付萬兵，馬駿驥，馬國偉

（1.中國國電集團(tuán)公司寧夏分公司，寧夏銀川750011；2.中國華電集團(tuán)公司寧夏分公司，寧夏銀川750011；3.國電科學(xué)技術(shù)研究院，寧夏銀川750011）

熱動(dòng)技術(shù)

電站鍋爐送風(fēng)機(jī)降速改造分析

付萬兵1，馬駿驥2，馬國偉3

（1.中國國電集團(tuán)公司寧夏分公司，寧夏銀川750011；2.中國華電集團(tuán)公司寧夏分公司，寧夏銀川750011；3.國電科學(xué)技術(shù)研究院，寧夏銀川750011）

針對(duì)某發(fā)電廠1號(hào)鍋爐送風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)出力偏大，特別是送風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷時(shí)動(dòng)葉開度僅為47%，設(shè)計(jì)選型裕量偏大，送風(fēng)機(jī)長期在低效區(qū)運(yùn)行，運(yùn)行能耗偏高的問題，通過分析送風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況和進(jìn)行風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)，提出送風(fēng)機(jī)節(jié)能改造方案。應(yīng)用結(jié)果表明：電動(dòng)機(jī)從6極改為8極后，送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速從990 r/min降至745 r/min，改造后送風(fēng)機(jī)效率提高，耗電量明顯降低，節(jié)能效果顯著。

電站鍋爐；送風(fēng)機(jī)；降速改造

近幾年來，節(jié)能減排已成為火電廠日常運(yùn)行的重要任務(wù)之一，而進(jìn)行主要主、輔設(shè)備改造和優(yōu)化運(yùn)行方式又是電廠進(jìn)行節(jié)能減排所采用的主要措施［1］。隨著風(fēng)機(jī)改造技術(shù)日趨成熟，其可靠性不斷增強(qiáng)，大機(jī)組風(fēng)機(jī)技術(shù)改造已成為火電廠不斷降低廠用電率、降低經(jīng)營壓力，實(shí)現(xiàn)減虧增盈和節(jié)能發(fā)電，提高自身發(fā)展的有效手段。

某電廠鍋爐送風(fēng)機(jī)長期在低效區(qū)域運(yùn)行，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率小于50%，浪費(fèi)了大量的電能，為提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，降低廠用電率，提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，決定進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)改造［2］。

1 現(xiàn)狀分析及需要解決的問題

1.1 現(xiàn)狀分析

該公司鍋爐型號(hào)為SG-1165/17.5-M743，系上海鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐。鍋爐采用單爐膛、∏型布置，平衡通風(fēng)，冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，四角切向燃燒、直流燃燒器擺動(dòng)調(diào)溫，全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)，緊身封閉、干式固態(tài)連續(xù)排渣。鍋爐主要參數(shù)見表1。

表1 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)

每臺(tái)鍋爐配2臺(tái)上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的FAF-23.7-13.3-1型動(dòng)葉軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)性能參數(shù)和技術(shù)規(guī)范見表2。

表2 風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)

為了準(zhǔn)確掌握風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行性能及風(fēng)煙系統(tǒng)阻力特性，對(duì)送風(fēng)機(jī)在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的裕量進(jìn)行分析，為風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的后續(xù)節(jié)能改造和完善提供準(zhǔn)確的技術(shù)依據(jù)。

測試時(shí)，鍋爐負(fù)荷穩(wěn)定在1 052 t/h工況下，試驗(yàn)結(jié)果按照文獻(xiàn)［3-4］中的相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算所用的試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用測量數(shù)據(jù)的平均值。此次試驗(yàn)中選取電動(dòng)機(jī)效率設(shè)計(jì)值為95%，聯(lián)軸器傳動(dòng)效率為98%。主要結(jié)果如表3所示。

表3 風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果

在機(jī)組負(fù)荷330 MW，鍋爐主蒸汽量為1 052 t/h時(shí)，送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度僅為47%，送風(fēng)機(jī)進(jìn)口流量為123.3 m3/s，風(fēng)機(jī)全壓為1 613.8 Pa。風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)在性能曲線上的位置如圖1所示。

圖1 風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)

由圖1可知，機(jī)組在330 MW負(fù)荷下，風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)離鍋爐最大負(fù)荷工況點(diǎn)較遠(yuǎn)，使得風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率較低。通過相關(guān)計(jì)算［5］，得出試驗(yàn)煤質(zhì)、最大蒸發(fā)量下的送風(fēng)機(jī)風(fēng)量，再根據(jù)送風(fēng)機(jī)入口風(fēng)量與全壓的試驗(yàn)關(guān)系［6］，得出該條件下送風(fēng)機(jī)全壓時(shí)，機(jī)組最大蒸發(fā)量工況點(diǎn)，即最大蒸發(fā)量（演算）工況點(diǎn)，該工況點(diǎn)的進(jìn)口流量為130 m3/s、比功為1 767 J/kg（全壓1 719 Pa），與相應(yīng)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)比功3 642 J/kg相比，偏低約1 765 J/kg。

從送風(fēng)系統(tǒng)阻力考慮，目前送風(fēng)系統(tǒng)的阻力較設(shè)計(jì)取值??；但是，從風(fēng)機(jī)選型［7］的角度看，設(shè)計(jì)階段送風(fēng)系統(tǒng)阻力取值或計(jì)算不準(zhǔn)確，導(dǎo)致送風(fēng)機(jī)的選型不合理，其比功（或風(fēng)機(jī)全壓）選擇過大。另外，由于送風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)比功的選擇過大也導(dǎo)致了電動(dòng)機(jī)的額定功率選擇過大，達(dá)到1.6 MW，實(shí)際運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)負(fù)載率和功率因數(shù)很低，造成電動(dòng)機(jī)效率低下［8-9］。

1.2 需要解決的問題

根據(jù)送風(fēng)機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行現(xiàn)狀，需要從以下幾個(gè)問題入手，提高風(fēng)機(jī)整體的運(yùn)行性能：

（1）提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。

（2）因風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)壓或比功選型偏大，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的額定功率選型偏大，實(shí)際運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)負(fù)載率偏低，故需要降低電動(dòng)機(jī)的額定功率，在滿足風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)所需功率的前提下提高電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率。

（3）風(fēng)機(jī)運(yùn)行電耗高，影響電廠廠用電率，從送風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)入手，達(dá)到降低風(fēng)機(jī)耗電量的目的。

2 風(fēng)機(jī)節(jié)能改造方案

針對(duì)風(fēng)機(jī)目前存在的主要問題，提出將現(xiàn)有風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由990r/min降到745r/min，電動(dòng)機(jī)從6極改為8極的改造方案［10］。極指的是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子線圈通入勵(lì)磁電流之后形成的磁極［11］。簡單地說就是轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈在定子的線圈的一匝中能感應(yīng)形成幾個(gè)周期電流，不同的極數(shù)要產(chǎn)生50 Hz電勢(shì)就需要不同的轉(zhuǎn)速。三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是分極的，是由電機(jī)的“極數(shù)”決定的。三相交流電機(jī)每組線圈都會(huì)產(chǎn)生N、S磁極，每個(gè)電機(jī)每相含有的磁極個(gè)數(shù)就是極數(shù)。由于磁極是成對(duì)出現(xiàn)的，所以電機(jī)有2、4、6、8極之分。電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速公式根據(jù)文獻(xiàn)［12］的相關(guān)規(guī)定為：

n=60f/p

式中：f—頻率,Hz；

n—轉(zhuǎn)速，r/min；

p—磁極對(duì)數(shù)。

由于在中國三相交流電的頻率為50 Hz，因此2極同步轉(zhuǎn)速是3 000r/min，4極同步轉(zhuǎn)速是1 500r/min，6極同步轉(zhuǎn)速是1 000r/min，8極同步轉(zhuǎn)速是750r/min。這幾種速度都只是各種極數(shù)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，而非實(shí)際轉(zhuǎn)速。

按照流體機(jī)械的相似定律［13］，風(fēng)機(jī)、水泵的流量Q、風(fēng)壓（揚(yáng)程）H、軸功率P與轉(zhuǎn)速n之間有如下比例關(guān)系：

電機(jī)原額定功率為1.6 MW，電機(jī)降速后電機(jī)功率預(yù)計(jì)為按三次方下降，降為710×（745/9903）＝682（kW），電機(jī)安全裕量［14］取20%，則風(fēng)機(jī)配套電機(jī)功率為682×1.2=818（kW）。調(diào)整后取820 kW。

電動(dòng)機(jī)的選型方案如表4所示。

表4 電動(dòng)機(jī)的選型方案

3 效果評(píng)價(jià)

（1）通過對(duì)該機(jī)組送風(fēng)機(jī)電機(jī)降速前、后參數(shù)對(duì)比分析可知：改造后風(fēng)機(jī)在各個(gè)工況的運(yùn)行效率顯著升高，平均值在75%以上，風(fēng)機(jī)在高效區(qū)運(yùn)行。

（2）送風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的額定功率降低，但滿足風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)所需要的最大功率，電動(dòng)機(jī)負(fù)載率升高。

（3）對(duì)鍋爐改造前后平均負(fù)荷在200～300 MW之間的7組工況的耗電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體數(shù)據(jù)見表5。

通過表5的數(shù)據(jù)可知，機(jī)組在同樣負(fù)荷下，風(fēng)機(jī)所耗電量下降明顯，2臺(tái)送風(fēng)機(jī)8 h節(jié)電量在900 kW·h（低負(fù)荷）至1 100 kW·h（高負(fù)荷），按照機(jī)組年發(fā)電6 000 h，2臺(tái)送風(fēng)機(jī)8 h節(jié)電量在1 000 kW·h，每1 kW·h電按照0.3元計(jì)算，年節(jié)省費(fèi)用22.5萬元，1年左右即可收回投資［15］。廠用電率下降約0.05%，節(jié)電率平均值在25%左右，提高了風(fēng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性［16］。另外，降速改造后，電機(jī)的定子繞組絕緣［17］由原來的B極提高為F極，電機(jī)的可靠性與機(jī)械使用壽命得到提高，同時(shí)也提高了風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全可靠性［18］。

表5 單個(gè)工況為8 h內(nèi)單臺(tái)送風(fēng)機(jī)耗電量和平均負(fù)荷及平均蒸汽流量比較

4 結(jié)論

（1）實(shí)施降速改造后，送風(fēng)機(jī)效率較改造前有明顯提高，所耗電量明顯降低，節(jié)能效果顯著，達(dá)到了預(yù)期改造的目的。

（2）通過降速改造，將電機(jī)的定子繞組絕緣由原來的B極提高為F極，電機(jī)的可靠性提高，同時(shí)其機(jī)械使用壽命也有一定的提高。

（3）本次送風(fēng)機(jī)降速改造，為同類電廠解決類似問題提供了成功案例，具有一定的指導(dǎo)和示范作用。

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Analysis on the lowering speed reform of the air blower for the power station boiler

FU Wanbing,MA Junji,MA Guowei
(1.Ningxia Branch of China Power Group Company,Yinchuan Ningxia 750011,China;2.Ningxia Branch of China Huadian Group Company,Yinchuan Ningxia 750011,China;3.Science&Technology Institute of China Power Group Company,Yinchuan Ningxia 750011,China)

Aiming at the problem of No.1 boiler air blower dsign output is larger,especially the adjustable vane opening is only 47%during the air blower full load,the designed type selection is biger,the air blower long period operates in low effective area,the operation loss is higher,by analyzing the operation situation and making the functional performance test for air blower,puts forward air blower energy saving improvement scheme.The application result shows that∶after the motor from 6 level changed to 8 level,the air blower rotating speed from 990 r/min decreases to 745 r/min,improves air blower efficiency and decreases obviously the power consumption,the energy saving effect is prominent.

power station boiler;air blower;lowering speed reform

TK284.8

B

1672-3642（2017）04-0058-04

有效訪問地址：http∶//dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.04.011

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.04.011

2017-05-28

付萬兵（1973），男，工程師，從事電力生產(chǎn)管理工作。