鍋爐引送風機節能增效方案探討

王繼松

【摘要】本文首先對鍋爐引送風機節能的必要性進行了說明，然后分析了鍋爐引送風機存在的問題，最后詳細闡述了鍋爐引送風機節能增效方案。

【關鍵詞】鍋爐，引送風機，節能增效

一、前言

隨著生產施工水平的不斷提高，鍋爐生產中對節能增效的要求也日益漸高。因此，積極采用科學的方法，不斷完善鍋爐引送風機節能增效方案就成為當前一項十分緊迫的問題。

二、鍋爐引送風機節能的必要性

1、高負荷、低負荷單側送風機運行經濟性對比

通過上表可以看出，工況一（圖1）的試驗熱效率對于設計熱效率高出0.76個百分比，說明送風機的工作狀態正常。工況二（圖1）低負荷送風機的熱效率為91.17%與高負荷送風機的效率相差0.44個百分比，略低于高負荷下狀態下送風機的熱效率，但是低負荷條件下的風量要少一些，為了實現爐內物質的完全燃燒，需要適當提高氧氣的供應量，但在提高氧氣的供應量的同時會使排煙造成的熱損失增加，與工況一相比，排煙熱損失增加了0.57%，工況二的熱量散失也因此增加了0.21%。

2、低負荷單側送風機與雙側送風運行經濟性對比

工況三（圖1）的熱效率相對于設計熱效率提高了0.44%，同工況二相比提高了0.12%，由此可以得出：當送風壓力適當調低、漏風狀況有所改善時，會減少送風機工作時的排煙損失，進而使得熱效率有所提升。工況二、三的飛灰所含可燃物相差0.18%，差距不大，因此可以得出：在爐內燃燒狀況方面，單側送風機同雙側送風機之間不存在明顯的差距。另外，經過對工況二、三工作時的運行功率進行統計計算可知，雙側送風機工作時的總功率為318千瓦，而單側送風機工作時的總功率為188千瓦，總功率下降了40.88%，單側送風機的節能效果明顯由于雙側送風機

3、對低負荷單側送風機運行的改善

若要使低負荷單側送風機的運行得到更好地改善，就需要對運行氧量、配風手段等方面進行調整。通過對工況三、四、五的試驗數據（圖1）可以看出，A側單磨或雙磨共同工作時的效率要明顯由于B側單磨工作時的效率，所以在選擇低負荷單側送風機運行方式時最好選擇A側單磨工作方式。雙磨共同運轉時，會明顯增加冷風的進入量，進而使爐膛內的溫度出現下降，提高了不完全燃燒造成的熱損耗，但是雙磨共同工作時不再需要提供溫風，使換熱得到了明顯的改善，減少了排煙造成的熱損耗，所以其工作效率較高。

圖1

三、鍋爐引送風機存在的問題

1、引風機運行不穩定

引風機管路系統從鍋爐引出來，一直到電除塵器出口，均是兩臺引風機共用的管道部分，在這部分管道，兩臺引風機的流量無論相差多大，但其由阻力損失產生的壓力降均是相等的。而這部分壓力降又是引風機管路損失壓力降的主要部分，約占全部損失的80%以上，而引風機提供的全壓是用來克服管道系統阻力的，即引風機全壓大致等于引風機管路系統的壓力降。因此，不論兩臺引風機的流量相差有多大，但其全壓是大體上相等的。這樣一來，當兩臺并聯的引風機中的一臺流量減小，一臺流量增加時，流量減小那臺引風機的運行工況點就必然向不穩定區方向移動，而流量增加的那臺則往遠離不穩定區的方向移動，這一現象可以從引風機調節特性曲線上各工況點隨流量而變化的趨勢看出來。由此可知，從運行方式上講，防止引風機運行不穩定的最重要措施，是使兩臺引風機的流量基本上保持相等。若兩臺引風機的流量相差越大，則流量小的引風機產生不穩定工況的可能越大。

其次，當引風機管路系統所通過的流量減少，而管路系統的阻力損失壓力降增加時，會使引風機管路系統阻力曲線變陡，即引風機各運行工況點向引風機不穩定區方向偏移，也增加了引風機不穩定運行的危險性。例如空氣預熱器改造，大大降低了系統漏風率，這是好事，也是主要的。但對引風機而言，由此引起的風量減少和管路系統阻力增加，使得引風機不穩定運行的危險性也有所增加。

2、裕量過大

由于引風機的裕量過大，從而導致各運行工況的效率都偏低，電耗大。降低引風機的轉速是解決引風機裕量過大的有效措施，尤其是對于已投入生產的運行機組引風機的改造項目，采用引風機降轉速可以說是一種切實可行、事半功倍的措施。具體做法：保留原電動機的原轉速作為高速檔，再增加一個低速檔，即改造為雙速電動機。這樣，在目前的狀況下，即使在機組額定負荷下，引風機在低速檔運行，仍留有足夠的安全裕量。

3、引風機選型的容量大

引風機本身的額定參數和機組的設計額定參數均大大高于實際運行參數，因此引風機的低效運行，尤其當機組在50%額定負荷下運行時，引風機的運行效率僅為18%。

四、鍋爐引送風機節能增效方案

1、變頻調速分析

變頻調速能節約原來損耗在擋板閥門截流過程中的大量能量，大大提高了經濟效益。通過采用變頻調速實現軟起動，避免了對電網以及機械負載的沖擊，在很大程度上延長了風機的使用壽命。同時，采用變頻調速后，電機的無功功率通過變頻器直流環節的濾波電容進行了瞬時補償，變頻器的輸入功率因數可大0.95以上。相對電機直接工頻運行而言，功率因數得到較大的改善，尤其是對低速電機更為明顯。實現變頻調速后，風機和水泵經常在額定轉速以下運行，介質對風機風扇的磨損、水泵葉輪、軸承的密封、磨損的損壞都大大降低。同時，煙氣對煙道擋板的沖擊磨損大大降低，延長了煙道擋板的檢修周期，減少了維護工作量。電機運行的振動和噪聲也明顯降低。

采用變頻調速后，可以很方便地構成閉環控制，進行自動調節，調節器輸出的4-20mA信號輸到變頻器（或通過通信接口進行控制），通過變頻器調節電機轉速，可以平穩地調節風量、流量，且線形度較好，動態響應快，使機組在更經濟的狀態下安全穩定運行。

按照常規設計，對于310MW機組輔機設備參數如下：引風機兩臺，各2000KW；送風機兩臺，各1250KW。如果工作設備使用變頻方式，保守估計節能率為30%。以上分析為直接節能效益。除此之外，變頻器對機泵實現真正軟啟動，使高壓開關、電機、機泵、閥門、管網等諸多設備的啟動沖擊和機械摩擦、震動大大減少，延長了機組的使用壽命，節省了這些設備的一大筆維護費用。變頻器所配置的閥門聯動、參數自動記錄、流量閉環自動調節等功能提高了系統的自動化水平。

2、主回路改造過程

系統改造后的一次主回路如圖2所示。圖中手動旁路柜中，是兩個單刀雙擲隔離刀閘，QS11、QS12為一把單刀雙擲隔離刀閘，QS21、QS22為另一把單刀雙擲隔離刀閘，原工頻回路和新增變頻回路只有一個回路在同一時刻處于運行狀態，可以避免雙回路同時給電動機供電，或將電源直接輸入到變頻器的輸出側，避免損壞變頻器設備和電動機設備；

隔離刀閘可以在電機工頻運行時將變頻器從高壓電源中隔離出來，便于變頻器的維護和檢修；旁路柜預留合閘允許節點與上級高壓斷路器QF0連鎖，旁路柜隔離開關未合到位時，或變頻投入狀態下變頻器“合閘允許”信號不具備時不允許QF0合閘；

將變頻器“重故障”信號與旁路柜“變頻投入”信號串聯后，并聯于高壓開關分閘回路。在變頻投入狀態下，當變頻器出現重故障時，分斷變頻器高壓輸入；工頻回路投入狀態下，變頻器故障分閘無效。

圖2

3、控制回路改造過程

高壓變頻器控制系統包括主控制器、單元控制器、功率單一控制部分、輔助部分。原系統通過DCS控制2臺風機的啟停及擋板，變頻改造后仍保留原控制系統，以備風機工頻運行時使用。變頻改造后，高壓變頻器系統可實現就地/遠程控制。將變頻器控制系統與DCS系統聯接，通過DCS操作員站對變頻器系統進行啟停、復位及頻率調節控制；可在DCS系統上對變頻器及電機的運行參數、設備故障信號進行監測；能夠實現在鍋爐正常運行中工頻和變頻狀態的無擾動切換。

五、結束語

鍋爐引送風機節能增效工作作為鍋爐生產應用中的核心工作之一。對生產的各個方面具有十分重要的作用。我們必須將科學的節能增效方法融合到鍋爐引送風機的應用中。

參考文獻

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