330 MW燃煤機一次風機節能優化研究

李志國

(內蒙古京科發電有限公司，內蒙古 興安盟 029400)

330 MW燃煤機一次風機節能優化研究

李志國

(內蒙古京科發電有限公司，內蒙古 興安盟 029400)

通過對一次風機的熱態試驗，找出了一次風機運行效率偏低的主要原因，并結合實際工況，提出了合理的優化改造方案。優化改造后，一次風機能持續、良好運行，取得了顯著的節能效果，為企業贏得了可觀的經濟效益。

一次風機；節能；優化方案

0 引言

隨著改革的不斷深入，我國電力企業正逐步由生產型企業轉變為經營型企業，對節能降耗提出了更高的要求。因此，電力企業應當重視技術改造工作，對高耗能設備進行優化升級，以便實現節能降耗的目的。風機作為動力機械之一，有著耗電量極大、點多面廣的特點，在冶煉、煤炭、鋼鐵、電力等行業中，其耗電量在企業總用電量中的占比通常超過20%。所以，對風機的節能改造有著至關重要的現實意義和經濟意義。

筆者結合某企業一次風機耗能較高的實際案例，對一次風機的運行狀況進行了研究和分析，從而查找出了其效率偏低的主要原因，最終得出了一次風機節能優化的方案。

1 一次風機診斷試驗

優化前，企業采用2008B/1190式離心風機。對熱態試驗的結果進行分析，企業的一次風機風壓裕量為58%，風量裕量為19%。基于我國對電站鍋爐風機試驗現場的相關要求：風壓裕量應不低于30%，風量裕量應不低于35%。可以看出，當前企業的一次風機風量裕量不滿足規定的要求，但風壓裕量卻超過了規定的要求，充分表明企業一次風機的選型和設計參數并不合理。

因為設計參數和實際運行參數有著明顯的差異，造成機組在滿負載工況下(330 MW機組負荷)，甲/乙兩側進口擋板開度較小(只有48%和55%)，節能降耗效果較差，風機的運行效率只達到了53.83%和57.45%，表明當前企業所采用的風機裕量過大、效率較低。

企業所采用的一次風機轉速比數值大約為41.8，現階段在滿負荷工況下，運行點轉速比數值大約在54～56之間，兩者差異較為明顯。也就是當前的管網阻力和所采用的一次風機出力相較而言，明顯存在著風壓裕量過大而風量裕量不足、管網阻力同一次風機不匹配等現象。

由于風機運行效率由風機性能和管網阻力的匹配情況所決定，風機性能曲線和管網阻力線的交點即為風機的工作點，交點處的效率即為風機的運行效率，所以在確定管網阻力之后(阻力由管路系統和設備直接決定)，選擇最為合理的機號(葉輪直徑)、風機型式，就能達到高負荷工況下風機高效運行的根本目的。

現今，企業一次風機運行效率不高的主要原因是不恰當的一次風機設計參數、過大的風壓裕量和偏低的風量裕量、管網阻力同一次風機性能不匹配，所以，亟需對企業一次風機開展節能優化工作。

2 優化改造方案的初步選定

對于一次風機而言，當前最為常用的改造方案如下：優化改造一次風機變頻器以及優化改造風機本體。兩種類型方案的優缺點都非常明顯，且適用范圍也有著明顯的差異，所以，在優化改造一次風機的工作中，一定要全面考慮兩者的適用性和優缺點，采用最為合理的優化方案。上述方案中，變頻調速方案主要針對管網阻力特性和一次風機性能的匹配，然而實際情況是，一次風機出力要隨著變化的負荷而變化，也就是說，變速調頻只可滿足相應范圍內的管網阻力，優化改造前發現一次風機只能保持較低的運行效率，其主要原因在于管網阻力同一次風機性能不匹配。由此得出，變頻器優化改造方案不適合企業的一次風機改造。另外，同本體改造相較而言，變頻改造方案需進行較高的投資，且回收資金的周期較長，所以，應采取本體改造的方案來進行一次風機的優化改造。

初步確定的方案為：基于一次風機的運行工況，進行全壓、流量和轉速比等相關參數的計算，以此為依據選擇最為合適的一次風機型號，并進行一次風機機殼、集流器和葉輪等部件的更換。在確定型號后，因為調節門調節利用變化的擋板開度來實現一次風機性能曲線的改變，采用該調節方式勢必會導致一定的節能損失，所以要想有效提升一次風機的工作效率，可以在開展本體改造工作后，也就是一次風機性能曲線同管網阻力曲線相匹配之后，再開展變頻改造工作，最終達到風機流量調節、無節流損失的目的。

3 一次風機的優化改造實施

開展優化改造工作前，必須先開展選型計算工作，然后以實際環境狀況、設備和計算結果為基礎，選擇一次風機的主要參數和葉片型式。

3.1 參數和葉片型式的選擇

(1) 風機參數。通過熱態試驗發現，在3臺磨煤機運行、330 MW機組負荷的情況下，一次風機甲側全壓數據為12 883 Pa，乙側全壓數據為12 746 Pa，而甲/乙兩側進口流量分別為211 103 m3/h和224 007 m3/h，總風量為435 110 m3/h。

(2) 葉片型式。對于風機的葉片而言，要結合實際工作環境加以考慮。由于該企業周邊空氣質量良好，不含灰塵、沙粒和鹽分等，因而對風機葉片的抗腐蝕性、防灰特性和耐磨性沒有過高的要求，為進一步提升風機運行效率，有針對性地選取機翼型葉片。

3.2 選定風機參數的基本原則

風壓裕量和風量裕量的選取應遵循以下主要原則：(1) 綜合考慮一次風機能承帶60%負荷以及煤質變化等多方面因素。(2) 預留一定的裕量以保證正常的運行操作。所以，有針對性地選擇了20%的風壓裕量和10%的風量裕量。并結合實際工況，將一次風機直徑增大至2.08 m，由于原先所用的是2.315 m的葉輪直徑，故優化改造后選擇的是離心式高效風機，從而確保風機同給風系統高度匹配，有效提高了風機運行效率。

3.3 一次風機的優化改造定型

通過選型計算結果可以發現，優化改造后的風機葉輪直徑由起初的2.315 m降至現在的2.08 m，從而大幅縮短了一次風機的啟動時間。另外，軸功率計算值小于1 250 kW，而當前所使用的是額定功率為2 050 kW的電動機，擁有較大的電機裕量，能確保風機的安全運行。同時，由于采用的是雙吸雙支撐式一次風機，能保證安裝及運行過程中的互相對稱，讓工作中的一次風機所形成的軸向推力互相減小和抵消，所以不需要更換電動機，也不需改動傳動組，通過改進和優化，一次風機具有運轉平穩、結構強度好、效率更高等優點，能確保各種工況下鍋爐的正常運轉。

改造后的一次風機需要對集流器、機殼和葉輪進行更換，保留一次風機的調節門、進氣箱、基礎、傳動組和電動機等部件。需要注意的是，需在一次風機出口處對過渡管進行更換，以修正出口管道中心和出口中心不一致以及機殼變窄所導致的偏差。

改造前后，一次風機TB設計參數主要有以下變動：由雙吸雙支撐式風機取代原先所采用的雙支撐離心式風機，風量由原先的71.9 m3·s-1降至改造后的66.39 m3·s-1，全壓由原先的20 553 Pa降至改造后的15 550 Pa，轉速比由原先的42提升至改造后的50，優化改造后的風機葉輪直徑由起初的2.315 m降至現在的2.08 m。

4 節能效果分析

通過計算分析，2臺一次風機一年能夠達到558×104kW·h的節電量，如果按照0.3元/kW·h進行計算，則優化改造一次風機后，能在一年內節省資金167.4萬元。而2臺一次風機約需投入65萬元的改造費用，那么實際上只需5個月就能順利收回一次風機的優化改造投資費用。

5 結語

筆者基于一次風機的熱態試驗數據，找出了一次風機運行效率偏低的主要原因，并確定了科學的優化改造方案。通過優化改造，獲得了較為理想的效果，在一年內可以節省167.4萬元的資金，為企業贏得了可觀的經濟效益，促進了企業持續、健康和穩定發展。

[1] 李玉濤.高壓變頻器在電廠一次風機節能改造中的應用實踐[J].科技風，2009(1)

[2] 吳劍恒.循環流化床鍋爐風機節能改造及效果[J].工業鍋爐，2007(6)

2014-09-25

李志國(1973—)，男，黑龍江雙鴨山人，工程碩士，總工程師，主要從事電力技術管理工作。