李成剛

摘要：文章首先淺談鍋爐風(fēng)機(jī)的技術(shù)原理，其次闡述了發(fā)電廠鍋爐風(fēng)機(jī)的意義，最后結(jié)合實(shí)際對(duì)發(fā)電廠鍋爐風(fēng)機(jī)的幾種常見節(jié)能技術(shù)類型與優(yōu)越性進(jìn)行比較。希望與同行一起分享技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，共同協(xié)助發(fā)電廠鍋爐在運(yùn)行期間降低能耗量，促進(jìn)發(fā)電廠可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；鍋爐風(fēng)機(jī)；節(jié)能技術(shù)；技術(shù)分析

鍋爐風(fēng)機(jī)的類型很多，以一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等為主。風(fēng)機(jī)在發(fā)電廠運(yùn)行期間發(fā)揮的作用是極為顯著的。有調(diào)查資料顯示，鍋爐風(fēng)機(jī)在整個(gè)發(fā)電廠用電量中所占比例高達(dá)30～40%[1]。故此發(fā)電廠為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效發(fā)展并獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，需合理應(yīng)用節(jié)能技術(shù)以降低鍋爐風(fēng)機(jī)的能耗量，國內(nèi)很多發(fā)電廠積極嘗試采用增設(shè)機(jī)械調(diào)節(jié)裝備、切割風(fēng)機(jī)葉片等方法，但是鍋爐風(fēng)機(jī)高功率、低使用率的問題長(zhǎng)期沒有解除。本文筆者結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)常見節(jié)能技術(shù)進(jìn)行較詳細(xì)闡述。

1鍋爐風(fēng)機(jī)的技術(shù)原理

在科學(xué)技術(shù)的引領(lǐng)下，鍋爐風(fēng)機(jī)的類型日益增多，通常有離心式、軸流式及羅茨風(fēng)機(jī)。普通的鍋爐引、送風(fēng)機(jī)均是離心式風(fēng)機(jī)，其具備相同的結(jié)構(gòu)，但是作用及安設(shè)方位存在差異性。在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下離心式風(fēng)機(jī)的葉輪開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，充斥在葉片間的氣體就會(huì)與葉輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，受離心作用力的影響，鍋爐風(fēng)機(jī)氣體由葉片間槽道拋出機(jī)體，同時(shí)經(jīng)由葉輪出口將氣體輸送至外界環(huán)境中。氣體在外流的過程中對(duì)葉輪空間產(chǎn)生影響，即構(gòu)建真空環(huán)境，此時(shí)外界的氣體就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入葉輪內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)充。因?yàn)轱L(fēng)機(jī)設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)外界氣體行吸進(jìn)與壓出處理，進(jìn)而促使氣體處于連貫性流動(dòng)的狀態(tài)中，同時(shí)也使放電廠鍋爐不間斷式的運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。

2發(fā)電廠鍋爐風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的意義

電力生產(chǎn)的特征對(duì)發(fā)電廠各類型風(fēng)機(jī)的出力裕度產(chǎn)生直接影響，由于電力生產(chǎn)和消費(fèi)是同步進(jìn)行的，故此需確保發(fā)電設(shè)備設(shè)施長(zhǎng)期維持連貫性運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。另外，為保證發(fā)電設(shè)備的滿出力，所規(guī)劃的汽輪機(jī)的出力務(wù)必高于發(fā)電機(jī)的出力，而鍋爐的出力在汽輪機(jī)的出力之上。風(fēng)機(jī)是鍋爐設(shè)備的常用輔助設(shè)備之一，其出力值一定要大于鍋爐。故此在對(duì)發(fā)電廠運(yùn)行規(guī)程設(shè)計(jì)過程中，鍋爐風(fēng)機(jī)流量與阻力的最大值需大于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)裕量的5～10%[3]。在對(duì)風(fēng)煙系統(tǒng)流量與阻力最大值設(shè)計(jì)時(shí)，需結(jié)合機(jī)組在維修期鍋爐燃用煤種等方面發(fā)生的變化，這主要是因?yàn)闄C(jī)組在大規(guī)模的維修期中，由于設(shè)備腐蝕等多種因素的影響可能發(fā)生泄露問題，而導(dǎo)致少踐量增加或由于阻塞存在而增加阻力值；在鍋爐燃用煤種有明顯變化時(shí)，很可能影響少踐量和阻力數(shù)值的穩(wěn)定性。此外，若處于并聯(lián)狀態(tài)下的一臺(tái)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障而需停運(yùn)檢修時(shí)，其他類的風(fēng)機(jī)需維持鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，此時(shí)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷量相應(yīng)增加。對(duì)于當(dāng)下國內(nèi)眾多發(fā)電廠針對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的大容量機(jī)組而言，盡管其均輔有聯(lián)通管道或聯(lián)通容器，但空氣預(yù)熱器出口與除塵器出口大體上處于相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行狀態(tài)，即在鍋爐中有一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)煙系統(tǒng)內(nèi)預(yù)熱器和除塵器產(chǎn)生較大阻力，且無法實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3鍋爐風(fēng)機(jī)節(jié)能方法研究

3.2兩種常見的風(fēng)機(jī)節(jié)能方法

發(fā)電廠鍋爐風(fēng)機(jī)參數(shù)的多樣化促使其在節(jié)能方法選擇上存在多變性，但不同節(jié)能方法的應(yīng)用效果也有所差異。當(dāng)下，國內(nèi)發(fā)電廠鍋爐風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)的方法主要有兩種：①將進(jìn)口導(dǎo)葉安設(shè)在風(fēng)道入口處；②將變速調(diào)節(jié)裝備安置在風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)處。

從本質(zhì)上分析，進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)為一類調(diào)整風(fēng)機(jī)自體特性曲線的調(diào)節(jié)形式（如圖1：qv—風(fēng)量；pw—風(fēng)壓；η1：風(fēng)機(jī)效率；η2：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率），該種調(diào)節(jié)形式主要是在風(fēng)機(jī)葉輪入口位置形成氣流預(yù)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的合理調(diào)控。由于進(jìn)口導(dǎo)入無需投入大量的資金，且調(diào)節(jié)過程靈活性顯著，故此在節(jié)能領(lǐng)域有廣泛性應(yīng)用[4]。在風(fēng)機(jī)風(fēng)量降低時(shí)，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳導(dǎo)出的功率并沒有明顯降低，故此節(jié)能下的部分電能也可在風(fēng)機(jī)入口段被消耗。若應(yīng)用擋板去調(diào)整風(fēng)機(jī)作業(yè)狀態(tài)，可能出現(xiàn)故障發(fā)生頻次多、設(shè)備易磨損、維修費(fèi)用高、擋板使用期間消耗的能量較大等問題。故此站在節(jié)能的視域去分析，采用進(jìn)口導(dǎo)葉去調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)存在諸多不合理性，其不僅不能達(dá)到有效節(jié)能，還可能誘發(fā)設(shè)備出現(xiàn)各種問題，進(jìn)而影響鍋爐風(fēng)機(jī)正常運(yùn)作。

把變速調(diào)節(jié)裝備安置在風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)處，構(gòu)建變速調(diào)節(jié)節(jié)能模式。該種節(jié)能辦法的應(yīng)用原理是借用風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速兩者的相關(guān)性，采用調(diào)控兩者間關(guān)系的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量合理調(diào)控。在風(fēng)機(jī)機(jī)組承載的負(fù)荷量出現(xiàn)變化時(shí)，可通過調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而減少其對(duì)電能的消耗量。結(jié)合風(fēng)機(jī)工作原理發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同一臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)備而言，在管道阻力恒定情況下，風(fēng)機(jī)風(fēng)量和轉(zhuǎn)速間存在正相關(guān)關(guān)系，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，軸功率跟轉(zhuǎn)速的立方成正比[5]。正因如此，在風(fēng)機(jī)機(jī)組負(fù)荷量降低的情況下，可采用降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度的方式實(shí)現(xiàn)降低其運(yùn)行功率的目標(biāo)。將變速調(diào)節(jié)裝備安設(shè)在風(fēng)機(jī)與電機(jī)間，過去電機(jī)可在轉(zhuǎn)速恒定情況下對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是加裝設(shè)備后其可結(jié)合不同流量需求實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)上就是在鍋爐所承受的負(fù)荷量發(fā)生變化后，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)可結(jié)合其轉(zhuǎn)速去調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)分量和風(fēng)壓，進(jìn)而確保風(fēng)力和鍋爐承載負(fù)荷量的匹配性。變速調(diào)節(jié)裝備加裝后，促使鍋爐風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生相應(yīng)改變，但對(duì)其運(yùn)行效果不產(chǎn)生明顯影響。在變速運(yùn)行的作業(yè)環(huán)境下，變速裝備自體并不會(huì)耗用較多能量。筆者認(rèn)為為降低鍋爐風(fēng)機(jī)的能耗量，相關(guān)人員工作的重點(diǎn)是科學(xué)選擇變速裝置的類型，并對(duì)其運(yùn)行參數(shù)合理調(diào)整。

3.2某發(fā)電廠的引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)

該發(fā)電廠的鍋爐風(fēng)機(jī)在運(yùn)行的過程中產(chǎn)生較大噪音，且能耗量相對(duì)較大，故此電廠決定對(duì)其變頻設(shè)備行改造處理。具體是應(yīng)用ZINVERT系列的變頻系統(tǒng)，該系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分以旁路柜、變壓器柜、功率柜等為主，無需對(duì)初有電機(jī)設(shè)備行更換措施，僅需對(duì)電纜行改接處理即可，其接線技術(shù)方案見圖2。

在圖1中，Q1～Q3是變頻器內(nèi)部真空接觸器；QS1～QS4是變頻器內(nèi)部手動(dòng)隔離開關(guān)，在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)其處于閉合狀態(tài)中；QF是初有引風(fēng)機(jī)高壓開關(guān)柜的斷路器；如果應(yīng)用該變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，電源信號(hào)會(huì)經(jīng)由QF、Q1、Q2傳遞至電動(dòng)機(jī)；在工頻旁路運(yùn)轉(zhuǎn)期間，，電源信號(hào)會(huì)經(jīng)由QF、Q3傳送至電動(dòng)機(jī)內(nèi)。

該系統(tǒng)的調(diào)控方式有兩種，即地面板控制與遠(yuǎn)方后臺(tái)控制，以上兩種方式均能實(shí)現(xiàn)對(duì)啟?？刂婆c頻率的設(shè)置。該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中應(yīng)用了自動(dòng)工頻旁路功能，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自行轉(zhuǎn)型為工頻旁路運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能目標(biāo)。

結(jié)束語：

總結(jié)大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)進(jìn)口導(dǎo)葉的調(diào)節(jié)方法適用于功率相對(duì)較小或靠近風(fēng)機(jī)功率最大值的鍋爐風(fēng)機(jī)設(shè)備；而對(duì)于那些具備一定裕量的風(fēng)機(jī)，建議選用一些功率相對(duì)較高、性能優(yōu)良的變頻調(diào)速裝置，進(jìn)而協(xié)助發(fā)電廠降低能源消耗量，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。大量的實(shí)踐表明，變頻調(diào)速技術(shù)在風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)中的應(yīng)用，運(yùn)行性能優(yōu)良且節(jié)能效果優(yōu)良。相信伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，該項(xiàng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用范疇將不斷拓展。

參考文獻(xiàn)：

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