體經濟性。
5、結語
通過對國內外雙級動葉可調風機發展的了解以及取消增壓風機對煙氣系統影響的探討，可以看出．1000 MW機組取消脫硫增壓風機．采用雙級動葉可調軸流式引風機在技術、系統的安全運行、設備配套上都是可行的，并且還可節省投資、節約占地、簡化系統、減少電耗、降低運行成本。
隨著我國環保政策的日益嚴格和脫硫系統可用率的提高，脫硫系統的投入率將越來越高．采用這種引風機配置方案將成為很好的選擇。
