某電廠煙風系統(tǒng)風機節(jié)能研究

1、某電廠煙風系統(tǒng)風機節(jié)能研究干雪，李驚濤(華北電力大學，能源動力與機械工程學院，北京102206)通訊作者：干雪，北京市昌平區(qū)冋龍觀北農(nóng)路2號要：電站鍋爐煙風系統(tǒng)的電耗占電廠用電的三分之一左右，降低煙風系統(tǒng)能耗，對提高鍋爐運行經(jīng)濟 性具有重要意義。以某電廠1號機組電站鍋爐的煙風系統(tǒng)為研究對象。通過對機組的煙風系統(tǒng)流量、煙 風系統(tǒng)阻力和風機運行效率進行分析，定量計算各個因素對風機能耗影響量，得到風機能耗損失分布及 主要原因，并提出切實可行的節(jié)能措施，及當前條件下的風機耗電率目標值。關鍵詞：煙風系統(tǒng)；送風機；一次風機；引風機：增壓風機：能耗中圖分類號：文獻標識碼：a 文章編

2、號：study on a certain power plant air-flue gas system wind fan energy consumptiongan xue, li jingtao(school of energy power and mechanical engineering, north china electric power university, beijing 102206, china)abstracts: the power consumption of the air-flue gas system is about 30% of the auxiliar

3、y power in thermal power plant. to reduce the energy consumption of the air-flue gas system is significant for improving the economical efficiency of boiler in thermal power plant. the energy consumption of the air-flue gas system is analyzed of no.l unit of a certain power plant. by the air-flue ga

4、s system flow of the unit, air-flue gas system resistance and the efficiency of the fan operation system for analysis, quantitative calculation of the factors impact on the fan energy consumption amount, get the fan energy loss distribution and the main reason, and put forward the feasible energy st

5、iving measures, and under the condition of the current fan power consumption rate target. key words: air-flue gas system; blower; a fan; induced draft fan; blower fan; energy consumption.項冃名稱單位風機型號調(diào)節(jié)方式臺數(shù)風壓流s葉輪級數(shù)每級葉片數(shù)工作轉速風機廠家電動機型號額定功率kwfaf19-9.5-12118a z/944/8saf26.6-16-1an37e6動葉可調(diào)單級雙吸離 心式動葉可調(diào)靜調(diào)軸流222

6、12800/4189121644092/51743527/2939102/122.5362.5230.8/274.1441.611一次風機引風機 增壓風機16/16/1400/985/上海鼓風上海鼓風機上海鼓風機廠廠機廠/ykk500-4ykk630-4ykk710-68(x)125()18002()(x)額定電圧額定電流額定轉速rpm764726.36480320引言火電廠是最主要的能源消耗大戶，在我國的 二次能源結構中，約占74%o而在火力發(fā)電廠 中，煙風系統(tǒng)中的風機是最主要的耗電設備之 一，加上這些設備存在著“大馬拉小車”的現(xiàn)象，同 時市于這些設備長期連續(xù)運行和常常處于低負荷 及變負荷運

7、行狀態(tài)，運行工況點偏離高效點，運 行效率降低，大量的能源在終端利用中被白白地 浪費掉。因此，對電廠煙風系統(tǒng)中風機進行節(jié)能 研究有著重要的意義。1煙風系統(tǒng)主要設計參數(shù)某電廠1號機組送風機、一次風機、引風機 和增壓風機設備規(guī)范如表1所示。表1某電廠1號機組的主要設計參數(shù)tabel.l main design parameters of unit 1 in a power plant2煙風系統(tǒng)能耗診斷方法鍋爐風機的能耗取決于鍋爐風煙系統(tǒng)中流 量、阻力特性和風機運行效率。因此，鍋爐風機 能耗需從以下三個方面入手：1）在保證鍋爐燃燒需要的前提下盡可能降低 煙風系統(tǒng)的流量。在保證鍋爐燃燒需要的前提下，使鍋

8、爐運行 在最佳氧量，避免過大的過剩空氣系數(shù)；減小空 氣預熱器的漏風率；減小煙風管道漏風量（包括各 種密封不嚴的孔洞和人孔門及膨脹節(jié)等）；減小隔 斷風門漏風量（如熱風再循環(huán)門、磨煤機出口隔離 門、脫硫系統(tǒng)旁路風門等）；避免一次風率偏大 等。2）盡可能降低煙風系統(tǒng)的阻力。煙風系統(tǒng)阻力包括系統(tǒng)內(nèi)各設備（特別是空氣 預熱器、暖風器、scr、除霧器等）因種種原因而 造成的阻力過分增加；管道布置不當造成局部阻 力過大；還有各種風門（如磨煤機入口熱風門等）開 度過小造成的節(jié)流損失；過高的一次風壓力等。3）在煙風系統(tǒng)流量和阻力達到最佳水平的基 礎上，選擇與風煙系統(tǒng)相匹配的風機及調(diào)節(jié)裝 置，提髙風機的實際運行效

9、率。對于已經(jīng)運行的 風機來說，可通過風機改造或者電機改造來提高 風機與其相應的風煙系統(tǒng)的匹配程度。本文風機部分參考電力行業(yè)標準dl/t469- 2004電站鍋爐風機現(xiàn)場性能試驗、gb5o3oo- 2011大中型火力發(fā)電廠設計規(guī)范、dl/t 5240-2010火力發(fā)電廠燃燒系統(tǒng)設計計算技術規(guī) 程，結合煙風系統(tǒng)運行參數(shù)、機組煤耗核定結 果、燃煤工業(yè)分析結果，計算的煙風系統(tǒng)流量， 以及現(xiàn)場靜壓測點位置，煙風管道尺寸、布置， 風機特性參數(shù)（曲線）等資料，根據(jù)影響風機能耗的 三個因素，對某電廠1號機組風機進行能耗分 析。為分析研究某電廠1號機組風機實際運行狀 況以及煙風系統(tǒng)阻力狀況，從數(shù)據(jù)庫中導出近期

10、煙風系統(tǒng)的主要運行參數(shù)，作為分析風機運行狀 況的主耍依據(jù)。1號機組數(shù)據(jù)采集范圉為2015年 6月1日至2015年7月1日。3 風機耗電率本報告針對某電廠1號機組的實際情況，對 機組的煙風系統(tǒng)流暈、煙風系統(tǒng)阻力和風機運行 效率進行分析，定量計算各個因素對風機能耗影 響量，得到風機能耗損失分布及主要原因，并提 出切實可行的節(jié)能措施，及當前條件下的風機耗 電率目標值。某電廠1號機組送風機、一次風機、引風 機、增壓風機實測的耗電率統(tǒng)計如表2所示。表2某電廠1號機組風機耗電率統(tǒng)計表tabel.2 statistical table of power consumption rale ofimil 1 i

11、n a power planl項目1號機組目標值單位%負荷率75/送風機0602一次風機0.580.50引風機0.600.60增壓風機0.40-0.500.40由表2可知，較同容量、同類型機組風機耗電率來說，目前某電廠1號機組各風機耗電率分 析如下：1）送風機耗電率偏高，主要原因是送風機運 行效率偏低；2）一次風機耗電率偏高，主要原因是一次風 機是雙吸離心式風機，雖然經(jīng)過變頻改造，但是 斐際運行中風機效率依然偏低，同吋一次風量偏 咼；3）引風機耗電率正常，主要原因是引風機為 動調(diào)軸流風機，實際運行效率偏高；4）增壓風機耗電率正常，主要原因是高中負 荷下啟動增壓風機，增壓風機實際效率正常，需 要

12、說明的是，選用的耗電率為增壓風機投運時的 耗電率。本報告針對某電廠1號機組的實際情況，對 鍋爐的煙風系統(tǒng)流量、煙風系統(tǒng)阻力和風機運行 效率進行分析，定量計算各個因素對風機能耗影 響量，得到風機能耗損失分布及主要原因。4煙風系統(tǒng)流量為分析研究某電廠1號機組風機實際運行狀 況，需要得到整個煙風系統(tǒng)的介質流量，本報告 根據(jù)典型工況所燃用的煤質工業(yè)分析結果，結合 空預器漏風率、風煤比等參數(shù)，計算得到一、二 次風量和煙氣量，為風機能耗研究提供依據(jù)。圖1某電廠1號機組理論煙氣流量fig. 1 theoretical flue gas flow rate of unit 1 in a power plant

13、圖2某電廠1號機組理論一次風流量 fig. 2 a theory of unit 1 in a power plant圖3某電廠1號機組理論二次風流量fig. 3 two theory of unit 1 in a power planl5風機運行效率分析1）一次風機某電廠1號機組一次風機為單級雙吸離心式 風機。根據(jù)一次風機運行參數(shù)和一次風機特性曲根據(jù)2015年6月數(shù)據(jù)采樣期間1號機組煤質 和運行參數(shù)，計算得到鍋爐煙氣流量、一次風流 量、二次風流量和機組負荷的關系如圖1、2和3 所示。線，參考估算的一次風機流量，可以估計一次風 機的效率，如圖4所示。43% 5*141282020406080風

14、機流w. q (np/s)%80%- 卻82準r 機f予嚴霽竺性初： _次風機b升y/.產(chǎn)只、74% j圖4某電廠1號機組一次風機運行點fig. 4 a power plant unit 1 once the fan opcrating point由圖4可知，1號機組一次風機經(jīng)過變頻改造 后，在高中低負荷工況下，一次風機效率分別約 為80%、75%、65%。目前新型動葉調(diào)節(jié)軸流式一 次風機在各負荷工況下效率均高于80%,與之相 比，1號機組一次風機運行效率相對偏低。為驗證以上對風機效率計算結果的正確性， 將核算風機做功得到的耗電率與風機統(tǒng)計廠用耗 電率進行比較，結果如下表所示，從表中可以看 出

15、核算的風機耗電率與統(tǒng)計耗電率較為接近，認 為核算的風機效率計算結果準確，可以作為風機 診斷的依據(jù)。需要說明的是核算過程是選取機組 負荷率為1號機組75%的工況，其中一次風機出 口壓力、一次風機風量、風機效率是根據(jù)圖4中 一次風機的運行點得到的。表3風機統(tǒng)計耗電率與核算耗電率對比tabel.3 comparison of the power consumption rate and the power consumption rate of the wind turbine項目單位1號機組負荷率%75一次風機出口壓力kpa10一次風機風量mvs32風機效率%72電機效率%93風機耗電率（統(tǒng)計）%

16、0.55風機耗電率（核算%0.502）送風機某電廠1號機組送風機為動葉可調(diào)軸流風 機。根據(jù)送風機運行參數(shù)和送風機特性曲線，參 考估算的送風機流量，可以估計送風機的效率， 如圖5所示。圖5某電廠1號機組送風機運行點fig. 5 operating point of fan for unit 1 in a power plant由圖5可知，1號機組在高中負荷工況下，送 風機效率分別約為60%、40%,在低負荷工況 下，送風機效率低于30%o可以看出，總體上送 風機效率偏低，送風機選型偏大，與二次風系統(tǒng) 匹配程度較差。為了驗證以上對風機效率計算結果的正確 性，將核算風機做功得到的耗電率與風機廠用耗

17、電率進行比較，結果如表4所示，從表4中可以 看出核算的風機耗電率與試驗測得的風機耗電率 接近，認為上述針對風機的計算結果準確，可以 作為風機診斷的依據(jù)。需要說明的是核算過程是 選取機組負荷率為1號機組75%的工況，其中送 風機出口壓力、送風機風量、風機效率是根據(jù)圖5 送風機的運行點得到的。表4風機統(tǒng)計耗電率與核算耗電率對比tabcl.4 comparison of the power consumption rate and the power consumption rate of the wind turbine項目單位1號機組負荷率%75送風機出口壓力kpa0.5送風機風最n?/s7()

18、風機效率%40電機效率%93風機耗電率（統(tǒng)計）%().15風機耗電率（孩雋）%().153）引風機某電廠1號機組引風機為動葉可調(diào)軸流風 機。根據(jù)引風機運行參數(shù)和引風機特性曲線，參 考估算的煙氣流量，可以估計引風機的效率，如 圖6所示。表5風機統(tǒng)計耗電率與核算耗電率對比tabcl.5 comparison of the power consumption rate and the power consumption rate of the wind turbine單位1號機組負荷率%75引風機壓頭kpa3.5引風機煙氣雖m3/s165風機效率%75電機效率%95風機耗電率（統(tǒng)計）%0.68風機耗

19、電率（核算）%0.71表6風機統(tǒng)計耗電率與核算耗電率對比tabcl.6 comparison of the power consumption rate and the power consumption rate of the wind turbine單位1號機組負荷率%75增壓風機壓頭kpa1.4增壓風機煙氣量m3/s360風機效率%65電機效率%93風機耗電率（統(tǒng)計）%().37風機耗電率（核算）%0.4圖6某電廠1號機組引風機運行點fig. 6 operating point of draught fan of unit 1 in a power plant40002100ant370

20、v137j風機4»5rmin2939pa>i=0.928kg/mss.1 z >4 .ixa 流 ft(mvs)050 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600由圖6可知，1號機組在高中低負荷工況下， 引風機效率分別約為85%、75%、60%,引風機運 行效率較高，但存在高負荷工況下，引風機壓頭 裕量較小的情況。為了驗證以上對風機效率計算結果的正確 性，將核算風機做功得到的耗電率與風機統(tǒng)計廠 用耗電率進行比較，結果如表5所示，從表5中 可以看出核算的風機耗電率與統(tǒng)計耗電率較為接 近，認為核算的風機效率計算結果準確，可以作 為風

21、機診斷的依據(jù)。需要說明的是核算過程是選 取機組負荷率為1號機組75%的工況，其中引風 機壓頭、風機煙氣量、風機效率是根據(jù)圖6引風 機的運行點得到的。圖7某電廠1號機組増壓風機運行點fig. 7 operating point of booster fan for unit 1 of a power plant由圖7可知，1號機組在300mw負荷工況 下，增壓風機效率約為80%,在200mw負荷工 況下，增壓風機效率約為50%,總體上增壓風機 豈煙氣脫硫系統(tǒng)匹配較好，增壓風機運行效率較 咼。為了驗證以上對風機效率結果的正確性，將 核算風機做功得到的耗電率與風機統(tǒng)計廠用耗電 率進行比較，結果如表6

22、所示，從表6中可以看 出核算的風機耗電率與統(tǒng)計耗電率非常接近，認 為核算的風機效率計算準確，可以作為風機診斷 的依據(jù)。需要說明的是核算過程是選取機組負荷 率為1號機組75%的工況，其中增壓風機壓頭、 風機煙氣量、風機效率是根據(jù)圖7增壓風機的運 行點得到的。4）增壓風機某電廠1號鍋爐增壓風機為靜葉可調(diào)軸流風 機。根據(jù)增壓風機運行參數(shù)和增壓風機特性曲 線，參考估算的煙氣流量，可以估算增壓風機的 效率，如圖7所示。目前1號機組在200mw以上負荷工況下，由 于引風機壓頭裕量較小，不足以克服脫落系統(tǒng)阻 力，啟動增壓風機，利用增壓風機的壓頭克服脫 硫系統(tǒng)阻力。從1號機組煙道布置情況來看，從 引風機至增壓

23、風機的煙道布置比較復雜，彎道較 多，煙氣阻力較大。從增壓風機經(jīng)過ggh至脫硫 塔以及從脫硫塔經(jīng)過ggh至煙囪兩端煙道布置也 由于場地限制較為局促，煙氣系統(tǒng)阻力較大。針對于目前的情況，建議電廠在后期根據(jù)鍋 爐環(huán)保改造整體規(guī)劃，如在提高排放標準和增加 節(jié)能設備的情況下，著眼于鍋爐整體煙氣系統(tǒng)，（責任編輯）考慮將引風機和增壓風機進行引、增合一改造的 可行性和必要性。若進行引增合一改造建議采用 雙級動調(diào)軸流風機，選擇裕量合適的新風機可使 風機在高屮低負荷工況下均運行在高效區(qū)，提高 風機與煙氣系統(tǒng)的匹配程度，降低風機耗電率， 引、增合一改造后即使有一臺風機故障停運，單 臺引風機仍可帶60%以上負荷運行，提高機組運 行安全性。同吋可以對引風機至脫硫塔之間的煙 道進行重新布置，減少煙道長度，減少彎頭的布 置，可降低脫硫系統(tǒng)入口煙道阻力。目前高負荷工況由于引風機出力偏低，裕量 較小，導致機組運行氧量偏低，通過引增合一改 造選擇合適裕量的風機，可