利用引风机入口负压代替轴承冷却风机在电站锅炉上的应用

左宁心 辛继群 强小波

摘  要：根据1913t/h锅炉引风机冷却风机的安装特点，针对其检修困难、易腐蚀、振动大等问题，利用引风机入口负压代替轴承冷却风机进行冷却系统优化，对优化方案的可行性、经济性进行了分析。实际应用达到了保障系统安全和节能的目的，是锅炉引风机轴承冷却系统优化和改造的成功实例。为同类机组提供了有益的参考。

关键词：锅炉;引风机;轴承冷却风机;节能

中图分类号：TM621        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）30-0165-02

Abstract： According to the installation state of a induced draft fan cooling fan in the 1913t/h boiler， the cooling system was improved through a replacement of the bearing cooling fan by applying the inlet negative pressure of the induced draft fan， in order to deal with the common obstacles （e.g.， maintenance difficulties， corrosion， and vibration）. The feasibility and economy of the optimal case was analyzed. The practical application of the optimal case， which improved the bearing cooling system of boiler induced draft fan and thus enhanced its performance， succeeded in satisfying the demand for system safety and energy conservation， and therefore， provided a useful reference for similar systems.

Keywords： boiler; induced draft fan; bearing cooling fan; energy saving

引言

电站引风机轴承冷却系统一般采用循环油系统对轴承箱和液压控制部分内部进行润滑及冷却，同时利用冷却风机对以上设备外部进行冷却，同时保护轴承箱上的温度及振动测点不被高温烟气损坏或被腐蚀，并且对油管路有一定的保护作用。

冷却风机就地吸风，以上海鼓风机厂双级动叶可调式轴流风机为例，每台引风机液压控制部分和轴承箱各配备两台（一备一用）4-72-11离心式风机，对其进行冷却。而现场实际冷却风机的性能优劣和运行稳定与否，直接影响风机运行的安全性、经济型以及机组的运行情况。

1 概况

长安益阳发电有限公司锅炉型号为HG1913/25.4-PM8，超临界参数变压运行直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构π型锅炉，燃烧方式采用前后墙对冲燃烧。

风烟系统采用2台一次风机、2台送风机和2台引风机平衡通风。其中引风机为上海鼓风机厂有限公司出产的双级动叶可调式轴流风机。引风机主要参数如表1。

引风机位于电除尘之后，脱硫系统之前，所以引风机工作介质是含有硫分的高温烟气。为了对液压缸及轴承箱进行冷却，同时达到隔离引风机中烟气的作用，厂家分别设置了两台（一备一用）小型离心式风机对液压缸和轴承箱位置鼓入空气，已达到上述目的。冷却风机将空气从下机壳入口将空气鼓入引风机液压缸及轴承箱位置，然后经上机壳出口排出。但这种设计存在几个问题：

（1）离心风机易腐蚀。离心风机一般布置在引风机周围， 距离较近。而引风机本体、烟道及其联接补偿器等易出现漏风现象，使得引风机周围存在较多的含硫烟气。同样，离心风机鼓入的空气也会将少量的烟气带出引风机机壳外。而这些烟气在常温下易对离心风机的叶轮及机壳产生严重的腐蚀现象。风机运行一段时间后，因腐蚀严重需进行更换。

（2）离心风机检修困难，易造成检修成本增加。小型离心风机电机检修时，需將叶轮进行拆卸。而风机叶轮较薄弱，在拆卸过程中易产生变形或者损坏，造成无法使用，无形中增加了检修成本。

（3）运行成本。每台离心风机功率为5.5kW，每台机组利用小时按照5500h计算，每年每台机组冷却风机使用电量为5.5*5500*4=121，000千瓦时。（每台机组2台引风机，每台引风机同时有2台离心风机运行）

2 冷却系统的优化

为解决上述问题，减少维护工作量，利用引风机入口本身的负压，通过管道连接，将外部空气吸入引风机液压缸及轴承箱内，达到同样的冷却和隔离效果。

2.1 进、出口选择

因原机壳不能进行大的变动，所以优化后的方案应遵循原有的进、出风口。如果将原出风口作为优化后的出风口，因原出风口位于上机壳上，每次风机检修时都需要将连接管道进行拆卸，非常不方便。因此，将出风口选择在下机壳的原进风口处。下机壳通常情况下不会移动，不会因平时检修而将连接管道进行拆卸。原出风口作为进风口。

2.2 管道计算

根据公式：wp=0.5·ro·v2 （1）

wp为风压[kN/m2]，ro为空气密度[kg/m3]，v为风速[m/s]。

由于空气密度（ro）和重度（r）的关系为r=ro·g，因此有 ro=r/g。在（1）中使用这一关系，得到

wp=0.5·r·v2/g （2）

假设液压缸与轴承箱室阻力分别为ΔP1，ΔP2，ΔP1≈ΔP2，管道阻力为ΔP，引风机入口负压为P，则

wp=P-ΔP1-ΔP（3）

其中，P随着机组负荷的变化而变化。

ΔP1，ΔP2可通过测得冷却风机的出口风压及冷却风出风口的压力计算得到。

ΔP为管道沿程阻力。

根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算：

ΔP=λν2ρl/8Rs     （4）

对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改写为：

ΔP=λν2ρl/2D      （5）

圆形风管单位长度的摩擦阻力（比摩阻）为：

Rs=λν2ρ/2D        （6）

最终可得wp，通过公式（2）可得管道流速v。

v是含有D的计算式，

根据公式  Q=V*F      （7）

其中：V为气体流速;F为管道截面积;Q由冷却风机参数可得

F=πr2=πD2/4         （8）

通过上述公式及测定风机内部通道的压损，机壳计算出连接管道的大小。

3 系统优化后，风机运行情况

此次系统优化在益电#4炉A引风机进行试点，#4炉B引风机作为对比。经过机组的启停，各个负荷阶段的长时间运行，对风机轴承箱的温度进行对比，两台引风机轴承箱温度基本相同，无明显差别。见表2。

同时对冷却系统投入前后对机组（608MW）的引风机电流、氧量及冷却风机电流等进行对比。通过对比可知，冷却系统的改造对机组运行参数影响很小。

4 优化后经济性分析

按照每2年离心风机更换一次，每台风机3000元，机组运行小时数为5500，0.23元/千瓦时的成本价计算，每台机组每年可节约费用约为3000*8/2+5500*5.5*4*0.23=39830元。

成本费用管道及彎头费用约500元。且2个大修期（10-12年）以上不用维护，可忽略不计。

5 结束语

通过引风机冷却系统的优化，不但达到了对风机本体的液压缸及轴承的冷却和隔离作用，也节约了检修及运行成本。既保证了机组的安全运行，同时又达到了节能的效果。基于本文原理的设备系统已得到实际应用。

参考文献：

[1]彭红文.火力发电厂600MW机组引风机选型经济性分析[J].电站辅机，1998（03）：3-5.

[2]吴民强.泵与风机节能技术[M].中国电力出版社，1998.

[3]徐奎昌.风机手册[M].机械工业出版社，1995.