1 000 MW機組鍋爐單側風機的節能試驗及分析

劉希念，唐　晶，江　永

(華能海門電廠，廣東 汕頭515132)

0　概　述

節能降耗是提升發電企業核心競爭力的重要舉措，也是發展經濟和保持碧水藍天的重要議題，火電廠是重要的能源轉換基地，采取有效的節能措施，是發電企業的核心任務之一。目前，許多火力機組普遍處于長周期低負荷的運行狀態。為了挖掘低負荷工況下機組的節能降耗的潛能[1]，現以某機組為例，通過科學試驗，論證了在提高機組經濟性的同時，為低負荷工況下機組停運后重大輔機的安全運行，提出較全面的意見和建議。在火電機組中，廠用電的使用對象主要是鍋爐側設備，其中，鍋爐側6大風機的消耗電量，約占全廠廠用電量的25%。因此，降低鍋爐側6大風機的電耗量，是火電機組重要的節能課題[2]。

1　系統設備配置

海門電廠已投產了4×1 036 MW火電機組，每臺鍋爐配備2臺電動送風機、2臺電動一次風機、2臺汽動或者電動引風機。送風機、一次風機均為動葉可調軸流風機。引風機為入口靜葉調節軸流式風機(3號、4號鍋爐的引風機由小汽機驅動)。

鍋爐側各風機及電動機(或則小汽輪機)的設計參數，如表1～表4所示。

2　單側風機的運行試驗

2.1　單側一次風機運行分析

一次風機的動葉調節具有較高效率， 單臺風機運行的經濟性與2臺風機運行的經濟性基本相當(不考慮降負荷)。但一次風機的節能效果不明顯，還增大了單側一次風機運行不安全系數。

表1電動引風機設計參數

電動引風機配套電動機型號HA47436-8Z型號YKS1120-8風量(BMCR)/M3·S-1828.69電壓/V6000全壓升(BMCR)/Pa7056功率/kW7900風機旋轉方向(從電機側看)逆時針旋轉額定電流/A888風機軸承型式滾動軸承NU264轉速/(r·min-1)745軸承潤滑方式脂潤滑(油脂為SKF)功率因數0.879風機效率/%84.9葉片數/片13

表2汽動引風機設計參數

汽動引風機減速箱型號HA47448-2F正常傳遞功率/kW6096風量(BMCR)/(M3·S-1)828.69最大傳遞功率/kW10400全壓升(BM-CR)/Pa7056使用系數1.5風機旋轉方向(從電機側看)逆時針旋轉傳動比7.3風機軸承型式滾動軸承NU264油壓/MPa0.25～0.9軸承潤滑方式脂潤滑(油脂為SKF)最大輸入轉速/(r·min-1)6220風機效率/%84.9調節范圍/(r·min-1)2900～6300葉片數/片19供油量/(L·min-1)約950

表3送風機設計參數

送風機型號ASN-3200/1600送風機電機型號YKS710-6公稱風量(BMCR)/(m3·s-1)314.6電壓/V6000全壓升(BM-CR)/Pa4162功率/kW2900轉速/(r·min-1)990轉速/(r·min-1)990風機軸承型式滾動軸承額定電流/A329風機旋轉方向(從電機側看)順時針功率因數0.873單級葉片數/片26用油牌號3號鋰基潤滑脂用油牌號N46透平油葉片調節范圍/度10～55/風機效率/%86

表4一次風機設計參數

風機型號雙吸軸流式AST-2170/1400葉輪直徑/mm2170風機調節裝置型號350.2H葉片、輪轂材質QT400-18葉輪級數/級2每級葉片數/片22葉片調節范圍/度10～55液壓缸缸徑及行程/mm170/96風量/(m3·h-1)632592入口風壓/kPa0出口風壓/kPa11.596～17.729風機的第一臨界轉速/(r·min-1)2020風機軸承型式滾動軸承軸承潤滑方式油站強制潤滑軸承冷卻方式循環油同時冷卻軸瓦冷卻水量/(t·h-1)4風機旋轉方向(從電機側看)順時針額定轉速/(r·min-1)1494額定功率/kW4400

2.1.1風機的功率消耗

當一次風機A停運后，雖然總運行電流減少約17A，但因電動機功率因數的變化，從風機的運行功率計算，2臺風機運行的功率之和，為2 439 kW，單臺風機的運行功率，為2 662 kW，運行中的功率消耗反而增加了，每小時電功率增加了223 kW。說明單側一次風機的運行并不節能。單側一次風機停運前后的參數對比，如表5所示。

2.1.2單側一次風機停運后的影響

當單側一次風機停運后，受停運側的熱一次風門關閉嚴密性的影響，可能造成熱風反串至空預器的冷端，使空預器冷端密封片受熱膨脹，造成空預器轉子與內部組件發生碰磨，增大空預器的電流波動。空預器密封片被磨損后，還造成漏風率增大，對機組后續運行的經濟性進一步造成影響[3]。

當一次風機停運后，受漏風及一次風機出力的限制，機組負荷將小于500 MW，而且，在變負荷的擾動過程中，極易使一次風機過流，甚至會引發跳閘，所以，運行的安全性較低。

2.2　單側送風機的運行

送風機也可進行動葉調節，具有較高的運行效率，1臺送風機與2臺送風機運行的經濟性基本相當。

2.2.1送風機的功率消耗

當送風機A停運后，保持系統的總風量不變，總電流降低為約74 A。從風機的運行功率分析，2臺送風機運行的功率之和，為657 kW，單臺送風機的運行功率，為593 kW。每小時的電功率降低了64 kW。單側送風機停運前后的參數對比，如表6所示。

2.2.2送風機運行參數與安全性

送風機A停運后，由于送風運行壓頭低，漏風小，出口聯絡門開啟運行，機組負荷可在400-600 MW之間參與調節，具有較高的經濟效果，但對安全性影響也較大。

2.3　單側引風機運行節能分析

2.3.1電動引風機

2.3.1.1引風機的功率消耗

電動引風機A停運后，保持總風量不變，總電流降低約30 A。計算了風機的運行功率，2臺引風機的運行功率之和，為5 042 kW，單臺送風機的運行功率，為4 785 kW。每小時的功率消耗降低257 kW，經濟性較為明顯。單側引風機停運前后的參數對比，如表7所示。

2.3.1.2安全性

由于電動引風機的功率較大，啟停時，對廠用電系統的沖擊較大。從電廠實際應用來看，對電動引風機進行半邊的運行操作，難度極大，容易造成電廠其他運行設備的誤跳閘，而且，投運的穩燃油槍多，經濟性和安全性極差。單臺電動引風機的運行，對機組出力的受限較大，同時，還受系統設置是否有引風機入口聯絡擋板的影響[4]。

表5單側一次風機停運前后參數對比

狀態負荷/MW一次風機的單側運行熱一次風壓力/Pa一次風機電流/AAB功率因數動葉開度電功率ABAB停運前4289.831521450.76202312171222停運后4289.902800.8804402662出力差值//-17////

表6單側送風機停運前后的參數對比

狀態負荷/MWB送風機單邊運行送風機電流總風量風壓AB功率因數A導葉B導葉A功率B功率停運后45016560.6301110.51048.50593啟動后45016560.6391940.3423.924.6320337出力差值-74

表7單側電動引風機停運前后參數對比

狀態負荷/MW總風量引風機電流ABA導葉B導葉停運前43018432873002829停運后43618380557065出力差值//-30/

表8單側汽動引風機停運前后的參數對比

狀態負荷/MWB汽動引風機單邊運行小汽機總風量引風機耗汽量進口靜葉開度轉速進汽調門開度ABABABAB停運后4201556025.908404982069啟動后42015998.76.65353348834881821出力差值//+10.6/////

2.3.2汽動引風機

2.3.2.1汽動引風機的經濟性

由于汽動引風機采用了轉速調節，確保了進口靜葉處于較大開度，減少了節流損失，風機運行的效率較高。2臺運行的效果明顯優于單臺運行。單臺汽動引風機運行時耗用的蒸汽量大于2臺汽動引風機運行的蒸汽量之和，單臺運行反而增大了蒸汽量，約10.6 t，增大了69%，經濟性極差。單側汽動引風機停運前后參數的對比，如表8所示。因受機組出力所限，機組帶負荷能力僅為420 MW，無調節余量[5]。

2.3.2.2汽動引風機的安全性

汽動引風機的系統復雜，風機投切過程的時間長達1～2 h，投油穩燃的油量高達4～8 t，在風機并列過程中，存在明顯的搶風現象，將造成鍋爐負壓的大幅波動，威脅機組安全運行。

3　結　語

在機組低負荷時，通過停運1臺一次風機、送風機和引風機進行節能試驗。通過試驗可發現，單側一次風機運行時, 功率消耗反而增加。單側電動引風機運行時，每小時電功率消耗降低了257 kW。單側汽動引風機運行時的耗用蒸汽量大于2臺汽動引風機運行蒸汽量之和。

一次風機、送風機的投切過程按0.5 h計算，在投切過程中，投4只油槍穩燃，耗油總量約2 t，按每噸油6 500元計算，穩燃費用為1.3萬元。引風機的投切過程按1 h計算，投切過程中，投4只油槍穩燃，耗油總量約4 t，也按每噸油6 500元計算，穩燃費用為2.6萬元。

低負荷時單側風機運行的節能效果不明顯，若考慮操作過程，還需進行燃油穩燃，則經濟性反而很差，不建議執行。單側風機運行節能受空預器熱端一次風擋板、二次風擋板、進口煙氣擋板關閉嚴密性的影響極大，且影響空預器安全。單側風機運行時，對機組的安全運行構成較大威脅，操作量大，存在較大的非停風險。

參考文獻：

[1] 祁積滿,張廣才. 1 000 MW超超臨界機組低負荷節能試驗分析[J]. 中國電業(技術版),2015,(08):58-61.

[2] 鄭磊,楊馥寧. 鍋爐低負荷節能運行研究與應用[J]. 化工管理,2015,(22):161-163.

[3] 魏志瑞. 發電廠鍋爐風機節能技術探析[J]. 內燃機與配件,2016,(08):59-60.

[4] 景博,張培華. 電站鍋爐引風機系統節能分析[J]. 節能,2016,(07):31-36+2.

[5] 李小強,周靜,譚厚章. 火電廠一次風機節能改造研究[J]. 通訊世界,2016,(02):235-237.