330 MW燃煤机一次风机节能优化研究

李志国

(内蒙古京科发电有限公司，内蒙古 兴安盟 029400)

330 MW燃煤机一次风机节能优化研究

李志国

(内蒙古京科发电有限公司，内蒙古 兴安盟 029400)

通过对一次风机的热态试验，找出了一次风机运行效率偏低的主要原因，并结合实际工况，提出了合理的优化改造方案。优化改造后，一次风机能持续、良好运行，取得了显著的节能效果，为企业赢得了可观的经济效益。

一次风机；节能；优化方案

0 引言

随着改革的不断深入，我国电力企业正逐步由生产型企业转变为经营型企业，对节能降耗提出了更高的要求。因此，电力企业应当重视技术改造工作，对高耗能设备进行优化升级，以便实现节能降耗的目的。风机作为动力机械之一，有着耗电量极大、点多面广的特点，在冶炼、煤炭、钢铁、电力等行业中，其耗电量在企业总用电量中的占比通常超过20%。所以，对风机的节能改造有着至关重要的现实意义和经济意义。

笔者结合某企业一次风机耗能较高的实际案例，对一次风机的运行状况进行了研究和分析，从而查找出了其效率偏低的主要原因，最终得出了一次风机节能优化的方案。

1 一次风机诊断试验

优化前，企业采用2008B/1190式离心风机。对热态试验的结果进行分析，企业的一次风机风压裕量为58%，风量裕量为19%。基于我国对电站锅炉风机试验现场的相关要求：风压裕量应不低于30%，风量裕量应不低于35%。可以看出，当前企业的一次风机风量裕量不满足规定的要求，但风压裕量却超过了规定的要求，充分表明企业一次风机的选型和设计参数并不合理。

因为设计参数和实际运行参数有着明显的差异，造成机组在满负载工况下(330 MW机组负荷)，甲/乙两侧进口挡板开度较小(只有48%和55%)，节能降耗效果较差，风机的运行效率只达到了53.83%和57.45%，表明当前企业所采用的风机裕量过大、效率较低。

企业所采用的一次风机转速比数值大约为41.8，现阶段在满负荷工况下，运行点转速比数值大约在54～56之间，两者差异较为明显。也就是当前的管网阻力和所采用的一次风机出力相较而言，明显存在着风压裕量过大而风量裕量不足、管网阻力同一次风机不匹配等现象。

由于风机运行效率由风机性能和管网阻力的匹配情况所决定，风机性能曲线和管网阻力线的交点即为风机的工作点，交点处的效率即为风机的运行效率，所以在确定管网阻力之后(阻力由管路系统和设备直接决定)，选择最为合理的机号(叶轮直径)、风机型式，就能达到高负荷工况下风机高效运行的根本目的。

现今，企业一次风机运行效率不高的主要原因是不恰当的一次风机设计参数、过大的风压裕量和偏低的风量裕量、管网阻力同一次风机性能不匹配，所以，亟需对企业一次风机开展节能优化工作。

2 优化改造方案的初步选定

对于一次风机而言，当前最为常用的改造方案如下：优化改造一次风机变频器以及优化改造风机本体。两种类型方案的优缺点都非常明显，且适用范围也有着明显的差异，所以，在优化改造一次风机的工作中，一定要全面考虑两者的适用性和优缺点，采用最为合理的优化方案。上述方案中，变频调速方案主要针对管网阻力特性和一次风机性能的匹配，然而实际情况是，一次风机出力要随着变化的负荷而变化，也就是说，变速调频只可满足相应范围内的管网阻力，优化改造前发现一次风机只能保持较低的运行效率，其主要原因在于管网阻力同一次风机性能不匹配。由此得出，变频器优化改造方案不适合企业的一次风机改造。另外，同本体改造相较而言，变频改造方案需进行较高的投资，且回收资金的周期较长，所以，应采取本体改造的方案来进行一次风机的优化改造。

初步确定的方案为：基于一次风机的运行工况，进行全压、流量和转速比等相关参数的计算，以此为依据选择最为合适的一次风机型号，并进行一次风机机壳、集流器和叶轮等部件的更换。在确定型号后，因为调节门调节利用变化的挡板开度来实现一次风机性能曲线的改变，采用该调节方式势必会导致一定的节能损失，所以要想有效提升一次风机的工作效率，可以在开展本体改造工作后，也就是一次风机性能曲线同管网阻力曲线相匹配之后，再开展变频改造工作，最终达到风机流量调节、无节流损失的目的。

3 一次风机的优化改造实施

开展优化改造工作前，必须先开展选型计算工作，然后以实际环境状况、设备和计算结果为基础，选择一次风机的主要参数和叶片型式。

3.1 参数和叶片型式的选择

(1) 风机参数。通过热态试验发现，在3台磨煤机运行、330 MW机组负荷的情况下，一次风机甲侧全压数据为12 883 Pa，乙侧全压数据为12 746 Pa，而甲/乙两侧进口流量分别为211 103 m3/h和224 007 m3/h，总风量为435 110 m3/h。

(2) 叶片型式。对于风机的叶片而言，要结合实际工作环境加以考虑。由于该企业周边空气质量良好，不含灰尘、沙粒和盐分等，因而对风机叶片的抗腐蚀性、防灰特性和耐磨性没有过高的要求，为进一步提升风机运行效率，有针对性地选取机翼型叶片。

3.2 选定风机参数的基本原则

风压裕量和风量裕量的选取应遵循以下主要原则：(1) 综合考虑一次风机能承带60%负荷以及煤质变化等多方面因素。(2) 预留一定的裕量以保证正常的运行操作。所以，有针对性地选择了20%的风压裕量和10%的风量裕量。并结合实际工况，将一次风机直径增大至2.08 m，由于原先所用的是2.315 m的叶轮直径，故优化改造后选择的是离心式高效风机，从而确保风机同给风系统高度匹配，有效提高了风机运行效率。

3.3 一次风机的优化改造定型

通过选型计算结果可以发现，优化改造后的风机叶轮直径由起初的2.315 m降至现在的2.08 m，从而大幅缩短了一次风机的启动时间。另外，轴功率计算值小于1 250 kW，而当前所使用的是额定功率为2 050 kW的电动机，拥有较大的电机裕量，能确保风机的安全运行。同时，由于采用的是双吸双支撑式一次风机，能保证安装及运行过程中的互相对称，让工作中的一次风机所形成的轴向推力互相减小和抵消，所以不需要更换电动机，也不需改动传动组，通过改进和优化，一次风机具有运转平稳、结构强度好、效率更高等优点，能确保各种工况下锅炉的正常运转。

改造后的一次风机需要对集流器、机壳和叶轮进行更换，保留一次风机的调节门、进气箱、基础、传动组和电动机等部件。需要注意的是，需在一次风机出口处对过渡管进行更换，以修正出口管道中心和出口中心不一致以及机壳变窄所导致的偏差。

改造前后，一次风机TB设计参数主要有以下变动：由双吸双支撑式风机取代原先所采用的双支撑离心式风机，风量由原先的71.9 m3·s-1降至改造后的66.39 m3·s-1，全压由原先的20 553 Pa降至改造后的15 550 Pa，转速比由原先的42提升至改造后的50，优化改造后的风机叶轮直径由起初的2.315 m降至现在的2.08 m。

4 节能效果分析

通过计算分析，2台一次风机一年能够达到558×104kW·h的节电量，如果按照0.3元/kW·h进行计算，则优化改造一次风机后，能在一年内节省资金167.4万元。而2台一次风机约需投入65万元的改造费用，那么实际上只需5个月就能顺利收回一次风机的优化改造投资费用。

5 结语

笔者基于一次风机的热态试验数据，找出了一次风机运行效率偏低的主要原因，并确定了科学的优化改造方案。通过优化改造，获得了较为理想的效果，在一年内可以节省167.4万元的资金，为企业赢得了可观的经济效益，促进了企业持续、健康和稳定发展。

[1] 李玉涛.高压变频器在电厂一次风机节能改造中的应用实践[J].科技风，2009(1)

[2] 吴剑恒.循环流化床锅炉风机节能改造及效果[J].工业锅炉，2007(6)

2014-09-25

李志国(1973—)，男，黑龙江双鸭山人，工程硕士，总工程师，主要从事电力技术管理工作。