火電廠鍋爐引風機改造策略研究

吳東宇

摘要：引風機是火電廠鍋爐的重要組成部分，是保障鍋爐正常運行的關鍵。隨著我國環保政策的實施以及節能增效戰略的實施，改造火電廠鍋爐引風機具有重要意義。本文結合多年工作經驗，立足于節能增效視角，以火電廠鍋爐引風機改造的必要性作為切入點，結合矸電公司引風機故障詳細闡述改造#3、#4鍋爐引風機的具體措施，并且就改造效果進行分析，以此為今后工作提供參考經驗。

關鍵詞：火電廠;鍋爐;引風機;改造

引風機是鍋爐的重要組成部分，是保障發電廠正常運行的關鍵設備。隨著節能增效戰略的實施，尤其是國家環保改革的深入實施要求火電廠必須要進行技改，淘汰傳統落后的生產模式，引入具有節能、增效的環保設備。例如除塵改造、脫硝改造以及脫硫改造等增加了鍋爐煙風系統的總阻力，導致鍋爐引風系統無法滿足鍋爐機組負荷運行要求，因此需要對其進行改造。

一、火電廠鍋爐引風機改造的必要性

基于環保政策的深入實施，結合多年工作經驗，火電廠鍋爐引風機常見故障主要表現為：一是振動。振動是引風機常見的故障，也是影響火電廠安全生產的重要因素。比如在鍋爐引風機運行的過程中，由于葉輪與機殼之間發生摩擦，就會導致風機出現振動;二是鍋爐引風機軸承溫度過高。導致鍋爐引風機軸承溫度過高的因素比較多，例如在其運行的過程中需要不斷使用冷水對軸承進行降溫，但是在實踐操作中由于各種因素的限制，導致冷卻水降溫不及時就會導致軸承的溫度過高，而軸承溫度過高后就會出現振動問題;三是引風機葉輪易磨損。引風機作為尾部的吸塵風機，除塵器過濾后的細小灰塵會通過風機拍向煙道，在拍向煙道過程中，高溫的灰塵及顆粒會附著在風機葉片上，長時間運行會導致風機振動的增大，影響風機的正常運行，同時在風機內部氣流的帶動下，高速的灰塵、顆粒還會對空心葉輪進行磨損，嚴重的會導致風機葉輪焊縫開裂，灰塵進入空心葉輪內部，使風機出現動不平衡現象，嚴重影響風機的出力。

引風機是火電廠的重要設備，是保障鍋爐安全運行的基礎設備。隨著節能增效政策的實施，對鍋爐引風機進行改造具有內在必然性：首先對鍋爐引風機進行改造是適應火電廠技改的重要舉措。隨著環保政策的實施，降低火電廠能源消耗是我國經濟高質量發展的內在要求，例如2020年國務院發布《關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》明確提出要減少污染物的總體排放。煤矸石發電具有節能性，但是在煤矸石發電的過程中會產生大量的二氧化碳等，需要通過引風機對其進行環保處理。因此基于環保形勢的要求需要對其進行改造;其次引風機是保障火電廠安全生產的重要設備，隨著火電廠鍋爐系統的升級改造，引風系統已經不能滿足現代發電企業的要求，因此火電廠必須要對其進行改造，只有改造后才能滿足煤矸石發電過程中所產生的各種污染物的處理工作;最后對引風機進行改造是提升火電廠經濟效益的重要舉措。通過對引風機進行改造不僅可以有效提升產能、而且還可以有效降低能源的消耗，提高風機運行的穩定性，從而助力于火電廠經濟效益的提升。

火電廠鍋爐引風機運行工況分析

火電廠鍋爐引風機常見于鍋爐燃燒系統、給風系統以及通風系統等結構中。由于煤矸石火電廠鍋爐在運行的過程中會產生大量的床料，床料的流化、爐渣的排放以及煙灰的輸送等環節基本上都是靠風來實現的。鍋爐的風系統包括燃燒用風和輸送用風系統兩個部分，常用到的設備主要有一次風機、二次風機、引風機、等風機設備。其中，引風機是鍋爐的主要耗電輔機設備。一次風機多為容量較大的高壓風機，在鍋爐工作中用途最多、功率最大，一次用風量占鍋爐總風量的比重高達 65% 以上（重點說明引風機）。為了準確分析火電廠鍋爐引風機運行工況，本文以矸電公司的3#爐一臺額定蒸發量為1177t/h 的循環流化床鍋爐為例（330MW為例），對不同運行工況下鍋爐煙風系統兩臺離心式引風機的運行狀態和性能參數進行研究。該鍋爐的引風機轉速為960 r/min。配套三相異步電動機，額定功率 4900 kW，額定電流 398A，額定電壓 6 kV。引風機主要采用定速運行的方式。隨著節能增效的實施，引風機系統已經不能滿足現代節能減排的要求，因此需要對其進行改造。

變頻調速能夠滿足電機調速的指標，是目前比較好的調速方式。能夠實現無級調速;啟動電流小，起動轉矩大;調速精度高;可實現自動化控制;調速效率高;對于風機泵類負載驅動，降速運行節能效果非常明顯。但是其也存在以下缺陷，變頻器的硬件成本較高，一次性投入高;變頻器的硬件結構所限制，6脈動整流，對電網產生諧波，對電網造成污染;可能產生軸電流，對電機軸承造成損傷等。但是綜合 分析火電廠鍋爐引風機采取變頻運行方式較為合理。

二、火電廠鍋爐引風機節能改造的具體方案

基于火電廠鍋爐引風機運行中所存在的能耗高的缺點問題，本次對引風機進行變頻節能改造。變頻調速技術是一種以改變電機頻率和改變電壓來達到電機調速和調節負荷目的的技術。變頻運行能夠減少磨損，不易使風機在軸承、葉片、等部件處出現問題，提高了風機運行的穩定性。經過綜合調研分析，采用“高壓變頻器 + 低壓電動機”調速方案改造傳統的風門擋板調節設計，采用 HIVERT—Y06/173 型高壓變頻器三相 Y 聯接直接給電動機供電。高壓變頻器自帶的“商用電切換”功能能夠對變頻和工頻電源實現無擾切換，當變頻裝置出現問題時能夠立刻斷開進、出線開關，隔離變頻器，同時將電源自動切換至工頻電源，大大增強了鍋爐運行的安全性和穩定性。根據中國工業用電電壓等級標準，高壓變頻器主要是指采用 3 kV、6 kV和 10 kV 幾個電壓等級的變頻器，我廠用電壓采用6kV，經改造后3#鍋爐煙風系統引風機：變頻器接線圖如圖1所圖1中的空氣隔斷器 QF 為原引風機高壓開關斷路器，KM1、KM2 和 KM3 為變頻器內部的真空接觸器，QS1 和 QS2 為變頻器內部手動隔離開關。系統改造后，高壓變頻調速控制系統設有自動閉鎖系統，運行狀態下，電源側隔離開關 QS1 和負荷側隔離開關 QS2 不能操作，KM2、QS2 和旁路開關KM3之間互相閉鎖，即在引風機正常工作狀態下，不能通過手動操作實現變頻運行向工頻運行的轉換。

對原 3#爐煙風系統引風機實施變頻調節后，主要通過 DCS 系統對引風機實施變頻調速控制，根據鍋爐煙氣溫度、鍋爐蒸汽溫度和負壓等模擬參數調節控制系統輸出值并自動反饋給變頻器，由變頻器根據信號對引風機電動機的轉速進行自動調節，實現節能運行的目的。

三、火電廠鍋爐引風機改造后的效果

我廠鍋爐引風機經過改造后，在運行6個月后通過統計分析，其改造效果如下：

引風機運行故障控制效果分析

通過分析改造后的引風機發生振動故障的概率得到明顯的遏制，其主要是通過采取變頻運行方式之后實現了變頻控制電源和主電源的相互獨立，因此當交流電源出現故障后，引風機不會停止工作，這樣一來有效解決了引風機頻繁啟停造成的機械性振動故障。

2.節能效果分析

傳統的引風機具有能源消耗大，收益低的弊端，而通過對引風機進行變頻節能改造后，實現了節能增效的目的。通過鍋爐煙風系統引風機變頻改造前后節能效果對比可以看出變頻調節后，在變頻調速控制下，引風機耗電量約相當于擋板節流調節控制下的65% ～70%，節能約 30% ～ 35%。

綜上所述，隨著節能增效政策的實施，變頻調速技術已經被廣泛的應用，其具有高電壓、大容量變頻技術發展趨勢，與變極調速、滑差調速、液力耦合器調速等方法相比，變頻調速節能技術具有更明顯的優勢，因此企業通過采取變頻運行方式對鍋爐引風機進行改造后，有效解決了引風機故障發生率、為企業節省了大量的資金，有效推動火電廠高質量發展。

參考文獻：

[1]陳寶怡，趙偉杰，基于變頻調速技術的循環流化床鍋爐引風機節能改造[J].科學技術與工程2018（12）：199-203

[2]孫健，喻國輝，熱電廠鍋爐引風機故障原因與維修研究[J].電子元器件與信息技術2020（08）：120-121

[3]鄭玉華，楊松川，王東亞，郭祥義，提高循環流化床鍋爐煤矸石燃燒效率的實踐[J].煤炭加工與綜合利用2013（03）：74-75

[4]張振斌.淺談熱電廠鍋爐引風機故障原因與維修[J].南方農機，2019，50（05）：104.

[5]徐濤，淺談熱電廠鍋爐引風機的常見故障與維修維護 [J].科技資訊2018（23）：50+52

[6]劉曉軍，肖麗崢. 引風機變頻改造熱工邏輯設計與節電效果分析[J].華電技術，2012;34（2）：47—49