付萬兵，馬駿驥，馬國偉

（1.中國國電集團公司寧夏分公司，寧夏銀川750011；2.中國華電集團公司寧夏分公司，寧夏銀川750011；3.國電科學技術研究院，寧夏銀川750011）

熱動技術

電站鍋爐送風機降速改造分析

付萬兵1，馬駿驥2，馬國偉3

（1.中國國電集團公司寧夏分公司，寧夏銀川750011；2.中國華電集團公司寧夏分公司，寧夏銀川750011；3.國電科學技術研究院，寧夏銀川750011）

針對某發(fā)電廠1號鍋爐送風機設計出力偏大，特別是送風機滿負荷時動葉開度僅為47%，設計選型裕量偏大，送風機長期在低效區(qū)運行，運行能耗偏高的問題，通過分析送風機運行工況和進行風機性能試驗，提出送風機節(jié)能改造方案。應用結(jié)果表明：電動機從6極改為8極后，送風機轉(zhuǎn)速從990 r/min降至745 r/min，改造后送風機效率提高，耗電量明顯降低，節(jié)能效果顯著。

電站鍋爐；送風機；降速改造

近幾年來，節(jié)能減排已成為火電廠日常運行的重要任務之一，而進行主要主、輔設備改造和優(yōu)化運行方式又是電廠進行節(jié)能減排所采用的主要措施［1］。隨著風機改造技術日趨成熟，其可靠性不斷增強，大機組風機技術改造已成為火電廠不斷降低廠用電率、降低經(jīng)營壓力，實現(xiàn)減虧增盈和節(jié)能發(fā)電，提高自身發(fā)展的有效手段。

某電廠鍋爐送風機長期在低效區(qū)域運行，風機運行效率小于50%，浪費了大量的電能，為提高風機的運行效率，降低廠用電率，提高風機運行的安全性和經(jīng)濟性，決定進行專項技術改造［2］。

1 現(xiàn)狀分析及需要解決的問題

1.1 現(xiàn)狀分析

該公司鍋爐型號為SG-1165/17.5-M743，系上海鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐。鍋爐采用單爐膛、∏型布置，平衡通風，冷一次風正壓直吹式制粉系統(tǒng)，四角切向燃燒、直流燃燒器擺動調(diào)溫，全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)，緊身封閉、干式固態(tài)連續(xù)排渣。鍋爐主要參數(shù)見表1。

表1 鍋爐主要設計參數(shù)

每臺鍋爐配2臺上海鼓風機廠生產(chǎn)的FAF-23.7-13.3-1型動葉軸流風機，風機設計性能參數(shù)和技術規(guī)范見表2。

表2 風機主要性能參數(shù)

為了準確掌握風機的實際運行性能及風煙系統(tǒng)阻力特性，對送風機在機組滿負荷運行時的裕量進行分析，為風機系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行及風機系統(tǒng)的后續(xù)節(jié)能改造和完善提供準確的技術依據(jù)。

測試時，鍋爐負荷穩(wěn)定在1 052 t/h工況下，試驗結(jié)果按照文獻［3-4］中的相關公式進行計算，計算所用的試驗數(shù)據(jù)均采用測量數(shù)據(jù)的平均值。此次試驗中選取電動機效率設計值為95%，聯(lián)軸器傳動效率為98%。主要結(jié)果如表3所示。

表3 風機性能試驗結(jié)果

在機組負荷330 MW，鍋爐主蒸汽量為1 052 t/h時，送風機動葉開度僅為47%，送風機進口流量為123.3 m3/s，風機全壓為1 613.8 Pa。風機實際運行點在性能曲線上的位置如圖1所示。

圖1 風機實際運行工況點

由圖1可知，機組在330 MW負荷下，風機的實際運行點離鍋爐最大負荷工況點較遠，使得風機運行效率較低。通過相關計算［5］，得出試驗煤質(zhì)、最大蒸發(fā)量下的送風機風量，再根據(jù)送風機入口風量與全壓的試驗關系［6］，得出該條件下送風機全壓時，機組最大蒸發(fā)量工況點，即最大蒸發(fā)量（演算）工況點，該工況點的進口流量為130 m3/s、比功為1 767 J/kg（全壓1 719 Pa），與相應設計工況點比功3 642 J/kg相比，偏低約1 765 J/kg。

從送風系統(tǒng)阻力考慮，目前送風系統(tǒng)的阻力較設計取值??；但是，從風機選型［7］的角度看，設計階段送風系統(tǒng)阻力取值或計算不準確，導致送風機的選型不合理，其比功（或風機全壓）選擇過大。另外，由于送風機設計比功的選擇過大也導致了電動機的額定功率選擇過大，達到1.6 MW，實際運行中電動機負載率和功率因數(shù)很低，造成電動機效率低下［8-9］。

1.2 需要解決的問題

根據(jù)送風機當前的運行現(xiàn)狀，需要從以下幾個問題入手，提高風機整體的運行性能：

（1）提高風機的運行效率。

（2）因風機設計風壓或比功選型偏大，導致電動機的額定功率選型偏大，實際運行中電動機負載率偏低，故需要降低電動機的額定功率，在滿足風機啟動時所需功率的前提下提高電動機的負載率。

（3）風機運行電耗高，影響電廠廠用電率，從送風機電動機入手，達到降低風機耗電量的目的。

2 風機節(jié)能改造方案

針對風機目前存在的主要問題，提出將現(xiàn)有風機的轉(zhuǎn)速由990r/min降到745r/min，電動機從6極改為8極的改造方案［10］。極指的是發(fā)電機轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子線圈通入勵磁電流之后形成的磁極［11］。簡單地說就是轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈在定子的線圈的一匝中能感應形成幾個周期電流，不同的極數(shù)要產(chǎn)生50 Hz電勢就需要不同的轉(zhuǎn)速。三相異步電動機轉(zhuǎn)速是分極的，是由電機的“極數(shù)”決定的。三相交流電機每組線圈都會產(chǎn)生N、S磁極，每個電機每相含有的磁極個數(shù)就是極數(shù)。由于磁極是成對出現(xiàn)的，所以電機有2、4、6、8極之分。電動機同步轉(zhuǎn)速公式根據(jù)文獻［12］的相關規(guī)定為：

n=60f/p

式中：f—頻率,Hz；

n—轉(zhuǎn)速，r/min；

p—磁極對數(shù)。

由于在中國三相交流電的頻率為50 Hz，因此2極同步轉(zhuǎn)速是3 000r/min，4極同步轉(zhuǎn)速是1 500r/min，6極同步轉(zhuǎn)速是1 000r/min，8極同步轉(zhuǎn)速是750r/min。這幾種速度都只是各種極數(shù)電機的同步轉(zhuǎn)速，而非實際轉(zhuǎn)速。

按照流體機械的相似定律［13］，風機、水泵的流量Q、風壓（揚程）H、軸功率P與轉(zhuǎn)速n之間有如下比例關系：

電機原額定功率為1.6 MW，電機降速后電機功率預計為按三次方下降，降為710×（745/9903）＝682（kW），電機安全裕量［14］取20%，則風機配套電機功率為682×1.2=818（kW）。調(diào)整后取820 kW。

電動機的選型方案如表4所示。

表4 電動機的選型方案

3 效果評價

（1）通過對該機組送風機電機降速前、后參數(shù)對比分析可知：改造后風機在各個工況的運行效率顯著升高，平均值在75%以上，風機在高效區(qū)運行。

（2）送風機電動機的額定功率降低，但滿足風機啟動時所需要的最大功率，電動機負載率升高。

（3）對鍋爐改造前后平均負荷在200～300 MW之間的7組工況的耗電量進行統(tǒng)計，具體數(shù)據(jù)見表5。

通過表5的數(shù)據(jù)可知，機組在同樣負荷下，風機所耗電量下降明顯，2臺送風機8 h節(jié)電量在900 kW·h（低負荷）至1 100 kW·h（高負荷），按照機組年發(fā)電6 000 h，2臺送風機8 h節(jié)電量在1 000 kW·h，每1 kW·h電按照0.3元計算，年節(jié)省費用22.5萬元，1年左右即可收回投資［15］。廠用電率下降約0.05%，節(jié)電率平均值在25%左右，提高了風機運行的經(jīng)濟性［16］。另外，降速改造后，電機的定子繞組絕緣［17］由原來的B極提高為F極，電機的可靠性與機械使用壽命得到提高，同時也提高了風機運行的安全可靠性［18］。

表5 單個工況為8 h內(nèi)單臺送風機耗電量和平均負荷及平均蒸汽流量比較

4 結(jié)論

（1）實施降速改造后，送風機效率較改造前有明顯提高，所耗電量明顯降低，節(jié)能效果顯著，達到了預期改造的目的。

（2）通過降速改造，將電機的定子繞組絕緣由原來的B極提高為F極，電機的可靠性提高，同時其機械使用壽命也有一定的提高。

（3）本次送風機降速改造，為同類電廠解決類似問題提供了成功案例，具有一定的指導和示范作用。

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Analysis on the lowering speed reform of the air blower for the power station boiler

FU Wanbing,MA Junji,MA Guowei
(1.Ningxia Branch of China Power Group Company,Yinchuan Ningxia 750011,China;2.Ningxia Branch of China Huadian Group Company,Yinchuan Ningxia 750011,China;3.Science&Technology Institute of China Power Group Company,Yinchuan Ningxia 750011,China)

Aiming at the problem of No.1 boiler air blower dsign output is larger,especially the adjustable vane opening is only 47%during the air blower full load,the designed type selection is biger,the air blower long period operates in low effective area,the operation loss is higher,by analyzing the operation situation and making the functional performance test for air blower,puts forward air blower energy saving improvement scheme.The application result shows that∶after the motor from 6 level changed to 8 level,the air blower rotating speed from 990 r/min decreases to 745 r/min,improves air blower efficiency and decreases obviously the power consumption,the energy saving effect is prominent.

power station boiler;air blower;lowering speed reform

TK284.8

B

1672-3642（2017）04-0058-04

有效訪問地址：http∶//dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.04.011

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.04.011

2017-05-28

付萬兵（1973），男，工程師，從事電力生產(chǎn)管理工作。