利用引風機入口負壓代替軸承冷卻風機在電站鍋爐上的應用

左寧心 辛繼群 強小波

摘? 要：根據1913t/h鍋爐引風機冷卻風機的安裝特點，針對其檢修困難、易腐蝕、振動大等問題，利用引風機入口負壓代替軸承冷卻風機進行冷卻系統優化，對優化方案的可行性、經濟性進行了分析。實際應用達到了保障系統安全和節能的目的，是鍋爐引風機軸承冷卻系統優化和改造的成功實例。為同類機組提供了有益的參考。

關鍵詞：鍋爐;引風機;軸承冷卻風機;節能

中圖分類號：TM621? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）30-0165-02

Abstract： According to the installation state of a induced draft fan cooling fan in the 1913t/h boiler， the cooling system was improved through a replacement of the bearing cooling fan by applying the inlet negative pressure of the induced draft fan， in order to deal with the common obstacles （e.g.， maintenance difficulties， corrosion， and vibration）. The feasibility and economy of the optimal case was analyzed. The practical application of the optimal case， which improved the bearing cooling system of boiler induced draft fan and thus enhanced its performance， succeeded in satisfying the demand for system safety and energy conservation， and therefore， provided a useful reference for similar systems.

Keywords： boiler; induced draft fan; bearing cooling fan; energy saving

引言

電站引風機軸承冷卻系統一般采用循環油系統對軸承箱和液壓控制部分內部進行潤滑及冷卻，同時利用冷卻風機對以上設備外部進行冷卻，同時保護軸承箱上的溫度及振動測點不被高溫煙氣損壞或被腐蝕，并且對油管路有一定的保護作用。

冷卻風機就地吸風，以上海鼓風機廠雙級動葉可調式軸流風機為例，每臺引風機液壓控制部分和軸承箱各配備兩臺（一備一用）4-72-11離心式風機，對其進行冷卻。而現場實際冷卻風機的性能優劣和運行穩定與否，直接影響風機運行的安全性、經濟型以及機組的運行情況。

1 概況

長安益陽發電有限公司鍋爐型號為HG1913/25.4-PM8，超臨界參數變壓運行直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構π型鍋爐，燃燒方式采用前后墻對沖燃燒。

風煙系統采用2臺一次風機、2臺送風機和2臺引風機平衡通風。其中引風機為上海鼓風機廠有限公司出產的雙級動葉可調式軸流風機。引風機主要參數如表1。

引風機位于電除塵之后，脫硫系統之前，所以引風機工作介質是含有硫分的高溫煙氣。為了對液壓缸及軸承箱進行冷卻，同時達到隔離引風機中煙氣的作用，廠家分別設置了兩臺（一備一用）小型離心式風機對液壓缸和軸承箱位置鼓入空氣，已達到上述目的。冷卻風機將空氣從下機殼入口將空氣鼓入引風機液壓缸及軸承箱位置，然后經上機殼出口排出。但這種設計存在幾個問題：

（1）離心風機易腐蝕。離心風機一般布置在引風機周圍， 距離較近。而引風機本體、煙道及其聯接補償器等易出現漏風現象，使得引風機周圍存在較多的含硫煙氣。同樣，離心風機鼓入的空氣也會將少量的煙氣帶出引風機機殼外。而這些煙氣在常溫下易對離心風機的葉輪及機殼產生嚴重的腐蝕現象。風機運行一段時間后，因腐蝕嚴重需進行更換。

（2）離心風機檢修困難，易造成檢修成本增加。小型離心風機電機檢修時，需將葉輪進行拆卸。而風機葉輪較薄弱，在拆卸過程中易產生變形或者損壞，造成無法使用，無形中增加了檢修成本。

（3）運行成本。每臺離心風機功率為5.5kW，每臺機組利用小時按照5500h計算，每年每臺機組冷卻風機使用電量為5.5*5500*4=121，000千瓦時。（每臺機組2臺引風機，每臺引風機同時有2臺離心風機運行）

2 冷卻系統的優化

為解決上述問題，減少維護工作量，利用引風機入口本身的負壓，通過管道連接，將外部空氣吸入引風機液壓缸及軸承箱內，達到同樣的冷卻和隔離效果。

2.1 進、出口選擇

因原機殼不能進行大的變動，所以優化后的方案應遵循原有的進、出風口。如果將原出風口作為優化后的出風口，因原出風口位于上機殼上，每次風機檢修時都需要將連接管道進行拆卸，非常不方便。因此，將出風口選擇在下機殼的原進風口處。下機殼通常情況下不會移動，不會因平時檢修而將連接管道進行拆卸。原出風口作為進風口。

2.2 管道計算

根據公式：wp=0.5·ro·v2 （1）

wp為風壓[kN/m2]，ro為空氣密度[kg/m3]，v為風速[m/s]。

由于空氣密度（ro）和重度（r）的關系為r=ro·g，因此有 ro=r/g。在（1）中使用這一關系，得到

wp=0.5·r·v2/g （2）

假設液壓缸與軸承箱室阻力分別為ΔP1，ΔP2，ΔP1≈ΔP2，管道阻力為ΔP，引風機入口負壓為P，則

wp=P-ΔP1-ΔP（3）

其中，P隨著機組負荷的變化而變化。

ΔP1，ΔP2可通過測得冷卻風機的出口風壓及冷卻風出風口的壓力計算得到。

ΔP為管道沿程阻力。

根據流體力學原理，空氣在橫斷面形狀不變的管道內流動時的摩擦阻力按下式計算：

ΔP=λν2ρl/8Rs? ? ?（4）

對于圓形風管，摩擦阻力計算公式可改寫為：

ΔP=λν2ρl/2D? ? ? （5）

圓形風管單位長度的摩擦阻力（比摩阻）為：

Rs=λν2ρ/2D? ? ? ? （6）

最終可得wp，通過公式（2）可得管道流速v。

v是含有D的計算式，

根據公式? Q=V*F? ? ? （7）

其中：V為氣體流速;F為管道截面積;Q由冷卻風機參數可得

F=πr2=πD2/4? ? ? ? ?（8）

通過上述公式及測定風機內部通道的壓損，機殼計算出連接管道的大小。

3 系統優化后，風機運行情況

此次系統優化在益電#4爐A引風機進行試點，#4爐B引風機作為對比。經過機組的啟停，各個負荷階段的長時間運行，對風機軸承箱的溫度進行對比，兩臺引風機軸承箱溫度基本相同，無明顯差別。見表2。

同時對冷卻系統投入前后對機組（608MW）的引風機電流、氧量及冷卻風機電流等進行對比。通過對比可知，冷卻系統的改造對機組運行參數影響很小。

4 優化后經濟性分析

按照每2年離心風機更換一次，每臺風機3000元，機組運行小時數為5500，0.23元/千瓦時的成本價計算，每臺機組每年可節約費用約為3000*8/2+5500*5.5*4*0.23=39830元。

成本費用管道及彎頭費用約500元。且2個大修期（10-12年）以上不用維護，可忽略不計。

5 結束語

通過引風機冷卻系統的優化，不但達到了對風機本體的液壓缸及軸承的冷卻和隔離作用，也節約了檢修及運行成本。既保證了機組的安全運行，同時又達到了節能的效果。基于本文原理的設備系統已得到實際應用。

參考文獻：

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[2]吳民強.泵與風機節能技術[M].中國電力出版社，1998.

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