我國電站風機節能途徑探討

姜廣超

（神華國能山東建設集團有限公司，山東濟南 250101）

0 引言

目前，我國的大型火力發電廠分布廣泛，而且大部分電廠使用的電站風機幾乎都是高效風機。多年以來，我國除了引進國外的先進技術，更是結合基本國情和行業現狀，不斷提高電站風機的運行效率，降低能耗，在經濟節能方面力求達到更高水準。然而，實際操作中，在電站風機的改造領域仍然留有很大的空間，需要不斷的進行技術革新和探究，才能最終實現我國電站行業的可持續發展戰略。

1 我國電站風機運行現狀分析

1.1 電站風機的概念

通常所說的電站風機，指的是電站內部與鍋爐相關的3大風機，即一次（排粉）風機、送風機和引風機。3大風機是火力發電廠的重要輔助設備，從攜帶燃料，到助燃，到最后將廢煙氣引出鍋爐，每個環節都至關重要。

1.2 我國電站風機的現狀

電站風機運行可靠性與經濟型一直是電站的極為關注的問題。據相關數據顯示，一般電站風機的耗電量之大可以占據整個電廠發電量的1.5%～2.5%，因此，它的安全性、可靠性、經濟性，直接關系到發電機組，甚至影響整個電廠的正常運行。改革放開以來，我國從國外引進了大量的先進技術，包括大量相對精密的設備，在運行的經濟型方面取得了很大的成績，主要是由于2點。

（1）動葉調節和靜葉調節軸流式風機在我國大量投入使用，相關資料顯示，軸流風機在我國大容量機組中的使用率已遠遠超過了離心式風機。

（2）隨著電廠對電站風機運行的經濟性日益重視，因此實際工作中逐漸加大了對風機的改造力度，液力偶合器和變頻器調節的應用也逐漸增多。

由于選型設計、制造質量和運行維護水平高低的差別，現階段，我國各個區域電站風機的耗電率存在較大的差異。一般對于使用動葉調軸流式風機的電廠來說，年均總耗電率（占電廠發電量的百分數）可以達到1.5%以內，最好的可達1%；配備離心式風機的大型電廠，年均總耗電率一般在2%～2.5%。與國際發達國家的行業技術相比較，運行經濟性仍然滯后，只有不斷的加強技術革新，才能逐漸縮小差距，最終實現高效、節能。

2 我國電站風機節能途徑

2.1 選擇與鍋爐風（煙）系統相匹配的風機

為了更好地滿足電廠的供電需求，我國大型電站普遍使用高效風機，但是不同型號的機器在實際操作中產生的經濟效益（或耗電率）不盡相同。不難發現，這其實與所選風機和管網系統阻力的特性是否匹配有著密切的關系。這里就如何選好電站風機做以下分析。

（1）風機選型設計參數。風機選型設計參數是否合理是風機運行經濟性好壞的關鍵，只有保持在一定的范圍內，才能使風機最大限度的實現高效率的工作狀態。否則，超出范圍，風機達不到高效區，不能完全發揮高效風機功能，甚至出現不安全現象，嚴重威脅整個機組的安全運行；如果達不到標準參數，就不能滿足正常工作的需要，無法產生充足的能量，機組工作停滯。

（2）風機型號與型號的選擇。重點介紹阻力特性和負荷特性。①阻力特性，即發電機組在不同負荷下可能出現異常工作狀態時，通過嚴密的計算，預測出該系統可能會產生的阻力。②負荷特性，當機組完全滿足安全運行狀態時，按其符合率進行計算，選擇年耗電量最小的風機型號。在確定風機型式的同時，還要考慮相關費用問題，例如：設備費、基礎費及運行可靠性等，并且進行該項技術經濟性比較后才可以最終確定。

2.2 電站風機的調節方式

一般電站鍋爐的燃料來源都是燃煤，而且鍋爐的主輔設備狀況會隨著使用時間以及環境等因素有所變化，因此，在選擇電站風機的型號時，應留有一定的空間。另外，電站風機機組的發電負荷也不是一成不變的，加上參與調峰的機組負荷率也相對較低，這就決定了電站風機基本上也是在部分負荷下進行運作的。因此，只有對風機進行合理的調節，才能保障電站風機運行的經濟性。

（1）變轉速調節是現階段研究出來的最好的調節方式。目前，無級變轉速調節在電廠實際工作中的應用已經取得了可喜的成績，例如：調速型液力耦合器和變頻器。一般情況下，如果需要在正常運轉的風機上加裝變轉速裝置，首要考慮風機與管網系統的匹配程度。這直接決定了系統的阻力特性線是否可以順利通過風機的高效區，保證運行效率。所以，在選擇安裝變速調節設備之前，根據實際條件應該先對風機進行改造，使其與管網系統匹配，這點非常重要。

（2）轉子固有頻率的校核計算，以及軸系扭振頻率的計算，這是為了防止在運行的風機上加裝變速裝置后，在一定的轉速下，軸系扭振和運行中的轉子發生共振現象。

2.3 改造不合理的煙風道

現有運行風機及煙風道的改造，對于提高電站風機的工作效率、提高管網匹配性可以起到事半功倍的效果。如果風機進、出口管道布置的不合理，不僅會破壞氣動條件，降低性能，甚至影響設計參數，最終導致效率低下。因此，改造不合理的管道布置也是電站風機一種節能途徑。

2.4 提高電站風機運行的安全可靠性

這里所說的可靠性，即故障發生的概率。如果電站風機的發生故障的幾率高，就直接影響了其產生的發電量，不能按計劃供電，會直接造成經濟損失，后果不堪設想。

2.5 電站風機在變速調節中的注意事項

（1）變頻調節。隨著高壓變頻器在國內生產的速度加快，市場價格比之前降低看了很多，這就推進了我國電站風機設備使用變頻調速的步伐。然而，變頻調節器設備的價格和可靠性一定程度上制約著大型電站風機的革新，例如：現有的已經安裝變頻器的風機節電效果不明顯；原本易出故障但是安裝變頻器后并未得到顯著改善，并且又停用；購買以及安裝變頻器設備的費用與安裝后產生的經濟效益不合算，以上3種現象都是實例。因此，在選擇是一定要慎重。一方面，通過多方數據分析以及性能測試，較為準確的去誒的那個實際經濟效益；另一方面，通過對已使用的風機所產生的業績調查，盡可能選擇可靠性較高的變頻器；最后，自動切換裝置非常關鍵，對這一裝置作用就是保證變頻器切換過程和鍋爐燃燒穩定。

（2）高壓變頻器的可靠性。作為一個復雜的大功率電力電子裝置，許多品牌的變頻器在使用過程中會出現因為自身產品故障或收到外界因素的影響而出現跳閘的想象，這樣很容易導致鍋爐爐膛熄火，無形中降低了電力風機機組對于整個電力系統的貢獻。因此，要提討高壓變頻器的可靠性，一定要選擇通過實際業績能夠證明其可靠性很高的廠家進行合作，并且在出現頻器跳閘的情況下，通過采取相應的措施，能夠同時滿足自動恢復風機工頻，保證供電通暢，又可以保持發電機組運行工況穩定。這也是選擇合適的高壓變頻器的條件之一。

3 風機改造的步驟和方法

（1）改造前的試驗。在風機改造之前，通過性能測試，可以準確得到系統的阻力特性及當前風機運行狀態，從而確定風機參數以及進出、口管道布置是否合理，包括有無必要進行其他設備和管道的改良。

（2）確定風機改造范圍。通過改造前的試驗，選擇合適的風機設計類型，盡量減少工作量，降低成本，對于設備原件盡可能保留。特別需要指出的是，在做改造科研時，要詳細對比各種改造方案，針對性的提出改造建議，如許多風機可以通過改造風機葉片的方式，在較低的成本下即可達到降低電耗的目的，相比動輒上百萬的變頻器投入，回報率更高。

（3）選擇合適的調節方式。在科學、合理的技術分析指導下，選擇調節效率和可靠性高的調節裝置。

（4）改造不合理的進出口管道布置。不合理的進出口管道設計，在實際操作中嚴重阻礙了風機的正常運行，一般最簡單的改裝方式就是在不合理的彎道處加裝導流葉片，這樣就可以有效改善風機工作條件、降低系統阻力，實現節約用電的目的。

（5）高標準，嚴要求。在安裝環節，嚴格遵守安裝說明，規范操作步驟，并對安裝質量進行嚴格把控，為風機的正常運行提供基礎保障；

（6）啟動調試。在風機啟動過程中，各部門必須高度重視，特別要注意需并聯運行的風機在各種可能并列工況下的并車情況，防止搶風現象發生。

（7）結構設計合理化。在選擇材料時，不僅注重材質，同時兼顧厚度，對線管設備采取有效的防磨損措施，從細節方面減小摩擦、磨損，在集流噐中加裝中心渦消旋器，以避免調節門在50%左右開度時風機及進、出口管道劇烈振動。

4 結束語

電站風機是電站系統正常運行的重要環節，也是機組產生充足電量的關鍵所在。多年以來，在電力行業各個領域的技術人員的悉心鉆研和努力下，通過對外國先進設備和技術的借鑒與研究，總結出了很多寶貴的經驗，并將其轉換成高性能、低風險的技術型產品，最終投入生產和使用，這使得我國電站風機的可靠性和經濟性得到了大幅度的提升，同時也縮小了我國電站風機與國際先進國家所使用風的差距。但是，隨著電力行業日異月新的發展，只有不斷完善電站風機的各項性能，提高發電效率，最大限度的排除運行故障，減少事故的發生，提高電站風機的經濟性和可靠性，才能為電力行業的整體發展增磚添瓦，也為其他行業的供電服務做出應有的貢獻。