發電廠鍋爐風機節能技術分析

李成剛

摘要：文章首先淺談鍋爐風機的技術原理，其次闡述了發電廠鍋爐風機的意義，最后結合實際對發電廠鍋爐風機的幾種常見節能技術類型與優越性進行比較。希望與同行一起分享技術經驗，共同協助發電廠鍋爐在運行期間降低能耗量，促進發電廠可持續發展進程。

關鍵詞：發電廠；鍋爐風機；節能技術；技術分析

鍋爐風機的類型很多，以一次風機、送風機、引風機等為主。風機在發電廠運行期間發揮的作用是極為顯著的。有調查資料顯示，鍋爐風機在整個發電廠用電量中所占比例高達30～40%[1]。故此發電廠為實現長效發展并獲得更大的經濟效益，需合理應用節能技術以降低鍋爐風機的能耗量，國內很多發電廠積極嘗試采用增設機械調節裝備、切割風機葉片等方法，但是鍋爐風機高功率、低使用率的問題長期沒有解除。本文筆者結合實踐經驗，對鍋爐風機常見節能技術進行較詳細闡述。

1鍋爐風機的技術原理

在科學技術的引領下，鍋爐風機的類型日益增多，通常有離心式、軸流式及羅茨風機。普通的鍋爐引、送風機均是離心式風機，其具備相同的結構，但是作用及安設方位存在差異性。在電動機驅動下離心式風機的葉輪開始旋轉時，充斥在葉片間的氣體就會與葉輪同步轉動，受離心作用力的影響，鍋爐風機氣體由葉片間槽道拋出機體，同時經由葉輪出口將氣體輸送至外界環境中。氣體在外流的過程中對葉輪空間產生影響，即構建真空環境，此時外界的氣體就會自動進入葉輪內進行補充。因為風機設備的連續運轉，對外界氣體行吸進與壓出處理，進而促使氣體處于連貫性流動的狀態中，同時也使放電廠鍋爐不間斷式的運轉[2]。

2發電廠鍋爐風機調節的意義

電力生產的特征對發電廠各類型風機的出力裕度產生直接影響，由于電力生產和消費是同步進行的，故此需確保發電設備設施長期維持連貫性運轉的狀態。另外，為保證發電設備的滿出力，所規劃的汽輪機的出力務必高于發電機的出力，而鍋爐的出力在汽輪機的出力之上。風機是鍋爐設備的常用輔助設備之一，其出力值一定要大于鍋爐。故此在對發電廠運行規程設計過程中，鍋爐風機流量與阻力的最大值需大于風機系統裕量的5～10%[3]。在對風煙系統流量與阻力最大值設計時，需結合機組在維修期鍋爐燃用煤種等方面發生的變化，這主要是因為機組在大規模的維修期中，由于設備腐蝕等多種因素的影響可能發生泄露問題，而導致少踐量增加或由于阻塞存在而增加阻力值；在鍋爐燃用煤種有明顯變化時，很可能影響少踐量和阻力數值的穩定性。此外，若處于并聯狀態下的一臺風機出現故障而需停運檢修時，其他類的風機需維持鍋爐運行的穩定性，此時機組承擔的負荷量相應增加。對于當下國內眾多發電廠針對鍋爐風機設計的大容量機組而言，盡管其均輔有聯通管道或聯通容器，但空氣預熱器出口與除塵器出口大體上處于相對獨立的運行狀態，即在鍋爐中有一臺風機運轉時，風煙系統內預熱器和除塵器產生較大阻力，且無法實現并聯運轉。

3鍋爐風機節能方法研究

3.2兩種常見的風機節能方法

發電廠鍋爐風機參數的多樣化促使其在節能方法選擇上存在多變性，但不同節能方法的應用效果也有所差異。當下，國內發電廠鍋爐風機對風機風量調節的方法主要有兩種：①將進口導葉安設在風道入口處；②將變速調節裝備安置在風機驅動處。

從本質上分析，進口導葉調節為一類調整風機自體特性曲線的調節形式（如圖1：qv—風量；pw—風壓；η1：風機效率；η2：傳動機構效率），該種調節形式主要是在風機葉輪入口位置形成氣流預旋轉，進而實現對風機風量的合理調控。由于進口導入無需投入大量的資金，且調節過程靈活性顯著，故此在節能領域有廣泛性應用[4]。在風機風量降低時，其驅動電機傳導出的功率并沒有明顯降低，故此節能下的部分電能也可在風機入口段被消耗。若應用擋板去調整風機作業狀態，可能出現故障發生頻次多、設備易磨損、維修費用高、擋板使用期間消耗的能量較大等問題。故此站在節能的視域去分析，采用進口導葉去調節風機存在諸多不合理性，其不僅不能達到有效節能，還可能誘發設備出現各種問題，進而影響鍋爐風機正常運作。

把變速調節裝備安置在風機驅動處，構建變速調節節能模式。該種節能辦法的應用原理是借用風機風量和風機轉速兩者的相關性，采用調控兩者間關系的方式實現對風量合理調控。在風機機組承載的負荷量出現變化時，可通過調節電動機的運轉速度，進而減少其對電能的消耗量。結合風機工作原理發現，對于同一臺風機設備而言，在管道阻力恒定情況下，風機風量和轉速間存在正相關關系，風壓與轉速的二次方成正比，軸功率跟轉速的立方成正比[5]。正因如此，在風機機組負荷量降低的情況下，可采用降低設備運轉速度的方式實現降低其運行功率的目標。將變速調節裝備安設在風機與電機間，過去電機可在轉速恒定情況下對風機進行調節，但是加裝設備后其可結合不同流量需求實現對風機轉速的調節，實質上就是在鍋爐所承受的負荷量發生變化后，驅動風機可結合其轉速去調節風機分量和風壓，進而確保風力和鍋爐承載負荷量的匹配性。變速調節裝備加裝后，促使鍋爐風機轉速發生相應改變，但對其運行效果不產生明顯影響。在變速運行的作業環境下，變速裝備自體并不會耗用較多能量。筆者認為為降低鍋爐風機的能耗量，相關人員工作的重點是科學選擇變速裝置的類型，并對其運行參數合理調整。

3.2某發電廠的引風機變頻調節

該發電廠的鍋爐風機在運行的過程中產生較大噪音，且能耗量相對較大，故此電廠決定對其變頻設備行改造處理。具體是應用ZINVERT系列的變頻系統，該系統的重要構成部分以旁路柜、變壓器柜、功率柜等為主，無需對初有電機設備行更換措施，僅需對電纜行改接處理即可，其接線技術方案見圖2。

在圖1中，Q1～Q3是變頻器內部真空接觸器；QS1～QS4是變頻器內部手動隔離開關，在設備正常運行時其處于閉合狀態中；QF是初有引風機高壓開關柜的斷路器；如果應用該變頻調速系統時，電源信號會經由QF、Q1、Q2傳遞至電動機；在工頻旁路運轉期間，，電源信號會經由QF、Q3傳送至電動機內。

該系統的調控方式有兩種，即地面板控制與遠方后臺控制，以上兩種方式均能實現對啟停控制與頻率的設置。該系統在運行過程中應用了自動工頻旁路功能，在系統出現故障時，系統就會自行轉型為工頻旁路運行狀態，進而實現有效節能目標。

結束語：

總結大量的實踐經驗，筆者發現進口導葉的調節方法適用于功率相對較小或靠近風機功率最大值的鍋爐風機設備；而對于那些具備一定裕量的風機，建議選用一些功率相對較高、性能優良的變頻調速裝置，進而協助發電廠降低能源消耗量，獲得更大的經濟效益。大量的實踐表明，變頻調速技術在風機調節中的應用，運行性能優良且節能效果優良。相信伴隨科學技術的發展進步，該項節能技術應用范疇將不斷拓展。

參考文獻：

[1]張子凱.智控變頻調速技術在堿廠鍋爐風機系統節能運行中的應用[J].純堿工業，2017（06）：33-35.

[2]魏志瑞.發電廠鍋爐風機節能技術探析[J].內燃機與配件，2016（08）：59-60.