330 MW燃煤機(jī)一次風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化研究

李志國

(內(nèi)蒙古京科發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 興安盟 029400)

330 MW燃煤機(jī)一次風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化研究

李志國

(內(nèi)蒙古京科發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 興安盟 029400)

通過對一次風(fēng)機(jī)的熱態(tài)試驗，找出了一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率偏低的主要原因，并結(jié)合實際工況，提出了合理的優(yōu)化改造方案。優(yōu)化改造后，一次風(fēng)機(jī)能持續(xù)、良好運(yùn)行，取得了顯著的節(jié)能效果，為企業(yè)贏得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

一次風(fēng)機(jī)；節(jié)能；優(yōu)化方案

0 引言

隨著改革的不斷深入，我國電力企業(yè)正逐步由生產(chǎn)型企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)營型企業(yè)，對節(jié)能降耗提出了更高的要求。因此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視技術(shù)改造工作，對高耗能設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級，以便實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。風(fēng)機(jī)作為動力機(jī)械之一，有著耗電量極大、點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，在冶煉、煤炭、鋼鐵、電力等行業(yè)中，其耗電量在企業(yè)總用電量中的占比通常超過20%。所以，對風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造有著至關(guān)重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟(jì)意義。

筆者結(jié)合某企業(yè)一次風(fēng)機(jī)耗能較高的實際案例，對一次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行了研究和分析，從而查找出了其效率偏低的主要原因，最終得出了一次風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化的方案。

1 一次風(fēng)機(jī)診斷試驗

優(yōu)化前，企業(yè)采用2008B/1190式離心風(fēng)機(jī)。對熱態(tài)試驗的結(jié)果進(jìn)行分析，企業(yè)的一次風(fēng)機(jī)風(fēng)壓裕量為58%，風(fēng)量裕量為19%。基于我國對電站鍋爐風(fēng)機(jī)試驗現(xiàn)場的相關(guān)要求：風(fēng)壓裕量應(yīng)不低于30%，風(fēng)量裕量應(yīng)不低于35%?？梢钥闯觯?dāng)前企業(yè)的一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量不滿足規(guī)定的要求，但風(fēng)壓裕量卻超過了規(guī)定的要求，充分表明企業(yè)一次風(fēng)機(jī)的選型和設(shè)計參數(shù)并不合理。

因為設(shè)計參數(shù)和實際運(yùn)行參數(shù)有著明顯的差異，造成機(jī)組在滿負(fù)載工況下(330 MW機(jī)組負(fù)荷)，甲/乙兩側(cè)進(jìn)口擋板開度較小(只有48%和55%)，節(jié)能降耗效果較差，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率只達(dá)到了53.83%和57.45%，表明當(dāng)前企業(yè)所采用的風(fēng)機(jī)裕量過大、效率較低。

企業(yè)所采用的一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速比數(shù)值大約為41.8，現(xiàn)階段在滿負(fù)荷工況下，運(yùn)行點(diǎn)轉(zhuǎn)速比數(shù)值大約在54～56之間，兩者差異較為明顯。也就是當(dāng)前的管網(wǎng)阻力和所采用的一次風(fēng)機(jī)出力相較而言，明顯存在著風(fēng)壓裕量過大而風(fēng)量裕量不足、管網(wǎng)阻力同一次風(fēng)機(jī)不匹配等現(xiàn)象。

由于風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率由風(fēng)機(jī)性能和管網(wǎng)阻力的匹配情況所決定，風(fēng)機(jī)性能曲線和管網(wǎng)阻力線的交點(diǎn)即為風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)，交點(diǎn)處的效率即為風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，所以在確定管網(wǎng)阻力之后(阻力由管路系統(tǒng)和設(shè)備直接決定)，選擇最為合理的機(jī)號(葉輪直徑)、風(fēng)機(jī)型式，就能達(dá)到高負(fù)荷工況下風(fēng)機(jī)高效運(yùn)行的根本目的。

現(xiàn)今，企業(yè)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率不高的主要原因是不恰當(dāng)?shù)囊淮物L(fēng)機(jī)設(shè)計參數(shù)、過大的風(fēng)壓裕量和偏低的風(fēng)量裕量、管網(wǎng)阻力同一次風(fēng)機(jī)性能不匹配，所以，亟需對企業(yè)一次風(fēng)機(jī)開展節(jié)能優(yōu)化工作。

2 優(yōu)化改造方案的初步選定

對于一次風(fēng)機(jī)而言，當(dāng)前最為常用的改造方案如下：優(yōu)化改造一次風(fēng)機(jī)變頻器以及優(yōu)化改造風(fēng)機(jī)本體。兩種類型方案的優(yōu)缺點(diǎn)都非常明顯，且適用范圍也有著明顯的差異，所以，在優(yōu)化改造一次風(fēng)機(jī)的工作中，一定要全面考慮兩者的適用性和優(yōu)缺點(diǎn)，采用最為合理的優(yōu)化方案。上述方案中，變頻調(diào)速方案主要針對管網(wǎng)阻力特性和一次風(fēng)機(jī)性能的匹配，然而實際情況是，一次風(fēng)機(jī)出力要隨著變化的負(fù)荷而變化，也就是說，變速調(diào)頻只可滿足相應(yīng)范圍內(nèi)的管網(wǎng)阻力，優(yōu)化改造前發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)只能保持較低的運(yùn)行效率，其主要原因在于管網(wǎng)阻力同一次風(fēng)機(jī)性能不匹配。由此得出，變頻器優(yōu)化改造方案不適合企業(yè)的一次風(fēng)機(jī)改造。另外，同本體改造相較而言，變頻改造方案需進(jìn)行較高的投資，且回收資金的周期較長，所以，應(yīng)采取本體改造的方案來進(jìn)行一次風(fēng)機(jī)的優(yōu)化改造。

初步確定的方案為：基于一次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況，進(jìn)行全壓、流量和轉(zhuǎn)速比等相關(guān)參數(shù)的計算，以此為依據(jù)選擇最為合適的一次風(fēng)機(jī)型號，并進(jìn)行一次風(fēng)機(jī)機(jī)殼、集流器和葉輪等部件的更換。在確定型號后，因為調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)利用變化的擋板開度來實現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)性能曲線的改變，采用該調(diào)節(jié)方式勢必會導(dǎo)致一定的節(jié)能損失，所以要想有效提升一次風(fēng)機(jī)的工作效率，可以在開展本體改造工作后，也就是一次風(fēng)機(jī)性能曲線同管網(wǎng)阻力曲線相匹配之后，再開展變頻改造工作，最終達(dá)到風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)、無節(jié)流損失的目的。

3 一次風(fēng)機(jī)的優(yōu)化改造實施

開展優(yōu)化改造工作前，必須先開展選型計算工作，然后以實際環(huán)境狀況、設(shè)備和計算結(jié)果為基礎(chǔ)，選擇一次風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)和葉片型式。

3.1 參數(shù)和葉片型式的選擇

(1) 風(fēng)機(jī)參數(shù)。通過熱態(tài)試驗發(fā)現(xiàn)，在3臺磨煤機(jī)運(yùn)行、330 MW機(jī)組負(fù)荷的情況下，一次風(fēng)機(jī)甲側(cè)全壓數(shù)據(jù)為12 883 Pa，乙側(cè)全壓數(shù)據(jù)為12 746 Pa，而甲/乙兩側(cè)進(jìn)口流量分別為211 103 m3/h和224 007 m3/h，總風(fēng)量為435 110 m3/h。

(2) 葉片型式。對于風(fēng)機(jī)的葉片而言，要結(jié)合實際工作環(huán)境加以考慮。由于該企業(yè)周邊空氣質(zhì)量良好，不含灰塵、沙粒和鹽分等，因而對風(fēng)機(jī)葉片的抗腐蝕性、防灰特性和耐磨性沒有過高的要求，為進(jìn)一步提升風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，有針對性地選取機(jī)翼型葉片。

3.2 選定風(fēng)機(jī)參數(shù)的基本原則

風(fēng)壓裕量和風(fēng)量裕量的選取應(yīng)遵循以下主要原則：(1) 綜合考慮一次風(fēng)機(jī)能承帶60%負(fù)荷以及煤質(zhì)變化等多方面因素。(2) 預(yù)留一定的裕量以保證正常的運(yùn)行操作。所以，有針對性地選擇了20%的風(fēng)壓裕量和10%的風(fēng)量裕量。并結(jié)合實際工況，將一次風(fēng)機(jī)直徑增大至2.08 m，由于原先所用的是2.315 m的葉輪直徑，故優(yōu)化改造后選擇的是離心式高效風(fēng)機(jī)，從而確保風(fēng)機(jī)同給風(fēng)系統(tǒng)高度匹配，有效提高了風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率。

3.3 一次風(fēng)機(jī)的優(yōu)化改造定型

通過選型計算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化改造后的風(fēng)機(jī)葉輪直徑由起初的2.315 m降至現(xiàn)在的2.08 m，從而大幅縮短了一次風(fēng)機(jī)的啟動時間。另外，軸功率計算值小于1 250 kW，而當(dāng)前所使用的是額定功率為2 050 kW的電動機(jī)，擁有較大的電機(jī)裕量，能確保風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。同時，由于采用的是雙吸雙支撐式一次風(fēng)機(jī)，能保證安裝及運(yùn)行過程中的互相對稱，讓工作中的一次風(fēng)機(jī)所形成的軸向推力互相減小和抵消，所以不需要更換電動機(jī)，也不需改動傳動組，通過改進(jìn)和優(yōu)化，一次風(fēng)機(jī)具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好、效率更高等優(yōu)點(diǎn)，能確保各種工況下鍋爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

改造后的一次風(fēng)機(jī)需要對集流器、機(jī)殼和葉輪進(jìn)行更換，保留一次風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)門、進(jìn)氣箱、基礎(chǔ)、傳動組和電動機(jī)等部件。需要注意的是，需在一次風(fēng)機(jī)出口處對過渡管進(jìn)行更換，以修正出口管道中心和出口中心不一致以及機(jī)殼變窄所導(dǎo)致的偏差。

改造前后，一次風(fēng)機(jī)TB設(shè)計參數(shù)主要有以下變動：由雙吸雙支撐式風(fēng)機(jī)取代原先所采用的雙支撐離心式風(fēng)機(jī)，風(fēng)量由原先的71.9 m3·s-1降至改造后的66.39 m3·s-1，全壓由原先的20 553 Pa降至改造后的15 550 Pa，轉(zhuǎn)速比由原先的42提升至改造后的50，優(yōu)化改造后的風(fēng)機(jī)葉輪直徑由起初的2.315 m降至現(xiàn)在的2.08 m。

4 節(jié)能效果分析

通過計算分析，2臺一次風(fēng)機(jī)一年能夠達(dá)到558×104kW·h的節(jié)電量，如果按照0.3元/kW·h進(jìn)行計算，則優(yōu)化改造一次風(fēng)機(jī)后，能在一年內(nèi)節(jié)省資金167.4萬元。而2臺一次風(fēng)機(jī)約需投入65萬元的改造費(fèi)用，那么實際上只需5個月就能順利收回一次風(fēng)機(jī)的優(yōu)化改造投資費(fèi)用。

5 結(jié)語

筆者基于一次風(fēng)機(jī)的熱態(tài)試驗數(shù)據(jù)，找出了一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率偏低的主要原因，并確定了科學(xué)的優(yōu)化改造方案。通過優(yōu)化改造，獲得了較為理想的效果，在一年內(nèi)可以節(jié)省167.4萬元的資金，為企業(yè)贏得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了企業(yè)持續(xù)、健康和穩(wěn)定發(fā)展。

[1] 李玉濤.高壓變頻器在電廠一次風(fēng)機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用實踐[J].科技風(fēng)，2009(1)

[2] 吳劍恒.循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)機(jī)節(jié)能改造及效果[J].工業(yè)鍋爐，2007(6)

2014-09-25

李志國(1973—)，男，黑龍江雙鴨山人，工程碩士，總工程師，主要從事電力技術(shù)管理工作。