火力发电厂风机节能途径的探讨

火力发电厂风机节能途径的探讨摘要：由于电站装置系统中设计性能参数的裕量系数取值过大，以及漏气等因素，使送风机的运行效率很低，其正常运行工况的性能参数应为关键词：风机节能进口容积流量QV0=864000m3/h；进口压力pj=81104Pa；进口温度Tj=287K；全压ptf=9200Pa。运行工况的流量是设计工况的1.0536倍，全压是设计工况的0.596倍。如果按照全压值富裕系数1.2考虑,其全压的预期值应为12860Pa，而运行工况的全压仅9200Pa,可见运行工况的偏离主要是因漏气造成的。其耗电量接近电机的额定负荷4500kW。原设备上没有变转速调节设备，只能用调节门调节，调节门开度为30o，而图1上的Ｋ工况点，远远偏离高效率区域C，所以运行效率低、耗功大。分析这些运行参数，可以得到这样的几点结论：(1)运行工况远远偏离了设计工况，管网阻力曲线远远小于用户预期的阻力曲线。因此，不得不关小调节门的开度，让管网阻力曲线与全压和流量曲线有一个交点，即运行工况点，调节门开度小，又在大流量区，其内效率肯定很低，估算运行效率为0.55；（2）偏离了装置的设计运行参数，使装置的运行效率不能达到预期设计值，风机的耗功高，使电机满负荷运行，很不经济，降低了装置的运行效率。如果仅按个性化设计的要求来改造送风机，按实测参数来改造可得如下结果。考虑多个运行工况的要求，适当提高全压，改造送风机的性能参数为进口容积流量QV0=866000m3/h；进口压力pj=81104Pa；进口温度Tj=287K；全压ptf=10120Pa。现场改造通常要求电机、机壳、轴承不改动，仅改造转子和进口圈等零件，若按个性化设计来改造，其选型为6-48×2№26，其计算的性能参数为进口容积流量QV0=866000m3/h；进口压力pj=81104Pa；进口温度Tj=287K；全压ptf=10160Pa；从图1还可看出：个性化设计改造后风机性能曲线４的最佳效率点与改造设计工况点Ｂ重合，实测运行工况点Ｋ也落在最佳效率点附近，所以运行工况效率的提高得到了保证。如果按内功率来计算节能，个性化设计改造后的选型为6-48×2№26，所需的内功率仅为2924kW，比原装机组的内功率3878kW每小时可节能954kW，每年可节省835.704万kW·h电，若每kW·h电价按0.2元计算，那么一年可节省167.1408万元。若按电机的实耗功率来比较，那经济效益会更高。可见，节能带来的经济效益是非常巨大的。图1还示出了第二种改造方案，不改变风机转子，只增添变速设备，将风机的转速降到832r/min，风机的特性曲线变为５，运行工况点Ｂ和K都在高效率区域内，同样能达到节能的目的。例2：某地石化总厂，一台燃油锅炉的送风机，选用汽轮机驱动。其型号为G4-73№20，按设计要求性能为进口容积流量QV0=177230m3/h；进口压力pj=101104Pa；进口温度Tj=287K；全压ptf=3211Pa；现场调查反映，该锅炉系统运行状态十分不好，不仅锅炉蒸汽产量达不到额定值，送风机压力也很小，升不上去，全压值ptf=600Pa。送风机的耗功还很高，虽有汽轮机转速调节，降低转速当然可以降低功耗，但会使锅炉的蒸汽产量下降，不得不维持高转速、高功耗、低效率、低产量运行。分析原因是这个锅炉采用了新型改进锅炉，空气进炉膛的喷嘴面积过大，风速小，达不到设计风速，主要是预热器的漏气量很大，致使风机全压达不到额定值。从图2可看出：管网阻力值偏离设计值太大，即使有转速调节仍然不能使运行工况移到高效率区域内，以达到节能的目的。因为管网阻力曲线大部分都处于低效率区域内。对于这种锅炉的管网阻力系统要想改变运行工况的效率，只有改变管网阻力曲线，增加管网阻力，同时还要减少漏气。改造管网阻力，直到满足系统要求后，实测出新管网阻力曲线，再按照新的管网阻力参数去进行风机个性化设计，使送风机运行工况处在高效率区域内，实现经济运行。例3：徐州发电厂的改造实例改造机组:200MW一套，125MW一套。改造的主要设备：（1）汽轮机，高、中、低缸通流部分，调速系统；（2）发电机部分，氢气冷却系统，励磁系统；（3）锅炉部分，采用德国罗德米勒公司的技术和设备，改造了670t/h炉的空气预热器，降低漏风率；改造了高温过热器、高温再热器、省煤器等；（4）辅机部分，送、引风机改为可调速机组，除尘器由水膜除尘改为电除尘；（5）控制系统，基本上实现了微机程序控制。改造后的突出效果：（1）单台机组的发电出力提高10%,200MW机组变成220MW机组、125MW机组变成137.5MW机组；（2）供电煤耗下降了15～20g/kW·h；（3）发电厂用电率下降了0.５个百分点；（4）空气预热器的平均漏气率由改造前的35％降低到10%左右；（5）汽轮机效率提高，高、中、低压缸效率分别为85.4%、92.7%、87.81%，热耗为8123kJ/kW·h。从以上数据可见电厂增产节能的成果突出，节能的潜力还很大，从用电率反映出风机的节能取得了效果，但还没有达到最佳效果，还有潜力可挖。3火力发电厂风机提高运行效率途径的设想（1）成立火力发电装备增产节能改造专家咨询中心，可以是常设机构，也可以是临时机构，但人员需相对固定，应由主机、辅机各种主要设备经验丰富的专家组成，至少应包括电站系统设计、锅炉系统设计、汽轮机、发电机、风机、水泵等专业的专家。国内发电装备发展历史长，各年代制造的都有，技术水平相差很大，改造任务量大、面广、涉及技术领域多，成立这个咨询中心可以做到少花钱，多办事，获得更高的节能效果。（2）提高风机和水泵的管网系统阻力计算的可靠性，降低流量和压力的富裕系数，避免运行工况偏离设计额定工况，偏离最高效率区域；同时改造流程中的漏气问题，这些都会造成管网阻力曲线的改变，致使运行工况往大流量，低阻力方向偏移，远离高效率区域，造成高功耗、低效率运行。但改变这种状况很难。有专家提出采用正压通风系统，取消引风机，此意见值得考虑，应尽快试验一下。不仅节能效果好，漏风问题好解决，提高了管网阻力计算的可靠性，运行工况的偏离因素也得到了很大改善，有利于提高运行效率。现场送、引风机的运行工况效率差别很大，很难用一种改造方式把问题都解决。应该深入现场实际调查，根据不同的问题，提出不同的解决方案。这样会取得更好的节能效果。（３）风机管网系统改造后，最好实测出管网的阻力，根据新系统运行参数的要求重新按个性化设计的要求来改造风机，保证设计工况处于高效率区域内。（4）选择具有高效率、高效率区域宽广特性的新型风机，近10多年以来风机行业的主要厂家，先后从国外引进了具有先进技术水平的新型风机，例如动叶可调轴流式通风机、子午加速轴流通风机、斜流式通风机等。最值得推荐的是动叶可调轴流式通风机，最高内效率达到0.85，而且可以通过调节转子叶片的安装角，扩大高效率区域的范围，如果再配置变速调节设备，那就可以保证风机在各种运行工况下都能获得很高的运行效率。至于引风机叶片的耐磨问题，现在也有解决办法，采用铸钢叶片，如果还不理想，叶片表面还可粘接耐磨陶瓷片，现己有成功的使用经验。（5）风机在改造中应同时考虑增设变转速的调节设备，保证各种运行工况都在高效率区域内，可获得更高的节能效果。选用变频器调速是比较理想的，它有许多优点，但价格昂贵；其次是液力耦合器，也可选择汽轮机驱动。综上所述，火力发电厂的设备改造节能工作任重而道远，相关设备的制造厂还应积极配合提高本企业的技术水平，以满足用户设备改造的要求。