路建洲

(山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 朔州 036800)

300MW循環(huán)流化床機(jī)組風(fēng)機(jī)電耗分析及節(jié)能措施

路建洲

(山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 朔州 036800)

針對循環(huán)流化床鍋爐廠用電居高不下的問題，分析了一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、高壓流化風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、空冷風(fēng)機(jī)電耗高的具體原因，得出了通過調(diào)整床料厚度、一次風(fēng)入口擋板開度、入爐煤粒徑、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器積灰、煙氣含氧量、風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式、變頻技術(shù)、經(jīng)濟(jì)背壓尋優(yōu)等一系列方法降低廠用電率的措施，達(dá)到了節(jié)能降耗和增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。

循環(huán)流化床；風(fēng)機(jī)電耗；節(jié)能措施；優(yōu)化運(yùn)行

0 引言

某煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司2×300MW循環(huán)流化床鍋爐采用SG-1060/17.5-M802型號，鍋爐型式采用亞臨界中間再熱、單汽包自然循環(huán)、平衡通風(fēng)，鍋爐主要由褲衩腿式單爐膛、4臺高溫絕熱式旋風(fēng)分離器、4臺U型返料器、4臺外置式換熱器、尾部對流煙道等部分組成，配有2臺一次風(fēng)機(jī)、2臺二次風(fēng)機(jī)、5臺高壓流化風(fēng)機(jī)、24臺空冷風(fēng)機(jī)。

一次風(fēng)機(jī)主要提供鍋爐褲衩兩側(cè)爐內(nèi)物料的流化風(fēng)、密相區(qū)燃燒所需空氣。二次風(fēng)機(jī)提供上、下二次風(fēng)，主要供爐膛內(nèi)煤燃燒所需要的空氣。高壓流化風(fēng)機(jī)主要提供鍋爐回料閥、外置式換熱器的流化風(fēng)。引風(fēng)機(jī)則是將過尾部煙道換熱和布袋除塵凈化過的煙氣抽出，通過煙囪排向大氣?？绽滹L(fēng)機(jī)為冷卻汽輪機(jī)乏汽提供冷源。

循環(huán)流化床鍋爐有著煤粉爐無可比擬的優(yōu)越性，但其風(fēng)機(jī)壓頭高、電耗大，導(dǎo)致其廠用電率比煤粉爐高。當(dāng)前火電企業(yè)的經(jīng)營狀況日趨嚴(yán)峻，負(fù)荷率及利用小時數(shù)逐年降低，為了競價上網(wǎng)、降低發(fā)電成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，降低廠用電率就勢在必行[1]。在風(fēng)機(jī)的應(yīng)用中有許多因素影響其系統(tǒng)在最佳工況運(yùn)行。例如風(fēng)機(jī)選型不當(dāng)、管路系統(tǒng)設(shè)計不當(dāng)、調(diào)節(jié)方式不當(dāng)?shù)萚2]。因此，挖掘風(fēng)機(jī)的節(jié)電潛力、減少風(fēng)機(jī)電耗是降低循環(huán)流化床鍋爐廠用電率的關(guān)鍵。找出導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)機(jī)電耗高的原因，并針對具體原因采取相應(yīng)措施，就能較好地達(dá)到降低廠用電的目的。

1 一次風(fēng)機(jī)電耗分析及節(jié)能措施

循環(huán)流化床鍋爐有著特殊的燃燒方式，在爐膛底部布置了高阻力布風(fēng)板裝置和飛灰再循環(huán)燃燒系統(tǒng)，使整個煙風(fēng)系統(tǒng)的阻力遠(yuǎn)大于煤粉鍋爐的阻力。

床料厚度對于鍋爐穩(wěn)定燃燒具有重要的意義，料層厚度過低使燃燒不穩(wěn)定，料層厚度過高不僅影響床料的流化效果，同時還要降低燃燒效率，還會導(dǎo)致風(fēng)室壓力、床壓、料層差壓過高。

目前機(jī)組維持的平均負(fù)荷為240MW左右，對240MW下爐膛壓力進(jìn)行了測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從風(fēng)室壓力左腿為15.77kPa、右腿13.069kPa，左床壓為8.0kPa、右床壓5.2kPa，正常情況下床壓應(yīng)保持在5～6kPa，左右腿壓差不能超過1.5kPa以防翻床，從運(yùn)行數(shù)據(jù)上可以看出，床料厚度過高，應(yīng)加強(qiáng)排渣，使床壓維持在合適的值，降低一次風(fēng)機(jī)出力。

從240MW下爐膛壓力總圖看，一次風(fēng)熱一次風(fēng)擋板開度為52%和45%，由于擋板的存在造成的節(jié)流損失大，同時在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)50%負(fù)荷時仍保持2臺一次風(fēng)機(jī)同時運(yùn)行，此時的擋板開度僅為27%和31%。從表1可以看出，不同負(fù)荷下，由于擋板開度情況不同，風(fēng)機(jī)效率大幅降低，擋板調(diào)節(jié)的節(jié)流損失大。后期大修改造時可以通過對一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，同時在低負(fù)荷運(yùn)行時采取一次風(fēng)機(jī)一備一用的形式運(yùn)行。

表1 一次風(fēng)機(jī)不同負(fù)荷下風(fēng)機(jī)效率

負(fù)荷/MW擋板開度/%流量/m3·s-1風(fēng)壓/kPa電流/A軸功率/kW風(fēng)機(jī)效率/%3007091．615247256653．52404586．114247256646．91502567．014247256636．5

入爐煤粒徑對鍋爐的正常燃燒及其經(jīng)濟(jì)性極為重要，每種燃煤鍋爐對所用燃料的粒徑及其篩分特性都有明確的要求，循環(huán)流化床鍋爐也不例外[2]。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2所示，煤的粒徑大小對傳熱系數(shù)具有重要的影響，對燃燒的溫度場分布也有很大的影響，循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定高效的燃燒需要不同粒徑的煤炭合理配比。

表2 入爐煤粒徑對一次風(fēng)機(jī)電流的影響

粒徑/mm床壓/kPa流量/m3·h-1風(fēng)壓/kPa電流/A15．46．53116．725286．43113．22231．56．53111．4198

對于本廠而言，入爐煤粒徑D50需控制在2mm左右，但在實(shí)際運(yùn)行情況下，煤矸石的入爐煤粒徑情況及床料情況從取樣所做的粒徑分布中煤粒的平均粒度D50為14mm，床料的平均粒度D50為8mm。煤粒中矸石的粒度較大導(dǎo)致床料粒徑偏大，同等厚度的物料需要增加一次風(fēng)壓頭才能保證流化良好，增大了一次風(fēng)機(jī)電耗?？梢钥闯鲈谠O(shè)計粒徑范圍內(nèi)的風(fēng)機(jī)電流明顯低于實(shí)際入爐粒徑下的電流，同時合理的粒徑更能保證流化的均勻性。

2 二次風(fēng)機(jī)電耗分析及節(jié)能措施

二次風(fēng)為爐膛提供所需的燃燒空氣量，補(bǔ)充一次風(fēng)對燃燒的不足部分。

煙氣含氧量是調(diào)整二次風(fēng)量的關(guān)鍵因素。當(dāng)氧量低時，燃燒不完全，機(jī)械不完全損失q4和化學(xué)不完全損失q3增大；當(dāng)氧量高時，會造成床溫降低，換熱減弱，排煙熱損失q2增大，同時導(dǎo)致二次風(fēng)機(jī)電耗增大。所以，在保證爐內(nèi)正常燃燒的情況下，煙氣含氧量要保持在合適的值，從而減少二次風(fēng)機(jī)的電耗。具體試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。試驗(yàn)數(shù)據(jù)取自機(jī)組容量為200MW。

表3 二次風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板調(diào)節(jié)方式下并列運(yùn)行各臺風(fēng)機(jī)參數(shù)

運(yùn)行方式發(fā)電機(jī)功率/MW擋板開度/%風(fēng)機(jī)流量/萬m3·h-1風(fēng)機(jī)全壓/kPa電機(jī)電流/A8030118．555單臺風(fēng)機(jī)運(yùn)行1號風(fēng)機(jī)10035148．37012050167．8908020129321號風(fēng)機(jī)1002514．58．535．4兩臺并列運(yùn)行12030157．74180209831．72號風(fēng)機(jī)1002511．57．234．512030123．540

240MW負(fù)荷下鍋爐運(yùn)行參數(shù)圖可看出，鍋爐運(yùn)行氧量均值為5.55%，通過實(shí)驗(yàn)及運(yùn)行發(fā)現(xiàn)隨著氧量的增加飛灰含碳量、底渣含碳量和固定未完全燃燒熱損失逐漸降低，但排煙熱損失隨著氧量的增加逐漸增大，導(dǎo)致鍋爐效率先增大后降低，在氧量為3.6%時達(dá)到最大值。

所以，我們得出這樣的結(jié)論，由于二次風(fēng)機(jī)風(fēng)量與負(fù)荷的不匹配，導(dǎo)致煙氣含氧量變大，從試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行的數(shù)值可以看出，氧量高出1.95%。在運(yùn)行中通過觀察含氧量控制二次風(fēng)機(jī)在合適的風(fēng)量范圍內(nèi)，降低二次風(fēng)機(jī)電耗。

循環(huán)流化床鍋爐具有負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好的優(yōu)勢，一天的負(fù)荷波動非常大。但是運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)二次風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷時仍為2臺同時運(yùn)行，此時二次風(fēng)入口調(diào)節(jié)擋板開度非常小，僅為25%左右，此時的節(jié)流損失非常大，并且風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其高效區(qū)。從風(fēng)機(jī)采取入口擋板調(diào)節(jié)的運(yùn)行結(jié)果中得出，50%負(fù)荷以下時采用單臺二次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，50%負(fù)荷以上時從提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的角度考慮采用雙臺風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行。

3 高壓流化風(fēng)機(jī)電耗分析

通過計算發(fā)現(xiàn)，如果采取將2臺爐10臺流化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式改為5用5備，將2臺爐的流化風(fēng)機(jī)母管經(jīng)過連通改造，不僅可以使備用系數(shù)提高，同時使流化風(fēng)機(jī)接近高效區(qū)運(yùn)行，降低了流化風(fēng)機(jī)電耗。

如表4、表5具體數(shù)據(jù)，引風(fēng)機(jī)采用靜葉調(diào)節(jié)加液阻調(diào)速，靜葉調(diào)節(jié)具有安全性高、結(jié)構(gòu)簡單、適合高含塵氣流的優(yōu)勢，在運(yùn)行中依靠調(diào)節(jié)執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)節(jié)風(fēng)壓、風(fēng)量，高負(fù)荷時和動葉調(diào)節(jié)效率差不多，但在低負(fù)荷時風(fēng)機(jī)的運(yùn)行偏離高效區(qū)，節(jié)流損失嚴(yán)重，耗能較大[3]。

表4 液阻調(diào)速方式下不同負(fù)荷引風(fēng)機(jī)參數(shù)

負(fù)荷/MW風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速/r·min-1軸功率/kW調(diào)速效率/%電機(jī)功率/kW節(jié)電率/%180549666．755．41205．373．02406761243．976．31826．759．12707021394．569．01971．355．93008222238．382．22702．439．5

表5 變頻調(diào)速方式下不同負(fù)荷引風(fēng)機(jī)參數(shù)

負(fù)荷/MW風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速/r·min-1軸功率/kW調(diào)速效率/%電機(jī)功率/kW節(jié)電率/%180549666．795795．782．22406761243．9951664．362．72707021394．5951623．563．63008222238．3952671．340．2

為了克服擋板調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，由于電機(jī)軸功率和轉(zhuǎn)速的三次方成正比，當(dāng)采取變頻技術(shù)后，轉(zhuǎn)速可以隨著負(fù)荷做響應(yīng)快的變動，從而大幅度的節(jié)能。通過比對不同負(fù)荷下液阻調(diào)速和變頻調(diào)速的節(jié)電率，可以看出，在低負(fù)荷下，變頻調(diào)速的節(jié)能量明顯優(yōu)于液阻調(diào)速。

采用四分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，在運(yùn)行過程中出現(xiàn)漏風(fēng)嚴(yán)重，漏風(fēng)率最高能達(dá)到16%，同時冷段受熱面發(fā)生不同程度的堵灰現(xiàn)象，相同負(fù)荷下造成引風(fēng)機(jī)出力加大。冷段受熱面積灰的原因通過實(shí)驗(yàn)分析為冷段低溫腐蝕和吹灰不利造成的，尤其在冬季，室外溫度低的情況下，盡管增加了暖風(fēng)器，但入口一、二次風(fēng)風(fēng)溫仍僅為30℃，導(dǎo)致受熱面壁溫低于酸露點(diǎn)，通過調(diào)整暖風(fēng)器的汽量和壓力來提高入口風(fēng)溫。同時注意啟停機(jī)過程中的吹灰及高負(fù)荷下的吹灰器的正常投用。在大修時對空預(yù)器的漏風(fēng)進(jìn)行改造也能在一定程度上降低風(fēng)機(jī)的出力[4]。

通過在空冷島加裝一線制測溫系統(tǒng)，解決空冷系統(tǒng)進(jìn)、出口空氣溫度、壁溫測點(diǎn)不足的問題。在獲得了整個空冷島溫度場的基礎(chǔ)上，通過端差分析軟件和管束換熱不均分析軟件，進(jìn)而判斷出散熱面的臟污程度，即優(yōu)化了空冷島散熱面清洗次數(shù)，節(jié)約用水，同時也保證了散熱面的潔凈度，降低了風(fēng)機(jī)出力，節(jié)能降耗。

與水冷機(jī)組相比，直接空冷機(jī)組的背壓一般較高，致使機(jī)組熱耗率偏高6%～9%。此外，機(jī)組的空冷風(fēng)機(jī)耗電量大，可達(dá)機(jī)組額定功率的1%，使得直接空冷機(jī)組的廠用率也相應(yīng)偏高。降低機(jī)組背壓可減小機(jī)組的熱耗率，但空冷機(jī)組背壓的下降需要增加空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、增加其通風(fēng)量，這些是以風(fēng)機(jī)電耗增加為代價的。通過經(jīng)濟(jì)背壓尋優(yōu)模型可獲得不同工況下的經(jīng)濟(jì)背壓值[5]。

4 結(jié)語

隨著我國循環(huán)流化體鍋爐大型化的快速發(fā)展，循環(huán)流化床機(jī)組廠用電耗高的問題越來越突出，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行一系列的電耗分析節(jié)能方法實(shí)施，降低了鍋爐輔機(jī)廠用電率，達(dá)到節(jié)能降耗和增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。

[1]顧曉婷,周 麗.降低300MW循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)機(jī)電耗的措施[J].電站輔機(jī),2014,35(3):36-39.

[2]續(xù)魁昌,王洪強(qiáng).風(fēng)機(jī)手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[3]廖 鵬,蘭春明,王正陽.淺析300MW循環(huán)流化床機(jī)組降低廠用電率的措施[J].鍋爐技術(shù),2009,40(1):38-41.

[4]于樹輝.循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)添加石灰石脫硫的研究[J].電力科技與環(huán)保,2010,26(1):45-48.

[5]段彥明,鄭立國,魏 剛,等.中儲式煤粉鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究[J].電力科技與環(huán)保,2010,26(3):46-48.

Energy consumption and energy saving measures of fan in 300MW circulating fluidixed bed

FortheproblemofhighplantelectricityrateinCFB,thepaperanalyzedthespecificreasonofprimaryfan,secondaryfan,high-pressurestreamoffan,induceddraftfanandaircoolingfan.Ittakesthemethodsthatadjustingthethicknessofthebedmaterial,baffleopening,coalparticlesize,foulingofairpreheater,oxygencontentoffluegas,operationmodeoffan,frequencyconversiontechnologyandbackpressureoptimizationtoreducetheplantelectricityrate.toachievethepurposeofsavingenergyandincreasingeconomicefficiency.Keywordscirculatingfluidizedbed;windelectricalenergyconsumption;energy-savingmeasures;optimaloperation

TK226

B

1674-8069(2017)06-055-03

2017-06-10；

2017-07-21

路建洲(1972-)男，山西陽泉人，工程師，主要從事循環(huán)流化床機(jī)組設(shè)備管理方面的工作。E-mail:823104232@qq.com