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75t/h循环流化床锅炉引风机节能改造
发布时间：2013-06-09 07:57 来源：未知
在火电厂和热电厂中，风机作为锅炉机组的动力，是消耗厂内自用电的主要设备，其运行效率直接决定了发电设备的能效。以石狮热电有限责任公司2台75 t／h循环流化床(CFB)锅炉为例，所配置各种风机的电动机额定功率之和达1244 kW，占发电机额定容量的20. 73%。这些风机的设计容量一般较大，其中不少风机还在采用原始落后的节流调节，能源浪费严重；提高风机运行效率、降低发电厂的厂用电率，是当前各电厂节能工作的重要组成部分。
1、引风机运行效率低的主要原因
石狮热电有限责任公司的2台75 t／h循环流化床锅炉（3号4号炉）所配置的AYX75-1A№22D型引风机，额定风量166 867m3/h，额定风压6 272 Pa，转速980 r/min，风机配套的YKK500-6型10 kV电动机的额定功率500 kW，额定电流36.4 A。该引风机虽已选用高效离心风机(设计效率为81.1%)，但实际运行效率并不高（见表1），分析发现，其原因主要有以下几个方面。
(1)风机的风量和风压富余度过大。通常，锅炉厂给出的产品锅炉最大蒸发量所需的流量和系统阻力，都从安全出发加上了一定的富余量。同样出子安全考虑，风机制造企业产品参数也会留出富余量。设计院按照指标做出设计方案后，为了保障可靠运行，会再次增加一定的余量。这样一来，在设备设计、选型、制造的每一个环节秉承“宜大不宜小”原则，使得送风余量逐层增加，导致CFB锅炉风机的风量和风压富裕度达到20%～40%，风机运行经常出现“大马拉小车”的欠载现象。据测试计算，4号炉负荷为74.2 t/h时，引风机系统运行效率为27. 55%。而在中、低负荷阶段，引风机系统运行效率则更低，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
(2)引风机实际运行工况点与设计的最佳工况点相差甚远。经测算，在4号锅炉负荷为61.0t／h时，引风机电流为17.2 A，引风机单机效率为
23. 68%，远远低于设计值。
(3)引风机沿用落后的风门挡板节流调节，当受热网负荷波动影响锅炉负荷变化时，只能通过风门开度调节风量，造成较大的节流损失。经测试，在4号炉负荷为51. 3t/h时，引风机进口风门挡板开度为l4.7%，节流损失和涡流损失很大，能源浪费严重。过大的风量和风压富裕度使引风机进口风门关得很小，产生较大的节流损失和涡流损失，造成引风机系统的运行效率严重偏低，引风机电耗偏高。
2、75 t／h CFB锅炉引风机本体节能改造
2.1引风机本体节能改造方案的确定
为了减少引风机能源的浪费，石狮热电公司成立了节能改造项目小组。根据引风机的测试数据以及实际情况，各种待选的节能改造方案综合比较分析，见表2。
从表2可以看出，方案五的投入产出比最低，回收期也最长，改造难度最大；方案二的投入产出比最高，回收期也最短，但可能出现因系统漏风增加或煤质变差等因素造成的风机出力不足，导致锅炉无法额定负荷运行；方案三、方案四和方案六的投入产出比和回收期相近，但是通过有级调速或无级调速在一定程度上降低风量和风压富裕度，均存在厂用变压器容量可能不足的问题。方案一通过现场试验，准确计出管网阻力，量身定做与锅炉运行状况相匹配的高效节能型风机，可以大幅度提高风机运行效率，投入产出比和回收期较好，实施效果有保证，不过采用风门挡板的调节方法仍然存在节流损失，但对6个改造方案进行技术经济分析比较后还是决定先采用这种更换风机为高效节能型风机的方案。
2.2量身定做高效节能型风机
项目小组对75 t/h循环流化床锅炉引风机进行了热态试验，把测试得到的不同锅炉负荷下风机运行参数及其烟道阻力作为方案经济性评价和技术改进的依据。
考虑到锅炉可能在110%额定负荷运行，根据测试结果计算引风机改型参数，引风机的最佳风压为3630 Pa，最佳风量为141 861 m3/h。为此，项目小组根据这些参数量身定做了一套与锅炉运行状况相匹配的高效节能型风机，这样可以不受已有风机产品参数的制约，避免再次出现不合理匹配状况。
2003年1月对4号炉引风机实施技术改造，更换了风机的叶轮、风壳和进出口烟道，叶轮直径由2.2 m缩至1.8 m，保留和利用原来的电动机和联轴器，同时还采用弯曲型导叶轴向导向器取代原直板型风门挡板，将挡板节流损失降至最低。由于采用新设计叶轮及导向器，将风机的风量和风压富余度降低到最合理范围内，并降低了烟道阻力，可以确保风机始终在高效率工况下工作。
2.3风机本体改造效果及推广应用
运行实践结果表明，技改后的引风机运行效率得到了显著的提高（见表3），在4号炉负荷为74 t/h时，引风机进口挡板开度从改造前的32. 3%增加到40.6%（弯曲型导叶轴向导向器开度60%时流量接近最大，再增大导向器开度流量基本不变），引风机的单机效率从32. 00%提高到47.65%，系统的运行效率也从27. 55%提高到4L 12%，节电效果明显，并可以安全稳定连续运行，能满足锅炉110%负荷下的各项参数要求，4号炉引风机节能改造取得了成功。
根据4号炉引风机的改造经验，公司于2003-2005年又陆续对3号炉引风机，2台75t/h CFB锅炉送风机以及二次风机进行了同样的改造，均取得了成功，节电效果见表4。从表4可以看出，2台锅炉6台风机实施风机本体节能改造后可节电577.3 kW，平均节电率为40. 61%。其中3‘号炉送风机的电耗从392.4 kW降低到195.7 kW，节电率高达50.13%；2台锅炉引风机和4号炉送风机的节电率也在40%左右。需要说明的是，2台锅炉的二次风风机因为是先实施变频改造后再进行本体改造，并且在运行中为了提高燃料的燃烧效率，二次风的风量有所增加，因此节能效果相对欠佳。
3、75t／h CFB锅炉引风机变频节能改造
3.1变频改造方案及实施
4号炉引风机更换高效节能型风机后，运行效率明显提高，在锅炉100%和110%额定负荷下实际电耗分别为156 kW和180 kW左右，但仍采用风门挡板调节存在节流损失，特别是高压500 kW电机在低负荷运行状态下效率偏低，还有一定的节能潜力。项目小组经过综合调研分析比较，决定进一步采用“低压电动机十低压变频器调节”方案替代原“高压电机十风门挡板调节”，即将500 kW高压电机更换为200 kW低压电机，并把单靠风门挡板调节改为风门开到最大，通过变频调速提高了引风机调节性能与低负荷下风机的效率。2004年5月，公司投资36万元购买了2台FRN160P11- 4C变频器和Y355M3 -6型200 kW低压电动机及开关柜，分别于2004年5月、2004年8月安装调试完毕，交付运行使用。
经过不断摸索，最终通过“商用电切换”技术实现了变频、工频电源的无扰切换，确保了锅炉安全稳定运行。
3.2变频改造效果及推广应用
通过变频调速技术改造后，风机挡板的节流损失大大降低，同时提高了电动机的负荷率和运行效率，节能效益非常明显，4号炉引风机的平均吨汽耗电量从改造前的2. 09 kW降低到1.45 kW，节电率达到30. 48%；更为可贵的是变频改造后燃烧系统的流量可以线性调节，反应时间加快、动态性能提高，控制精度大幅度提高。采用变频技术还方便了运行操作，减少了维护工作量和检修费用，降低电机启动对电网的冲击，延长了设备的使用寿命，改善了工作环境。公司还根据生产情况对2台75 t/h CFB锅炉二次风机、罗茨风机进行了变频技术改造。
比较分析改造前后的统计数据，变频调速改造项目节能效果显著（详见表5）。2台75 t／h CFB锅炉6台风机变频节能改造后，平均节电160.5 kW，平均节电率为27. 79%。其中3号炉二次风机平均节电45.8 kW，节电率高达46.17%;2台锅炉罗茨风机的节电率也在34%以上。
4、效益分析
通过风机的本体节能改造和变频技术的应用，2台75 t／h CFB锅炉风机取得了显著的节能效果。2004-2007年度3号4号炉运行情况见表6，按实际运行小时计算的2台75 t／h CFB锅炉风机节能改造效果统计见表7。
从表7可以看出，通过对2台75 th CFB锅炉8台风机实施本体节能改造和变频技术改造，平均每年节约生产自用电量540.7万kWh，增加公司经济收入220.4万元（税后），多上缴国家税收37.5万元，并且降低检修维护费用3万元，经济效益十分明显。
同时，这些风机节能改造项目每年可以折算节约标煤1892.1t，减少二氧化硫排放55. 52 t，减少二氧化碳排放4997.1 t，减少氮氧化合物排放19. 41 t，具有显著的社会效益和环保效益。
5、结束语
(1)由于设计选型的保守导致所选风机的风量和风压富余度过大，加上采用落后的风门挡板节流调节，原设计选用的风机在实际运行中工况点与设计的最佳工况点相差甚远，风机运行效率偏低。
(2)根据公司2台75 t／h CFB锅炉风机的实际运行情况，通过热态试验得到的不同锅炉负荷下的风机运行参数及其烟道阻力参数，量身定做与锅炉运行状况相匹配的高效节能型风机，将风机的风量和风压富裕度降低到最合理范围内，可以确保风机始终在高效率工况下工作。由于采用新设计叶轮及导向器，在满足风压、风量要求的情况，大幅降低烟道的运行阻力，风机运行效率大幅度提高，节能效果显著。这在福建省为第一家、国内率先对CFB锅炉风机尤其是CFB锅炉送风机进行量身定做的节能改造。
(3)采用“低压电动机十低压变频器”方案替代原设计的“高压电机十风门挡板调节”进行风量调节，提高了引风机调节性能和低负荷下的效风机率，迸一步降低了风机的能耗。
(4)节能降耗、降低生产成本已成为热电企业在市场经济中立足的基础。采用风机改型和变频技术对火电厂主要辅机之一的风机进行节能技术改造，提高单机效率和系统运行效率，大幅度节约厂用电，是当前电厂节能的重要措施。
