發(fā)電廠鍋爐引風機節(jié)能改造

李成喜，王煥新，陳國艷

(1.武漢凱迪控股投資有限公司，湖北 武漢 430223;2.清華大學熱能系，北京 100084)

0 引言

風機節(jié)能在國民經(jīng)濟各部門中的地位和作用是舉足輕重的。因而風機的節(jié)能具有十分重要的意義［1］。造成風機能耗較高的原因有多種。例如，由于通風工程設計者對管網(wǎng)阻力計算不準確，選用風機的人員又擔心計算壓力和流量不能滿足工況需要，故選用過大的安全裕量，或者無適宜性能的風機規(guī)格可選而選用風機的高檔性能或高壓區(qū)。結果，由于層層加碼，造成所選用風機的額定風量遠遠超過工況實需風量。這時風機操作者只好采用插板或調節(jié)門節(jié)流來增加阻力，以求減少風量，使之符合工況要求。

風機的配套電動機容量選取偏大。由于國產(chǎn)電動機的規(guī)格難以完全滿足風機的配套，采購時往往選取高檔額定功率的電動機，造成大馬拉小車，降低了電動機的負荷率，浪費了電能。風機使用中采用了不適宜的或效率低的調節(jié)方法，降低了風機的調節(jié)效率［2－4］。

據(jù)某煤炭公司對148臺礦井主通風機的調查，運行效率在70%以上的占10%左右;運行效率低于55%的竟達59%。據(jù)某鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的調查，通風機的平均運行效率只有40%左右。某發(fā)電廠鍋爐鼓引風機的最高運行效率只有67.5%，最低僅為45.2%［5－7］。

因此，本文充分利用凱迪公司現(xiàn)有的設備進行研究改造，以期取得良好的效果，為推廣風機節(jié)能工作提供基礎試驗數(shù)據(jù)。

1 引風機性能

本試驗引風機選用兩臺電機功率800 kW的型號為Y6－40－26F引風機，參數(shù)如表1所示。

2 試驗工況

為了準確掌握目前引風機及其相關煙道的特性，為引風機改型提供準確的數(shù)據(jù)，進行引風機性能試驗，并根據(jù)試驗結果計算引風機改型設計參數(shù)。通過鍋爐負荷分別在不同工況條件下，對兩臺引風機進行試驗，獲得其性能參數(shù)。

#1爐兩臺引風機甲和乙進行試驗，每次試驗選擇8個工況，各個工況的試驗內(nèi)容如下:

(1)工況1:甲引風機單獨運行，乙引風機停用，鍋爐負荷為經(jīng)常出現(xiàn)的低負荷。

(2)工況2:甲引風機單獨運行，乙引風機停用，甲引風機進口風門開度為100%，鍋爐負荷調整至相應引風量下的負荷。

(3)工況3:啟動乙引風機，甲引風機仍保持運行，且它的進口風門開度仍保持100%，調整乙引風機進口風門，使得鍋爐負荷達到額定值，且此時總引風量為額定鍋爐負荷下的可能的最大值。

(4)工況4:兩臺引風機投用，鍋爐負荷、總引風量維持在工況3下的數(shù)值，將兩臺引風機調整至相同電流。

(5)工況5:兩臺引風機投用，將鍋爐負荷調整至經(jīng)常運行的高負荷，相應調整兩臺引風機使得兩臺引風機保持相同的電流。

(6)工況6:兩臺引風機投用，將鍋爐負荷、總引風量恢復到工況3下的數(shù)值，乙引風機進口風門開度調整至100%，而甲引風機進口風門開度調整至合適的數(shù)值。

(7)工況7:甲引風機停用，乙引風機單獨運行，乙引風機進口風門開度為100%，鍋爐負荷調整至相應引風量下的負荷。

(8)工況8:甲引風機停用，乙引風機單獨運行，鍋爐負荷為經(jīng)常出現(xiàn)的低負荷。

由于工況3、工況6的一側引風機進口風門全開、另一側引風機進口風門開度較小，以致除塵器后的兩側煙道的煙氣量相差很大，使得煙氣量小的一側煙氣速度較低，部分測點速度接近于零甚至有回流，存在較大的煙氣量測量誤差，因此，對工況3、工況6的試驗數(shù)據(jù)不作分析計算。

3 試驗結果與分析

3.1 不同試驗工況下煙氣量特性

本試驗分別對六種工況進行試驗，并對各個工況下的參數(shù)在不同氧量和不同轉速的條件下進行了修正，如表2所示。關于表中的文字內(nèi)容在表后做了相應注釋。

3.2 #1爐引風量選型分析

由表2可以看出，在同等開度下，#1爐引風機甲各項指標、出力不及引風機乙，故#1爐選擇引風機甲改造，引風機乙備用。將工況4煙氣量修正至常態(tài)、設計轉速、高氧量時的數(shù)值為105.93 m3/s，即在上述狀態(tài)下，鍋爐所需的總引風量為105.93 m3/s，單臺引風量為52.96 m3/s，取53 m3/s作為改型設計工況1的風量用于#1爐風機選型。

根據(jù)表2中試驗結果，擬合出常態(tài)、設計轉速、高氧量時鍋爐負荷與引風量的關系曲線與表格，#1爐如圖1所示。

圖1 #1爐引風量與負荷關系圖

高負荷220 t/h、高氧量5.0%、引風機進口密度為0.87 kg/m3、引風機轉速為960 r/min時，鍋爐總引風量為98.44 m3/s，單臺引風機的引風量為49.22 m3/s，取該值作為改型設計工況2的風量用于#1爐風機選型。

高負荷220 t/h、正常氧量3.5%、引風機進口密度為0.87 kg/m3、引風機轉速為960 r/min時，鍋爐總引風量為90.00 m3/s，因此初步?jīng)Q定此時采用單側運行，所以取該值作為改型設計工況3的風量用于風機選型完全滿足要求［8－10］。

3.3 不同試驗工況下引風機風壓試驗

由表3可見:將滿負荷試驗工況4的引風機風壓修正至常態(tài)、設計轉速、高氧量時，此數(shù)值為:甲側6147 Pa，乙側6042 Pa，為了安全起見，加之乙側風壓可能不可靠，取兩側中的較大值并近似至6150 Pa，作為改型設計工況1的風壓用于風機選型。該取值對應的風門開度仍為工況4的風門開度72% ～81%，即按6150 Pa取值，引風機仍有較大的風壓富裕量。

高負荷220 t/h、高氧量5.0%、引風機進口密度為 0.87 kg/m3、引風機轉速為 960 r/min、鍋爐總引風量為 98.44 m3/s、單臺引風機的引風量為49.22 m3/s時，所 需風壓為 5308.5 Pa，近似 取5310 Pa作為改型設計工況2的風壓用于風機選型。

3.4 引風機改型設計參數(shù)匯總確定

根據(jù)前面對幾種改型設計工況風量、風壓的推算，得出改型設計參數(shù)匯總如表4所示，按鍋爐負荷為220 t/h，引風機投入運行的是甲引風機，電機功率800 kW容量。

經(jīng)過對鍋爐不同工況、不同煤種引風機的引風量、風壓等所有相關數(shù)據(jù)進行測試、試驗，經(jīng)過調研、技術論證和立項批準，決定引風機重新選型改造;對主要部件葉輪、集流器、機殼蝸舌、出口煙道流線重新設計，原出口煙道擴散角度約19°，不符合風機設計規(guī)范要求，規(guī)范要求出口煙道擴散角度不大于12°，此次改造一并設計，重新制作。為了節(jié)省費用，保留原風機電機、風箱、軸、軸承座等。根據(jù)性能試驗結果，選取#1爐引風機甲改造。

根據(jù)前面性能試驗，對設計工況風量、風壓進行推算，得出改型設計參數(shù)匯總，選擇國內(nèi)業(yè)績較好的引風機專業(yè)制造廠家作為引風機改造單位。

表2 #1爐引風機風量試驗

表3 #1爐引風機風壓試驗

表4 #1爐引風機改型參數(shù)匯總

參照改型設計參數(shù)，根據(jù)本廠引風機生產(chǎn)系列，最終確定選擇 Y4－60－14No.25.5F型引風機，葉輪(包括防磨處理)、集流器，機殼等主要部件由成都電力機械廠制作，出口煙道由我公司自行按規(guī)范設計，設備安裝包括出口煙道安裝由我公司生產(chǎn)部承擔，改造后在現(xiàn)場進行動平衡調整試驗。風機改型后的性能參數(shù)如表5所示［11］。

表5 #1爐甲引風機改型后參數(shù)

#1爐引風機甲于#1機組大修期間開始施工，改型后投用前，甲風機現(xiàn)場進行了動平衡調整，軸承振動都不超過0.03 mm，機械性能符合規(guī)范。#1爐引風機甲滿載運行鍋爐平均負荷195 t/h左右，比改造前負荷平均上升25 t/h，單引風機運行基本能滿足當前負荷要求，對風機性能進行了測試，數(shù)據(jù)表明，#1 爐引風機效率為76.2%［12］。

3.5 經(jīng)濟性能分析

對電力市場和供熱市場按年發(fā)電利用小時6300 h、年供熱 210000 t，預測鍋爐年產(chǎn)汽3250000 t，機組的引風機單耗比改造前平均下降1.44 kWh/t汽，則:

年節(jié)約廠用電:

3250000 t×1.44kW/t汽=468000 kWh

年實現(xiàn)凈效益:

4680000kWh× 0.469元/kWh=2194920元

項目改造后實現(xiàn)效益約219.5萬元/年。

4 結論

經(jīng)過對鍋爐不同工況、不同煤種引風機的引風量、風壓等所有相關數(shù)據(jù)進行測試、試驗，決定對引風機重新選型改造。參照改型設計參數(shù)，根據(jù)本廠引風機生產(chǎn)系列，最終確定選擇 Y4－60－14No.25.5F型引風機。另外對改型后的經(jīng)濟性能分析，可節(jié)約成本219.5萬元/年，效益可觀。

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