汽电双驱”引风机在发电厂的灵活应用

汽电双驱”引风机在发电厂的灵活应用
发表时间：2019-12-30T13:04:30.987Z 来源：《科学与技术》2019年第16期作者：颜雨
[导读] 引风机是发电机组的能耗大户，而且电动引风机消耗高品位的电能
摘要：引风机是发电机组的能耗大户，而且电动引风机消耗高品位的电能，运行经济性较差。

如果采用汽动引风机，除了降低厂用电、提高对外供电外，当厂外有热负荷用户时，可将一部分抽汽或排汽引至热网。

在常规汽动引风机供热方案中，汽动引风机转速的调节依赖于小汽轮机的进汽流量，需要通过进汽阀来调节，存在节流损失，同时也降低了小汽轮机的运行效率。

除此之外，启动阶段需要启动汽源，带来了额外投资。

为保证汽动风机的运行可靠性，引风机汽轮机的进汽汽源应考虑设置备用汽源，总体上，降低了供热的经济性。

因此本文章将介绍新的方案： “汽电双驱”引风机。

关键字：“汽电双驱” 引风机汽引小机
一、系统介绍
系统连接：小汽轮机——定速比齿轮箱（离合器+减速箱）——异步电动/发电机——引风机。

1、小汽轮机
本方案采用的小汽轮机是背压式汽轮机，排汽作为供热汽源。

汽轮机进汽参数为：压力 10.6 MPa(a)，温度 535 ℃，排汽压力 1.49 MPa(a)，汽轮机额定（回热）转速 7702 r/min，汽轮机额定（回热）输出功率 9250 kW。

其汽源来自一次低再出口蒸汽（参数11.27MPa，538℃），一次低再进口蒸汽作为调温汽源。

2、齿轮箱
本方案采用的是定速比齿轮箱，齿轮箱变比为10.27。

采用该种齿轮箱有三个优点：①齿轮箱带有离合器，因此在启停和隔离检修时都不受引风机及电机影响。

②定速比齿轮箱相对于调速齿轮箱来说传动效率较高，经济性更好。

③经过定速比齿轮箱连接，在小汽轮机定速情况下，引风机出力调节相对简单，可以通过动叶进行调整，简单可靠。

3、引风机电机
该引风机电机采用的是异步电动/发电机，转速范围为 747～753rpm。

由于电机无论在电动机状态还是在发电机状态，均从系统吸收无功，电压及频率均与系统一致，所以两种状态可以实现无扰动切换。

电流输入与输出潮流变化均通过同一路动力电缆及开关来实现，两种状态均以差动保护作为主保护，保护范围均为开关柜至电机的电缆及电机内部绕组，与常规电动引风机保护方案相同。

二、运行模式
1、启动过程
纯电驱模式：正常启动时，电动机带引风机运行，离合器处于脱开状态，汽引小机不跟随转动。

汽电混驱：机组启动后，汽源蒸汽参数满足后，开启PCV阀，汽引小机复位挂闸、冲转、升速暖机后，升速至同步转速，离合器啮合后，汽引小机与电动机、引风机并轴运行。

在冲转中汽引小机处于转速控制模式，通过人为设定转速和升速率来控制汽引小机调门开度。

离合器啮合后，汽引小机采用调门阀位手动控制模式，手动开大小机调门增加汽引小机出力，当汽引小机输出功率上升后，电机输入功率逐步下降。

汽驱发电：汽引小机主调门继续开大，转速上升，当超过发电机驱动转速，电动机转化为发电机形式运行，电机输入功率降低至0，并开始向6kV母线输出功率，此时为汽引小机驱动发电状态，正常运行时均为该状态。

汽引小机调门根据热负荷调节蒸汽流量，引风机动叶控制炉膛负压，而整个轴系上不平衡的功率则由电机来负责平衡。

2、停止过程
正常停止：当汽引小机准备正常停运时，逐步关小汽引小机调门，模式由汽驱发电转变为汽电混驱，继续关其调门直至离合器脱开，完全进入电驱模式，将汽引小机控制方式切至转速控制模式，逐步降低转速，然后打闸，转速到0后投入盘车。

异常状态停止：①汽引小机跳闸：汽引小机跳闸后，转速正常下降，当汽引小机转速低于啮合转速时，引风机转为电驱模式，小机转速到0后根据情况投入盘车。

②引风机电机开关跳闸：当引风机电机跳闸后联跳汽引小机，否则在富裕动力作用下，汽引小机可能会超速。

3、特殊工况
当汽引小机跳闸，小机主汽门、调门关闭，如果减速箱齿轮仍然啮合，被电动机带动。

从理论上说，当小机转速低于电机转速时，齿轮将自动脱开。

但也应做好准备工作：当出现转速不下降时，应立即检查电机电流是否较单电机带引风机运行时大很多，以此判断汽引小机是否在无蒸汽运行状态，如果在无蒸汽运行状态，应停用引风机电机。

三、供热调整
1、外部热网用汽量增加，或RB等原因造成汽引小机排汽量下降，通过增加二冷至供热接带热用户流量。

2、热网用户甩热负荷，或异常工况导致供热压力异常升高，汽引小机排汽压力上升，通过人为关小汽引小机调门来控制排汽压力。

在关小
调门过程中，随着汽引小机功率的改变，引风机驱动方式可能会发生改变。

四、经济性
1、根据一年运行经验和数据，机组的平均负荷在75%BMCR左右，汽引小机的平均发电功率3600kW，对厂用电率来说下降0.75%左右。

而相对于供热由二次冷再经过减温减压接带的话，供电煤耗降低1g/kW·h。

2、“汽电双驱”引风机方案与电动引风机方案、常规汽动引风机方案相比，每台机组增加投资分别为3160万和1510万元。

虽然发电煤耗较后两者高（发电量多），造成燃料费用分别增加1225万和790万元，但由于增加了发电量，厂用电率低，供电煤耗反而低，售电收益较后两者分别增加2934万和 1725万元，总利润分别增加1709万和935万元。

多出的投资最多1.9年即可收回(按标煤单价750元/t，上网电价0.388元 /kW·h计算)。

五、结论
1、 “汽电双驱”引风机在实际中已得到应用，在降低厂用电率、和供热方面得到了有效的印证。

2、同时，对于二次再热锅炉，从一再和二再抽出的蒸汽，也为提高再热汽温提供了一种手段，在抽汽量变多时，再热汽温更容易达到额定值。

参考文献：
[1]米海波,郝智超.火电厂汽电双驱引风机汽轮机的应用分析[J].科技资讯,2019,17(15):41+43.
[2]闫鑫洋. “汽电双驱”系统电机瞬态分析及优化[D].上海电机学院,2019.
[3]吕春俊 , 蔺琪蒙 . “汽电双驱”引风机高效供热。