300MW循环流化床机组风机电耗分析及节能措施

路建洲

(山西平朔煤矸石发电有限责任公司，山西 朔州 036800)

300MW循环流化床机组风机电耗分析及节能措施

路建洲

(山西平朔煤矸石发电有限责任公司，山西 朔州 036800)

针对循环流化床锅炉厂用电居高不下的问题，分析了一次风机、二次风机、高压流化风机、引风机、空冷风机电耗高的具体原因，得出了通过调整床料厚度、一次风入口挡板开度、入炉煤粒径、回转式空气预热器积灰、烟气含氧量、风机运行方式、变频技术、经济背压寻优等一系列方法降低厂用电率的措施，达到了节能降耗和增加经济效益的目的。

循环流化床；风机电耗；节能措施；优化运行

0 引言

某煤矸石发电有限责任公司2×300MW循环流化床锅炉采用SG-1060/17.5-M802型号，锅炉型式采用亚临界中间再热、单汽包自然循环、平衡通风，锅炉主要由裤衩腿式单炉膛、4台高温绝热式旋风分离器、4台U型返料器、4台外置式换热器、尾部对流烟道等部分组成，配有2台一次风机、2台二次风机、5台高压流化风机、24台空冷风机。

一次风机主要提供锅炉裤衩两侧炉内物料的流化风、密相区燃烧所需空气。二次风机提供上、下二次风，主要供炉膛内煤燃烧所需要的空气。高压流化风机主要提供锅炉回料阀、外置式换热器的流化风。引风机则是将过尾部烟道换热和布袋除尘净化过的烟气抽出，通过烟囱排向大气。空冷风机为冷却汽轮机乏汽提供冷源。

循环流化床锅炉有着煤粉炉无可比拟的优越性，但其风机压头高、电耗大，导致其厂用电率比煤粉炉高。当前火电企业的经营状况日趋严峻，负荷率及利用小时数逐年降低，为了竞价上网、降低发电成本、提高经济效益，降低厂用电率就势在必行[1]。在风机的应用中有许多因素影响其系统在最佳工况运行。例如风机选型不当、管路系统设计不当、调节方式不当等[2]。因此，挖掘风机的节电潜力、减少风机电耗是降低循环流化床锅炉厂用电率的关键。找出导致循环流化床锅炉风机电耗高的原因，并针对具体原因采取相应措施，就能较好地达到降低厂用电的目的。

1 一次风机电耗分析及节能措施

循环流化床锅炉有着特殊的燃烧方式，在炉膛底部布置了高阻力布风板装置和飞灰再循环燃烧系统，使整个烟风系统的阻力远大于煤粉锅炉的阻力。

床料厚度对于锅炉稳定燃烧具有重要的意义，料层厚度过低使燃烧不稳定，料层厚度过高不仅影响床料的流化效果，同时还要降低燃烧效率，还会导致风室压力、床压、料层差压过高。

目前机组维持的平均负荷为240MW左右，对240MW下炉膛压力进行了测试，结果发现，从风室压力左腿为15.77kPa、右腿13.069kPa，左床压为8.0kPa、右床压5.2kPa，正常情况下床压应保持在5～6kPa，左右腿压差不能超过1.5kPa以防翻床，从运行数据上可以看出，床料厚度过高，应加强排渣，使床压维持在合适的值，降低一次风机出力。

从240MW下炉膛压力总图看，一次风热一次风挡板开度为52%和45%，由于挡板的存在造成的节流损失大，同时在运行中发现50%负荷时仍保持2台一次风机同时运行，此时的挡板开度仅为27%和31%。从表1可以看出，不同负荷下，由于挡板开度情况不同，风机效率大幅降低，挡板调节的节流损失大。后期大修改造时可以通过对一次风机进行变频改造，同时在低负荷运行时采取一次风机一备一用的形式运行。

表1 一次风机不同负荷下风机效率

负荷/MW挡板开度/%流量/m3·s-1风压/kPa电流/A轴功率/kW风机效率/%3007091．615247256653．52404586．114247256646．91502567．014247256636．5

入炉煤粒径对锅炉的正常燃烧及其经济性极为重要，每种燃煤锅炉对所用燃料的粒径及其筛分特性都有明确的要求，循环流化床锅炉也不例外[2]。具体试验数据见表2所示，煤的粒径大小对传热系数具有重要的影响，对燃烧的温度场分布也有很大的影响，循环流化床锅炉稳定高效的燃烧需要不同粒径的煤炭合理配比。

表2 入炉煤粒径对一次风机电流的影响

粒径/mm床压/kPa流量/m3·h-1风压/kPa电流/A15．46．53116．725286．43113．22231．56．53111．4198

对于本厂而言，入炉煤粒径D50需控制在2mm左右，但在实际运行情况下，煤矸石的入炉煤粒径情况及床料情况从取样所做的粒径分布中煤粒的平均粒度D50为14mm，床料的平均粒度D50为8mm。煤粒中矸石的粒度较大导致床料粒径偏大，同等厚度的物料需要增加一次风压头才能保证流化良好，增大了一次风机电耗。可以看出在设计粒径范围内的风机电流明显低于实际入炉粒径下的电流，同时合理的粒径更能保证流化的均匀性。

2 二次风机电耗分析及节能措施

二次风为炉膛提供所需的燃烧空气量，补充一次风对燃烧的不足部分。

烟气含氧量是调整二次风量的关键因素。当氧量低时，燃烧不完全，机械不完全损失q4和化学不完全损失q3增大；当氧量高时，会造成床温降低，换热减弱，排烟热损失q2增大，同时导致二次风机电耗增大。所以，在保证炉内正常燃烧的情况下，烟气含氧量要保持在合适的值，从而减少二次风机的电耗。具体试验结果如表3所示。试验数据取自机组容量为200MW。

表3 二次风机进口挡板调节方式下并列运行各台风机参数

运行方式发电机功率/MW挡板开度/%风机流量/万m3·h-1风机全压/kPa电机电流/A8030118．555单台风机运行1号风机10035148．37012050167．8908020129321号风机1002514．58．535．4两台并列运行12030157．74180209831．72号风机1002511．57．234．512030123．540

240MW负荷下锅炉运行参数图可看出，锅炉运行氧量均值为5.55%，通过实验及运行发现随着氧量的增加飞灰含碳量、底渣含碳量和固定未完全燃烧热损失逐渐降低，但排烟热损失随着氧量的增加逐渐增大，导致锅炉效率先增大后降低，在氧量为3.6%时达到最大值。

所以，我们得出这样的结论，由于二次风机风量与负荷的不匹配，导致烟气含氧量变大，从试验和实际运行的数值可以看出，氧量高出1.95%。在运行中通过观察含氧量控制二次风机在合适的风量范围内，降低二次风机电耗。

循环流化床锅炉具有负荷调节性能好的优势，一天的负荷波动非常大。但是运行中发现二次风机在低负荷时仍为2台同时运行，此时二次风入口调节挡板开度非常小，仅为25%左右，此时的节流损失非常大，并且风机远远低于其高效区。从风机采取入口挡板调节的运行结果中得出，50%负荷以下时采用单台二次风机运行，50%负荷以上时从提高运行经济性的角度考虑采用双台风机并列运行。

3 高压流化风机电耗分析

通过计算发现，如果采取将2台炉10台流化风机运行方式改为5用5备，将2台炉的流化风机母管经过连通改造，不仅可以使备用系数提高，同时使流化风机接近高效区运行，降低了流化风机电耗。

如表4、表5具体数据，引风机采用静叶调节加液阻调速，静叶调节具有安全性高、结构简单、适合高含尘气流的优势，在运行中依靠调节执行器进行调节风压、风量，高负荷时和动叶调节效率差不多，但在低负荷时风机的运行偏离高效区，节流损失严重，耗能较大[3]。

表4 液阻调速方式下不同负荷引风机参数

负荷/MW风机转速/r·min-1轴功率/kW调速效率/%电机功率/kW节电率/%180549666．755．41205．373．02406761243．976．31826．759．12707021394．569．01971．355．93008222238．382．22702．439．5

表5 变频调速方式下不同负荷引风机参数

负荷/MW风机转速/r·min-1轴功率/kW调速效率/%电机功率/kW节电率/%180549666．795795．782．22406761243．9951664．362．72707021394．5951623．563．63008222238．3952671．340．2

为了克服挡板调节的缺点，由于电机轴功率和转速的三次方成正比，当采取变频技术后，转速可以随着负荷做响应快的变动，从而大幅度的节能。通过比对不同负荷下液阻调速和变频调速的节电率，可以看出，在低负荷下，变频调速的节能量明显优于液阻调速。

采用四分仓回转式空气预热器，在运行过程中出现漏风严重，漏风率最高能达到16%，同时冷段受热面发生不同程度的堵灰现象，相同负荷下造成引风机出力加大。冷段受热面积灰的原因通过实验分析为冷段低温腐蚀和吹灰不利造成的，尤其在冬季，室外温度低的情况下，尽管增加了暖风器，但入口一、二次风风温仍仅为30℃，导致受热面壁温低于酸露点，通过调整暖风器的汽量和压力来提高入口风温。同时注意启停机过程中的吹灰及高负荷下的吹灰器的正常投用。在大修时对空预器的漏风进行改造也能在一定程度上降低风机的出力[4]。

通过在空冷岛加装一线制测温系统，解决空冷系统进、出口空气温度、壁温测点不足的问题。在获得了整个空冷岛温度场的基础上，通过端差分析软件和管束换热不均分析软件，进而判断出散热面的脏污程度，即优化了空冷岛散热面清洗次数，节约用水，同时也保证了散热面的洁净度，降低了风机出力，节能降耗。

与水冷机组相比，直接空冷机组的背压一般较高，致使机组热耗率偏高6%～9%。此外，机组的空冷风机耗电量大，可达机组额定功率的1%，使得直接空冷机组的厂用率也相应偏高。降低机组背压可减小机组的热耗率，但空冷机组背压的下降需要增加空冷风机转速、增加其通风量，这些是以风机电耗增加为代价的。通过经济背压寻优模型可获得不同工况下的经济背压值[5]。

4 结语

随着我国循环流化体锅炉大型化的快速发展，循环流化床机组厂用电耗高的问题越来越突出，对风机进行一系列的电耗分析节能方法实施，降低了锅炉辅机厂用电率，达到节能降耗和增加经济效益的目的。

[1]顾晓婷,周 丽.降低300MW循环流化床锅炉风机电耗的措施[J].电站辅机,2014,35(3):36-39.

[2]续魁昌,王洪强.风机手册[M].北京:机械工业出版社,2005.

[3]廖 鹏,兰春明,王正阳.浅析300MW循环流化床机组降低厂用电率的措施[J].锅炉技术,2009,40(1):38-41.

[4]于树辉.循环流化床锅炉炉内添加石灰石脱硫的研究[J].电力科技与环保,2010,26(1):45-48.

[5]段彦明,郑立国,魏 刚,等.中储式煤粉锅炉燃烧优化调整试验研究[J].电力科技与环保,2010,26(3):46-48.

Energy consumption and energy saving measures of fan in 300MW circulating fluidixed bed

FortheproblemofhighplantelectricityrateinCFB,thepaperanalyzedthespecificreasonofprimaryfan,secondaryfan,high-pressurestreamoffan,induceddraftfanandaircoolingfan.Ittakesthemethodsthatadjustingthethicknessofthebedmaterial,baffleopening,coalparticlesize,foulingofairpreheater,oxygencontentoffluegas,operationmodeoffan,frequencyconversiontechnologyandbackpressureoptimizationtoreducetheplantelectricityrate.toachievethepurposeofsavingenergyandincreasingeconomicefficiency.Keywordscirculatingfluidizedbed;windelectricalenergyconsumption;energy-savingmeasures;optimaloperation

TK226

B

1674-8069(2017)06-055-03

2017-06-10；

2017-07-21

路建洲(1972-)男，山西阳泉人，工程师，主要从事循环流化床机组设备管理方面的工作。E-mail:823104232@qq.com