锅炉引送风机节能增效方案探讨

王继松

【摘要】本文首先对锅炉引送风机节能的必要性进行了说明，然后分析了锅炉引送风机存在的问题，最后详细阐述了锅炉引送风机节能增效方案。

【关键词】锅炉，引送风机，节能增效

一、前言

随着生产施工水平的不断提高，锅炉生产中对节能增效的要求也日益渐高。因此，积极采用科学的方法，不断完善锅炉引送风机节能增效方案就成为当前一项十分紧迫的问题。

二、锅炉引送风机节能的必要性

1、高负荷、低负荷单侧送风机运行经济性对比

通过上表可以看出，工况一（图1）的试验热效率对于设计热效率高出0.76个百分比，说明送风机的工作状态正常。工况二（图1）低负荷送风机的热效率为91.17%与高负荷送风机的效率相差0.44个百分比，略低于高负荷下状态下送风机的热效率，但是低负荷条件下的风量要少一些，为了实现炉内物质的完全燃烧，需要适当提高氧气的供应量，但在提高氧气的供应量的同时会使排烟造成的热损失增加，与工况一相比，排烟热损失增加了0.57%，工况二的热量散失也因此增加了0.21%。

2、低负荷单侧送风机与双侧送风运行经济性对比

工况三（图1）的热效率相对于设计热效率提高了0.44%，同工况二相比提高了0.12%，由此可以得出：当送风压力适当调低、漏风状况有所改善时，会减少送风机工作时的排烟损失，进而使得热效率有所提升。工况二、三的飞灰所含可燃物相差0.18%，差距不大，因此可以得出：在炉内燃烧状况方面，单侧送风机同双侧送风机之间不存在明显的差距。另外，经过对工况二、三工作时的运行功率进行统计计算可知，双侧送风机工作时的总功率为318千瓦，而单侧送风机工作时的总功率为188千瓦，总功率下降了40.88%，单侧送风机的节能效果明显由于双侧送风机

3、对低负荷单侧送风机运行的改善

若要使低负荷单侧送风机的运行得到更好地改善，就需要对运行氧量、配风手段等方面进行调整。通过对工况三、四、五的试验数据（图1）可以看出，A侧单磨或双磨共同工作时的效率要明显由于B侧单磨工作时的效率，所以在选择低负荷单侧送风机运行方式时最好选择A侧单磨工作方式。双磨共同运转时，会明显增加冷风的进入量，进而使炉膛内的温度出现下降，提高了不完全燃烧造成的热损耗，但是双磨共同工作时不再需要提供温风，使换热得到了明显的改善，减少了排烟造成的热损耗，所以其工作效率较高。

图1

三、锅炉引送风机存在的问题

1、引风机运行不稳定

引风机管路系统从锅炉引出来，一直到电除尘器出口，均是两台引风机共用的管道部分，在这部分管道，两台引风机的流量无论相差多大，但其由阻力损失产生的压力降均是相等的。而这部分压力降又是引风机管路损失压力降的主要部分，约占全部损失的80%以上，而引风机提供的全压是用来克服管道系统阻力的，即引风机全压大致等于引风机管路系统的压力降。因此，不论两台引风机的流量相差有多大，但其全压是大体上相等的。这样一来，当两台并联的引风机中的一台流量减小，一台流量增加时，流量减小那台引风机的运行工况点就必然向不稳定区方向移动，而流量增加的那台则往远离不稳定区的方向移动，这一现象可以从引风机调节特性曲线上各工况点随流量而变化的趋势看出来。由此可知，从运行方式上讲，防止引风机运行不稳定的最重要措施，是使两台引风机的流量基本上保持相等。若两台引风机的流量相差越大，则流量小的引风机产生不稳定工况的可能越大。

其次，当引风机管路系统所通过的流量减少，而管路系统的阻力损失压力降增加时，会使引风机管路系统阻力曲线变陡，即引风机各运行工况点向引风机不稳定区方向偏移，也增加了引风机不稳定运行的危险性。例如空气预热器改造，大大降低了系统漏风率，这是好事，也是主要的。但对引风机而言，由此引起的风量减少和管路系统阻力增加，使得引风机不稳定运行的危险性也有所增加。

2、裕量过大

由于引风机的裕量过大，从而导致各运行工况的效率都偏低，电耗大。降低引风机的转速是解决引风机裕量过大的有效措施，尤其是对于已投入生产的运行机组引风机的改造项目，采用引风机降转速可以说是一种切实可行、事半功倍的措施。具体做法：保留原电动机的原转速作为高速档，再增加一个低速档，即改造为双速电动机。这样，在目前的状况下，即使在机组额定负荷下，引风机在低速档运行，仍留有足够的安全裕量。

3、引风机选型的容量大

引风机本身的额定参数和机组的设计额定参数均大大高于实际运行参数，因此引风机的低效运行，尤其当机组在50%额定负荷下运行时，引风机的运行效率仅为18%。

四、锅炉引送风机节能增效方案

1、变频调速分析

变频调速能节约原来损耗在挡板阀门截流过程中的大量能量，大大提高了经济效益。通过采用变频调速实现软起动，避免了对电网以及机械负载的冲击，在很大程度上延长了风机的使用寿命。同时，采用变频调速后，电机的无功功率通过变频器直流环节的滤波电容进行了瞬时补偿，变频器的输入功率因数可大0.95以上。相对电机直接工频运行而言，功率因数得到较大的改善，尤其是对低速电机更为明显。实现变频调速后，风机和水泵经常在额定转速以下运行，介质对风机风扇的磨损、水泵叶轮、轴承的密封、磨损的损坏都大大降低。同时，烟气对烟道挡板的冲击磨损大大降低，延长了烟道挡板的检修周期，减少了维护工作量。电机运行的振动和噪声也明显降低。

采用变频调速后，可以很方便地构成闭环控制，进行自动调节，调节器输出的4-20mA信号输到变频器（或通过通信接口进行控制），通过变频器调节电机转速，可以平稳地调节风量、流量，且线形度较好，动态响应快，使机组在更经济的状态下安全稳定运行。

按照常规设计，对于310MW机组辅机设备参数如下：引风机两台，各2000KW；送风机两台，各1250KW。如果工作设备使用变频方式，保守估计节能率为30%。以上分析为直接节能效益。除此之外，变频器对机泵实现真正软启动，使高压开关、电机、机泵、阀门、管网等诸多设备的启动冲击和机械摩擦、震动大大减少，延长了机组的使用寿命，节省了这些设备的一大笔维护费用。变频器所配置的阀门联动、参数自动记录、流量闭环自动调节等功能提高了系统的自动化水平。

2、主回路改造過程

系统改造后的一次主回路如图2所示。图中手动旁路柜中，是两个单刀双掷隔离刀闸，QS11、QS12为一把单刀双掷隔离刀闸，QS21、QS22为另一把单刀双掷隔离刀闸，原工频回路和新增变频回路只有一个回路在同一时刻处于运行状态，可以避免双回路同时给电动机供电，或将电源直接输入到变频器的输出侧，避免损坏变频器设备和电动机设备；

隔离刀闸可以在电机工频运行时将变频器从高压电源中隔离出来，便于变频器的维护和检修；旁路柜预留合闸允许节点与上级高压断路器QF0连锁，旁路柜隔离开关未合到位时，或变频投入状态下变频器“合闸允许”信号不具备时不允许QF0合闸；

将变频器“重故障”信号与旁路柜“变频投入”信号串联后，并联于高压开关分闸回路。在变频投入状态下，当变频器出现重故障时，分断变频器高压输入；工频回路投入状态下，变频器故障分闸无效。

图2

3、控制回路改造过程

高压变频器控制系统包括主控制器、单元控制器、功率单一控制部分、辅助部分。原系统通过DCS控制2台风机的启停及挡板，变频改造后仍保留原控制系统，以备风机工频运行时使用。变频改造后，高压变频器系统可实现就地/远程控制。将变频器控制系统与DCS系统联接，通过DCS操作员站对变频器系统进行启停、复位及频率调节控制；可在DCS系统上对变频器及电机的运行参数、设备故障信号进行监测；能够实现在锅炉正常运行中工频和变频状态的无扰动切换。

五、结束语

锅炉引送风机节能增效工作作为锅炉生产应用中的核心工作之一。对生产的各个方面具有十分重要的作用。我们必须将科学的节能增效方法融合到锅炉引送风机的应用中。

参考文献

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[2]赵晓熙.高压变频技术在锅炉风机节能改造中的应用及分析[J].中国科技信息.2010

[3]代志刚.增大锅炉送风机容量的研究与改造[J].华中电力.2010