1 000 MW机组锅炉单侧风机的节能试验及分析

刘希念，唐　晶，江　永

(华能海门电厂，广东 汕头515132)

0　概　述

节能降耗是提升发电企业核心竞争力的重要举措，也是发展经济和保持碧水蓝天的重要议题，火电厂是重要的能源转换基地，采取有效的节能措施，是发电企业的核心任务之一。目前，许多火力机组普遍处于长周期低负荷的运行状态。为了挖掘低负荷工况下机组的节能降耗的潜能[1]，现以某机组为例，通过科学试验，论证了在提高机组经济性的同时，为低负荷工况下机组停运后重大辅机的安全运行，提出较全面的意见和建议。在火电机组中，厂用电的使用对象主要是锅炉侧设备，其中，锅炉侧6大风机的消耗电量，约占全厂厂用电量的25%。因此，降低锅炉侧6大风机的电耗量，是火电机组重要的节能课题[2]。

1　系统设备配置

海门电厂已投产了4×1 036 MW火电机组，每台锅炉配备2台电动送风机、2台电动一次风机、2台汽动或者电动引风机。送风机、一次风机均为动叶可调轴流风机。引风机为入口静叶调节轴流式风机(3号、4号锅炉的引风机由小汽机驱动)。

锅炉侧各风机及电动机(或则小汽轮机)的设计参数，如表1～表4所示。

2　单侧风机的运行试验

2.1　单侧一次风机运行分析

一次风机的动叶调节具有较高效率， 单台风机运行的经济性与2台风机运行的经济性基本相当(不考虑降负荷)。但一次风机的节能效果不明显，还增大了单侧一次风机运行不安全系数。

表1电动引风机设计参数

电动引风机配套电动机型号HA47436-8Z型号YKS1120-8风量(BMCR)/M3·S-1828.69电压/V6000全压升(BMCR)/Pa7056功率/kW7900风机旋转方向(从电机侧看)逆时针旋转额定电流/A888风机轴承型式滚动轴承NU264转速/(r·min-1)745轴承润滑方式脂润滑(油脂为SKF)功率因数0.879风机效率/%84.9叶片数/片13

表2汽动引风机设计参数

汽动引风机减速箱型号HA47448-2F正常传递功率/kW6096风量(BMCR)/(M3·S-1)828.69最大传递功率/kW10400全压升(BM-CR)/Pa7056使用系数1.5风机旋转方向(从电机侧看)逆时针旋转传动比7.3风机轴承型式滚动轴承NU264油压/MPa0.25～0.9轴承润滑方式脂润滑(油脂为SKF)最大输入转速/(r·min-1)6220风机效率/%84.9调节范围/(r·min-1)2900～6300叶片数/片19供油量/(L·min-1)约950

表3送风机设计参数

送风机型号ASN-3200/1600送风机电机型号YKS710-6公称风量(BMCR)/(m3·s-1)314.6电压/V6000全压升(BM-CR)/Pa4162功率/kW2900转速/(r·min-1)990转速/(r·min-1)990风机轴承型式滚动轴承额定电流/A329风机旋转方向(从电机侧看)顺时针功率因数0.873单级叶片数/片26用油牌号3号锂基润滑脂用油牌号N46透平油叶片调节范围/度10～55/风机效率/%86

表4一次风机设计参数

风机型号双吸轴流式AST-2170/1400叶轮直径/mm2170风机调节装置型号350.2H叶片、轮毂材质QT400-18叶轮级数/级2每级叶片数/片22叶片调节范围/度10～55液压缸缸径及行程/mm170/96风量/(m3·h-1)632592入口风压/kPa0出口风压/kPa11.596～17.729风机的第一临界转速/(r·min-1)2020风机轴承型式滚动轴承轴承润滑方式油站强制润滑轴承冷却方式循环油同时冷却轴瓦冷却水量/(t·h-1)4风机旋转方向(从电机侧看)顺时针额定转速/(r·min-1)1494额定功率/kW4400

2.1.1风机的功率消耗

当一次风机A停运后，虽然总运行电流减少约17A，但因电动机功率因数的变化，从风机的运行功率计算，2台风机运行的功率之和，为2 439 kW，单台风机的运行功率，为2 662 kW，运行中的功率消耗反而增加了，每小时电功率增加了223 kW。说明单侧一次风机的运行并不节能。单侧一次风机停运前后的参数对比，如表5所示。

2.1.2单侧一次风机停运后的影响

当单侧一次风机停运后，受停运侧的热一次风门关闭严密性的影响，可能造成热风反串至空预器的冷端，使空预器冷端密封片受热膨胀，造成空预器转子与内部组件发生碰磨，增大空预器的电流波动。空预器密封片被磨损后，还造成漏风率增大，对机组后续运行的经济性进一步造成影响[3]。

当一次风机停运后，受漏风及一次风机出力的限制，机组负荷将小于500 MW，而且，在变负荷的扰动过程中，极易使一次风机过流，甚至会引发跳闸，所以，运行的安全性较低。

2.2　单侧送风机的运行

送风机也可进行动叶调节，具有较高的运行效率，1台送风机与2台送风机运行的经济性基本相当。

2.2.1送风机的功率消耗

当送风机A停运后，保持系统的总风量不变，总电流降低为约74 A。从风机的运行功率分析，2台送风机运行的功率之和，为657 kW，单台送风机的运行功率，为593 kW。每小时的电功率降低了64 kW。单侧送风机停运前后的参数对比，如表6所示。

2.2.2送风机运行参数与安全性

送风机A停运后，由于送风运行压头低，漏风小，出口联络门开启运行，机组负荷可在400-600 MW之间参与调节，具有较高的经济效果，但对安全性影响也较大。

2.3　单侧引风机运行节能分析

2.3.1电动引风机

2.3.1.1引风机的功率消耗

电动引风机A停运后，保持总风量不变，总电流降低约30 A。计算了风机的运行功率，2台引风机的运行功率之和，为5 042 kW，单台送风机的运行功率，为4 785 kW。每小时的功率消耗降低257 kW，经济性较为明显。单侧引风机停运前后的参数对比，如表7所示。

2.3.1.2安全性

由于电动引风机的功率较大，启停时，对厂用电系统的冲击较大。从电厂实际应用来看，对电动引风机进行半边的运行操作，难度极大，容易造成电厂其他运行设备的误跳闸，而且，投运的稳燃油枪多，经济性和安全性极差。单台电动引风机的运行，对机组出力的受限较大，同时，还受系统设置是否有引风机入口联络挡板的影响[4]。

表5单侧一次风机停运前后参数对比

状态负荷/MW一次风机的单侧运行热一次风压力/Pa一次风机电流/AAB功率因数动叶开度电功率ABAB停运前4289.831521450.76202312171222停运后4289.902800.8804402662出力差值//-17////

表6单侧送风机停运前后的参数对比

状态负荷/MWB送风机单边运行送风机电流总风量风压AB功率因数A导叶B导叶A功率B功率停运后45016560.6301110.51048.50593启动后45016560.6391940.3423.924.6320337出力差值-74

表7单侧电动引风机停运前后参数对比

状态负荷/MW总风量引风机电流ABA导叶B导叶停运前43018432873002829停运后43618380557065出力差值//-30/

表8单侧汽动引风机停运前后的参数对比

状态负荷/MWB汽动引风机单边运行小汽机总风量引风机耗汽量进口静叶开度转速进汽调门开度ABABABAB停运后4201556025.908404982069启动后42015998.76.65353348834881821出力差值//+10.6/////

2.3.2汽动引风机

2.3.2.1汽动引风机的经济性

由于汽动引风机采用了转速调节，确保了进口静叶处于较大开度，减少了节流损失，风机运行的效率较高。2台运行的效果明显优于单台运行。单台汽动引风机运行时耗用的蒸汽量大于2台汽动引风机运行的蒸汽量之和，单台运行反而增大了蒸汽量，约10.6 t，增大了69%，经济性极差。单侧汽动引风机停运前后参数的对比，如表8所示。因受机组出力所限，机组带负荷能力仅为420 MW，无调节余量[5]。

2.3.2.2汽动引风机的安全性

汽动引风机的系统复杂，风机投切过程的时间长达1～2 h，投油稳燃的油量高达4～8 t，在风机并列过程中，存在明显的抢风现象，将造成锅炉负压的大幅波动，威胁机组安全运行。

3　结　语

在机组低负荷时，通过停运1台一次风机、送风机和引风机进行节能试验。通过试验可发现，单侧一次风机运行时, 功率消耗反而增加。单侧电动引风机运行时，每小时电功率消耗降低了257 kW。单侧汽动引风机运行时的耗用蒸汽量大于2台汽动引风机运行蒸汽量之和。

一次风机、送风机的投切过程按0.5 h计算，在投切过程中，投4只油枪稳燃，耗油总量约2 t，按每吨油6 500元计算，稳燃费用为1.3万元。引风机的投切过程按1 h计算，投切过程中，投4只油枪稳燃，耗油总量约4 t，也按每吨油6 500元计算，稳燃费用为2.6万元。

低负荷时单侧风机运行的节能效果不明显，若考虑操作过程，还需进行燃油稳燃，则经济性反而很差，不建议执行。单侧风机运行节能受空预器热端一次风挡板、二次风挡板、进口烟气挡板关闭严密性的影响极大，且影响空预器安全。单侧风机运行时，对机组的安全运行构成较大威胁，操作量大，存在较大的非停风险。

参考文献：

[1] 祁积满,张广才. 1 000 MW超超临界机组低负荷节能试验分析[J]. 中国电业(技术版),2015,(08):58-61.

[2] 郑磊,杨馥宁. 锅炉低负荷节能运行研究与应用[J]. 化工管理,2015,(22):161-163.

[3] 魏志瑞. 发电厂锅炉风机节能技术探析[J]. 内燃机与配件,2016,(08):59-60.

[4] 景博,张培华. 电站锅炉引风机系统节能分析[J]. 节能,2016,(07):31-36+2.

[5] 李小强,周静,谭厚章. 火电厂一次风机节能改造研究[J]. 通讯世界,2016,(02):235-237.