电站锅炉风机节能降耗浅析

电站锅炉风机节能降耗浅析Analysis on Energy-saving and Consumption Reduction for Boiler Fans in Power Station摘要：针对目前电站锅炉风机存在进一步节能降耗需求的情况，结合锅炉系统以及风机自身特点，从系统设计、风机选型、设备维护、运行模式和风机改造等方面着手，提出了几种途径和措施。关键词：电站锅炉风机；节能降耗；措施Abstract: According to the further requirement for energy-saving and consumption reduction for boiler fans in power station at present, some effective ways and measures have been pointed out in this paper, which is based on the combination of boiler system and fans characteristics and the analysis on designing system, selecting fan, maintaining equipment, operation mode and reconstructing fan. Key words: boiler fans for power station; energy-saving and consumption reduction; measure0 引言节能减排作为国家一项重点工作已经逐渐落实到社会生活的方方面面，锅炉风机作为电站这一能源链重要环节中的电能消耗大户，在实际应用中往往还存在功耗偏大，节能效果不尽如人意的情况，如何提高风机功效、降低能耗一直是业内人士不断探索的课题。风机在锅炉系统中运行，与其它设备、管网共同组成一个整体，并非独立存在，所以研究风机的节能措施不能单单考虑风机本身，而应该从系统整体着手，设备与系统之间以及设备与设备之间的“匹配”是良好运行的首要条件。下面将根据以往风机设计、运行及改造中积累的部分经验对电站锅炉风机节能降耗提出几点看法。1 计算风机设计选型参数准确计算风机设计选型参数，优化储备裕量，有利于风机的准确选型，并确保风机在实际运行中高效运行1。设计选型参数是风机厂家选型的唯一依据，参数的准确性就十分重要。风机选型的基本要求是TB点作为风机能力考核点，BMCR及THA作为风机效率考核点，那么TB点BMCR之间选取合适的裕量就能保证风机满足TB点出力的前提下使BMCR、THA点处于最高效率区，同时THA越接近实际运行工况点风机运行效率就越有保障。根据相关部门的实际测试数据显示，目前风机能力与实际运行参数之间的裕量常常偏大，风量裕量从10150不等，主要集中在3050；风压裕量从30%140不等，主要集中在3060。裕量过大会导致风机长期在小开度下运行，效率低、能耗高，还会造成噪声增高、振动加大，甚至影响系统安全运行。目前设计院通常根据各设备厂家提供的性能参数和相关设计规范计算选型数据，随着大机组的运行日益成熟，设计人员对不同厂家设备性能的掌握也日渐准确，同时权威部门正全面收集各大电厂的实际运行数据，更新相关规范调整设计裕量，风机设计参数将更加精确。2 系统气动设计1优化系统气动设计，避免紊流，降低系统实际阻力。_收稿日期：2007-11-15 成都市 610041为达到风机的最佳运行状态，与之相关的管道和设备布置都相当考究。进口段的收敛角度和长度，出口扩压段的扩压角度和长度决定气流进入风机和流向管路系统后的性能，良好的气流流场不但可以提高系统效率还能降低噪声和振动；弯道、挡板、暖风器、消声器与风机的相对位置不合理，同样可能导致气流阻塞、加重紊流，这也是加大能量消耗的一种形式，严重的涡流会导致管网噪声和振动加大，威胁设备安全。特别是老机组改造和以大代小等工程，系统设计往往受到场地的制约。管路设计一旦受限就必须考虑系统效应损失，这就要求设计人员与风机制造厂家加强沟通联系，尽可能合理布置管道及设备，减少损失。并考虑增设必要的导流板甚至破涡器，这不但是优化系统气动性能的要求，还能保证系统安全可靠。3 风机的选择选用效率高、可靠性好及总能耗低的优秀风机产品。目前我国与欧洲国家相似，300MW及以上大型电站送风机和600MW及以上的一次风机通常采用动叶可调轴流通风机，其效率高、调节性能好也得到电厂认可。但在一些电厂也出现过送、一次风机叶片与轮毂卡涩致使调节困难或叶片开度不一致的情况，叶片断裂和渗漏油事故也时有发生。所以轮毂形式、叶片连接方式、控制阀结构、密封件的布置等细节设计和选择也非常重要。同样由于动调风机调节系统较复杂，密封要求较高，就要求运行人员精心维护保养，提高可靠性，才能真正发挥其节能特性。引风机由于高温含尘的工作环境的影响，运行可靠性和维护检修方便尤为重要。多年以来，AN子午加速静叶可调轴流通风机由于其结构简洁、无油站和冷却水、安装维护方便、辅件能耗低、备品消耗少、可靠性高、寿命长等高性价比特点深受用户喜爱，始终是国内大型机组引风机的首选机型，目前已有大量产品应用于各大电站机组。美国等部分国家电站锅炉采用大型离心通风机，配套采用调速机构也能达到良好的运行效果。国内300MW机组一次风机大多数也采用离心通风机，离心通风机失速区域较轴流通风机小，能适应一次风机流量变化大而压力变化较小的要求，通常一次风机设计裕量大，而参数减小离心通风机运行效率会降低较快，所以已有电厂采用了液耦或变频调速，提高风机运行效率。4 调速装置的配用2根据实际需求合理配置调速装置，使风机在各负荷点均能高效运行。离心通风机最高效率点在最大设计工况点，随着参数的降低效率随之降低，所以配置调速装置通常能提高风机运行效率；常用的调速装置有液力耦合器和变频装置。液力耦合器成本较低应用也相对成熟，选用时应考虑耦合器的自身损失的影响；以前高压变频器由于造价高而受到限制，随着国产化的进程其成本开始降低，在电站中的应用逐渐展开，选用时应重点考虑成本的回收、变频器的可靠性以及变频器与工频的切换问题。选型合理的动叶可调轴流通风机由于调节性能好、效率高，不必考虑配套调速装置。静叶可调轴流通风机多用于引风机，而引风机裕量大的情况比较多，致使一些已经运行的风机，始终不在高效区运行，低负荷运行时，效率更低。在系统性能确切、运行参数合适的情况下也可以考虑导叶固定在高效开度，同时结合变频调节转速的方式。风机的流量与转速成一次方关系，压力与转速成二次方关系，而在锅炉系统中引风机所在的烟风系统阻力曲线最接近二次曲线（P=kQ2），所以如果风机运行曲线的延长线通过风机高效区（图1阻力曲线b），加装变频器能使风机在所有的负荷条件下高效运行，节能效果显著，这在杨柳青等电厂引风机节能改造中也得到了验证。静调风机配套变频器必须谨慎，因为该风机调节性能比较好，而高压变频器同时也是一种耗电产图1品，在风机与系统匹配较好时，风机运行效率不错，增设变频调速后节能效果并不突出，投资成本回收时间过长，经济性不理想；系统阻力曲线本来就不通过风机高效区时，也不适合采用变频调节，曲线过陡即k值偏大（如图1阻力曲线a，低转速时风机易进入失速区，运行不够安全；曲线过缓即k值偏小（如图1阻力曲线c，低转速时风机也不会在高效区运行，运行效率低。这时采用其它的改造方法会更好。另外，变频器的选用还应该考虑转速与风机固有频率的倍率关系，防止共振；高压变频器的耗电量、可靠性也还需要进一步了解并充分验证。目前国内还在完善工频到变频，变频到工频的自动切换装置，如果该装置能够保证切换的准确性和可靠性，将能够达到比较理想的状态，即：中高负荷用工频让风机在高效区工作，同时避免变频器损耗；中低负荷利用变频提高风机运行效率，不但能够降低功耗还能减小变频器的功率，大大降低初投资。5 系统维护系统及时清灰补漏，减小系统运行载荷，有效降低风机能耗。风机在投运初期耗电量小，随着系统运行时间增长，风机能耗加大，这就应该考虑系统存在积灰堵塞和漏风率加大的可能。在北方电厂出现过由于春天柳絮附着，暖风器阻力增大引起送风机电耗增大甚至失速振动的情况。所以系统的整体维护，清理空预器、除尘器、烟道的积灰结垢，控制空预器漏风率 以及滤网的有效布置均能减小系统的实际运行载荷，有效地降低风机做功要求。6 运行模式选择长期低负荷运行时采用单侧运行模式。在丰水期或用电低量减少期间，火电站可能长时间在低负荷运行，而单台风机通常按照能够满足机组60负荷要求进行设计，若设计裕量大甚至能达到70以上负荷。此时若采用单侧风机运行将能提高运行风机效率，对系统安全性也没有影响，电厂可以根据风机性能曲线和系统实际运行数据判定，哪种风机在何种负荷之下可以采用单侧运行。 要实现风机的解列与并联就要求系统整体配合调整，准确的系统控制尚需要运行人员根据系统特性不断摸索，所以目前单侧运行模式更适用于长期低负荷运行情况，对于频繁调节的锅炉系统还有一定控制难度。7 风机节能改造已投运的风机运行效果不理想，应经过实际测试，根据具体情况进行节能改造。在电站实际运行中，若存在风机与系统阻力特性不够匹配的情况，系统维护后风机运行效率仍达不到理想状态，就需要对风机进行节能改造。充分了解系统构成、阻力特性和参数的变化范围非常必要，改造前详尽收集风机运行数据和性能测试都是必不可少的。加装调速装置是一种方法，前面已经有所阐述。对风机进行局部改造，增减叶片数量、叶轮或轮毂直径、改变叶片安装角度，改变电动机运行转速等，不同的方法可以满足不同的改造目标。已运行的机组，系统性能范围相对确切，风机裕量可以适当减小。风机改造是一门在实践中形成的学问，各厂家也都积累了大量经验，这里不再赘述。8 结论以上结合风机所在系统以及风机自身特点，从系统设计到风机改造，对电站锅炉风机实现节能降耗，提出了几点初浅的看法，还需要在实践中拓展思路和积累经验。针对风机节能降耗的技术革新和产品开发也在不断开展，我国电站风机的经济性将会进一步提高。 参 考 文 献1 DL/T468-2004 电站锅炉风机选型和使用导则S2 刘家钰我国电站风机节能的途径探讨J风机技术，2007（3）：50-555