鍋爐送風機節(jié)能改造探討

盧紅玲，陳 艷，周 卓

（嘉峪關宏晟電熱有限責任公司，甘肅嘉峪關735100）

鍋爐送風機節(jié)能改造探討

盧紅玲，陳 艷，周 卓

（嘉峪關宏晟電熱有限責任公司，甘肅嘉峪關735100）

某電熱公司125 MW機組鍋爐送風機出力不足，運行時風機擋板全開不能滿足鍋爐燃燒風量要求。通過現場進行風機性能測試、理論計算及原因分析，確定出風道系統(tǒng)阻力過大是主要影響因素。針對存在的問題，制定了拆除二次風總門、增大二次風道通流截面、平衡調配四角風壓等可行的技術改造方案，最終解決了鍋爐送風風量不足的問題，機組經濟性相應得到了提高。

電廠鍋爐；送風機；風機出力

1 引言

隨著國家節(jié)能降耗減排力度的加強，對火力發(fā)電廠的節(jié)能、高效運行提出了更高的要求。送風機是鍋爐重要輔機之一，也是主要的耗電設備[1]，運行中承擔著為鍋爐燃料燃燒提供足夠風量的重要作用，鍋爐風量合理是燃燒穩(wěn)定且經濟燃燒的前提，因此送風機的出力不足影響了鍋爐高負荷運行的能力。本文以某電熱公司2臺125 MW機組為例，對送風機運行中存在的問題進行了分析，提出了相應的改進措施，并對改進的效果進行了分析。

2 鍋爐送風系統(tǒng)概況及存在的問題

某電熱公司2臺125 MW機組配套鍋爐為HG-435/13.7-MQ6型超高壓自然循環(huán)、一次中間再熱、四角切圓燃燒、固態(tài)排渣的燃煤鍋爐。設計燃料為哈密煙煤，運行時可摻燒高爐煤氣和轉爐煤氣[2]。送風系統(tǒng)風機型號為G5-54NO22D，風量272988 m3/h，風壓6.28 kPa，電動機型號為YKK5003-6。鍋爐自投產后一直存在送風機出力不足的問題，尤其到了夏季環(huán)境溫度上升后，這一問題顯得更加突出，機組在滿負荷工況下，送風機擋板全開不能滿足煤粉燃燒所需風量，導致飛灰含碳量上升，鍋爐機械未完全燃燒熱損失增大、熱效率下降，機組煤耗增加。為解決這一問題，2011年3月委托某試驗機構對送風機進行了性能試驗，結果顯示，2臺125 MW機組鍋爐送風機出力不足，其主要原因并非風機選型過小，而是系統(tǒng)阻力過大，系統(tǒng)阻力明顯高于同類機組1 kPa以上[3-4]。風機管網各段阻力測試數據見表1。

2 送風機管網各段阻力分析

2.1 二次風總門阻力過大

從表1可看出，2臺鍋爐從空氣預熱器出口到機翼測風裝置后風道的壓損相對較大[5]。進一步分段測試發(fā)現，造成壓損過大的部位主要集中在二次風總門和機翼測風裝置2個部位，尤其是四角的二次風總門。測試數據說明介質通過這2個部位的壓力損失之和約1000 Pa（二次總風門前到機翼測風裝置后的壓力測試差）。另外，受安裝空間位置的限制，二次風總風門擋板和機翼測風裝置的距離較近，二者相互干擾并產生渦流，壓力損失進一步增大。

表1 風機管網各段阻力測試數據Pa

2.2 四角二次風噴口流通截面過小

從運行實際情況和測試數據來看，2臺爐的四角二次風箱風壓偏高，四角都在1600 Pa左右（詳見表1），根據鍋爐設計經驗及伯努利方程概算，維持正常的二次風速（設計風速為46.6 m/s）所需的差壓在1200 Pa左右，這樣就產生400 Pa不必要的局部節(jié)流損失。在滿負荷工況下，只能靠調節(jié)送風機擋板全開來提高風壓，即使四角二次小風門全開，也達不到爐內燃燒所需的氧量，送風機出力不足。造成四角二次風壓偏高的主要原因是四角二次風小風門的二次風道流通截面偏小。尤其兩組燃燒器的下層二次風，即AA層二次風和BC層二次風，這兩層二次風在燃燒過程中起分段托粉和起旋的作用。而這兩層二次風的風道內部都布置有焦爐煤氣管道和彎頭，使設計偏小的二次風道有效通流面積更小，而且因焦爐煤氣彎頭靠近二次風噴口，造成二次風的剛性大幅度下降，從而影響到爐內正常的燃燒組織。噴口示意見圖1。

圖1 原噴口示意

2.3 四角二次風箱壓力不均、二次風彎頭阻力偏大

1號爐的熱風道在空間布局上存在明顯的不合理現象，2、3號角的二次風箱壓力要比1、4號角高出200 Pa左右。通過查看鍋爐廠家設計圖紙，從空氣預熱器出來后兩風道是按相同截面分配的。另外，至四角的二次風道90毅彎頭內也沒有導流板，造成彎頭阻力偏大。

3 改造技術方案

通過測試數據、理論計算以及阻力產生的原因分析，決定對造成送風管網阻力過大的各阻力構成點進行改造[6-7]。

3.1 拆除四角二次風總門、優(yōu)化機翼測風裝置

2臺鍋爐四角二次風總門的設計初衷是為了調節(jié)四角二次風量的均勻性，但從鍋爐的整個運行過程中來看，常處于全開的狀態(tài)，基本不參與調節(jié)，反而增加了風道的局部阻力，且對二次風量的精確測量產生了負面影響。

拆除四角二次風總門既減小了風道的局部阻力也減小了設備的操作和維護工作量，同時在空間位置上延長了二次風測速裝置前的直管段，消除了對二次風測量裝置的干擾，使其測量更精確。

考慮到機翼測風裝置占整個二次風道通流截面的1/3左右，局部阻力較大，因此，將原有機翼測風裝置更換為點式矩陣測風裝置。

3.2 增大兩層焦爐煤氣的二次風道通流截面

對AA、BC兩層風道及噴口進行重新設計，使風道與噴口截面比維持在一個比較合理的水平。同時考慮兩側水冷壁的影響，在垂直方向上增大了二次風的有效通流截面，消除內部焦爐煤氣管所占空間的影響，對相鄰噴口也不會產生影響。該兩層噴口所對應的二次風箱也進行了設計調整，使其能夠與噴口匹配，結構上更加合理。

改造后的噴口示意見圖2。

圖2 改造后的噴口示意

3.3 四角風壓的平衡調配

針對靠近空氣預熱器側的兩角二次風箱壓力比靠近前墻的兩角風箱壓力高出200 Pa左右的問題，在風道分叉處，對風道通流截面進行調整（如圖3所示），消除前后墻風箱壓力差異，使四角風量趨于平衡，有利于爐內燃燒的組織，減輕個別角區(qū)容易結焦的現象。

圖3 兩角風箱風壓調配示意

3.4 風道局部彎頭的改進

對通往四角的熱風管道的4個彎頭進行改造，在彎管風道內加裝導流板，減少內部支撐管件改善氣流的流動特性[8]，降低管道阻力損失（100 Pa左右）。如圖4所示。

圖4 90°彎頭弧形導流板示意

4 改造方案的實施效果

4.1 運行效果

2011年6月和8月結合機組小修，分別對2臺鍋爐送風機系統(tǒng)進行了技術改造。測風裝置更型改造后，示值穩(wěn)定、準確，節(jié)流損失大大降低。改造后夏季滿負荷工況時風機電流平均降低6A以上，送風機出口風壓下降1.1 kPa左右，爐膛出口氧量可提升至2.5%耀3.0%，保證了爐膛內煤粉燃燒所必需的風量，達到了送風機節(jié)能改造的目的。改造后夏季滿負荷時送風機各段風壓測試數據如表2。

4.2 經濟效益

（1）送風機節(jié)能改造后，在同等氧量條件下，電熱公司2臺鍋爐的4臺送風機電流在不同負荷段下降值均超過24 A（4臺×6A），按年運行小時數6000 h，電價按（成本價）0.27元/(kW·h)計算。

年節(jié)電效益=節(jié)約廠用電×電成本價

表2 改造后送風機各段風壓測試數據Pa

=127.2×0.27

=34.34（萬元）

（2）通過技術改造，系統(tǒng)阻力降低1.1 kPa左右，送風機出力得到了提升，滿足了鍋爐燃燒所必須的風量，飛灰含碳量較改造前平均下降1%以上，爐渣可燃物含量平均下降1.5%，鍋爐效率提升0.53%，平均煤耗降低1.82 g/(kW·h)[9]。按年運行6000 h、機組平均負荷110 MW、標煤單價400元/t計算。

單臺機組節(jié)約煤量=發(fā)電量×降低煤耗量×年運行小時

=110×103×1.82×10-6×6000

=1201.2（t）

年產生效益（折合人民幣）=單臺機組節(jié)約煤量×運行機組數×煤價

=1201.2×2×400

=96.1（萬元）

兩項合計年節(jié)能創(chuàng)效約130.44萬元。

（3）減排效果。送風機改造后年可節(jié)標準煤1201.2 t，按燃燒1t標煤可排放CO21.98 t來計算，改造后年可減少CO2排放約2378 t，減排效果顯著。并且還可以減少SO2、NOx等污染物的排放，環(huán)境質量得到改善。

5 結語

通過技術改造后，風道阻力大幅下降，送風機出力提升了15%以上，基本解決了夏季鍋爐送風機出力不足的問題，鍋爐燃燒效率得到了提高，經濟性得到了保證，降低了廠發(fā)電煤耗，也為下一步風機變頻節(jié)能改造創(chuàng)造了條件。

該風機改造項目投資小（每臺爐改造費用50萬元左右），每年的節(jié)能效益都在130萬元以上，投資收益非常明顯，可為其他風機改造提供一定參考。

[1]孫家鼎,王昶東.燃煤電廠鍋爐節(jié)能減排技術[J].中國電力,2010,43 (4):55-57.

SUN Jia-ding,WANG Chang-dong.Technology of energy saving and emission reducing in boiler of coal-fired power p lant[J].Electric Power,2010,43(4):55-57.

[2]嘉峪關宏晟電熱公司2×125MW機組集中控制運行規(guī)程[R].2004.

[3]DL 469—92電站鍋爐風機現場試驗規(guī)程[S].

[4]劉佳鈺.電站風機改造與可靠性分析[M].北京：中國電力出版社，2001.

[5]代志剛.增大鍋爐送風機容量的研究與改造[J].華中電力,2010（3）.

DAI Zhi-gang，The research and the transformation of increasing the capacity of the boiler blower[J].Central China Electric Power，2010（3）.

[6]佟長江，胡耀卿.送風機節(jié)電措施[J].內蒙古電力技術，2010（28）.

Tong Chang-jiang，Hu Yao-qing.Measures of saving the blower power[J].Inner Mongolia Electric Power,2010（28）.

[7]山東工學院、東北工學院.工程流體力學[M].北京，水利電力出版社1984.

[8]譚小平.火力發(fā)電廠煙道風道振動原因及現場消振措施[J].黑龍江電力技術，2005（27）.

Tan Xiao-ping.The vibration reasons and on-site measures in ther-mal power plant flue duct and air passage[J].Hei Long-Jiang Elec-tric Power，2005（27）.

[9]李青，工維平.火力發(fā)電廠節(jié)能和指標管理技術[M].北京：中國電力出版社，2009.

Energy Saving Transformation of Blast Fan for Boiler

LU Hongling,CHEN Yan,ZHOU Zhuo

(JiayuguanHongshengElectricHeatCo.,Ltd.,Jiayuguan,Gansu735100,China)

The boiler blast fan of a 125MW power unit at a electric thermal power plant cannot satisfy the demand of boiler combustion even with the fan baffle plate fully open.Through on-site performance test,theoretical calculation and reason analysis it was decided that too much resistance in the air duct system had been the main cause of the problem.Feasible technical transformation program was drawn up,including removing the main throttle of secondary duct,increasing the blast section of secondary duct and balancing the blast pressure at four corners,which solved the problem of insufficient air blast for the boiler and improved the economic performance of the power unit.

power plant boiler;blast fan;fan output

TH 43

B

1006-6764（2014）02-0039-04

2013-08-08

盧紅玲（1973-），女，甘肅嘉峪關人，工程師，從事電廠熱力試驗工作。