电站风机节能技术-刘家钰(蕫)1.docx

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发电企业节能降耗技术

第六章 电站风机节能途径与技术

第一节 我国电站风机的技术水平及节电潜力估计

电站风机通常指电站锅炉的送风机、引风机和一次风机（或排粉机），现在还要加上脱硫系统的增压风机和氧化风机，对CFB（循环流化床）锅炉还要加上高压流化风机。

通常这些风机的发电厂用电率均在2%以上，因此设法降低电站风机耗电率，对电厂的经济运行有着十分重要的现实意义。

一、我国电站风机的技术水平

我国电站风机的总体技术水平已进入国际先进行列，但为满足我国火力发电的实际需求，在制造工艺、质量管理、选型设计和运行水平等方面还需进一步提高。

1、我国电站风机的制造水平

1）电站轴流式风机

我国大型电站风机主要生产厂家—沈阳鼓风机厂、上海鼓风机厂、成都电力机械厂、豪顿华公司和武汉鼓风机厂均引进了国外先进的轴流风机技术，经过多年对多家引进枝术的消化吸收和自主开发，目前我国生产的电站轴流式风机，不论是动叶调节还是静叶调节已能满足我国火电机组（包括最大容量的1000MW机组）发展的需要，且已出口到国外（包括发达的西方国家），说明我国电站轴流风机的制造水平已进入了世界先进行列，但遗憾的是，这些轴流式风机均是用引进技术生产的。

2）电站离心式风机

我国早从上世纪六十年代起就开发出了具有世界先进水平的4-72、4-73型电站离心式风机，随后又开发出了一大批适用于我国火力发电技术发展各时期需要的电站离心式风机，如4-60、5-53、5-36、5-29、9-26等。

近年来一些民营风机公司与国内大专院校和科研机构合作开发的离心式电站风机，特别是CFB锅炉风机也已进入国际先进行列。

目前包括相关引进国外先进技术的厂家一起，我国已能生产出具有国际先进水平的电站离心式风机，能够滿足我国常规火力发电枝术发展的需要。

2、我国电站风机的运行水平

总体来说我国电站风机的运行水平是比较高的，但为满足我国电厂实际需要，还需进一步提高。

我国电站风机运行稳定性还不尽人意，主要表现在：

轴流风机失速的机率高，尤其是一次风机；由风机运行引起的风、烟管道异常振动屡见不鲜，特别是大型一次风机；风机调节不够灵合、由卡涩、失灵等引起的实际调节位置与指示值偏差大，影响并联操作和稳定运行；电机和风机轴承振动问题也还比较突出；调节叶片脱落、转子裂纹失效还时有发生。

此外，运行噪音高，基本上达不到≤85dB的要求。

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二、我国电站风机节电潜力估计

总体来说，我国电站风机平均耗电率较高，且参差不其，与风机本身技术水平不相称，节电潜力较大。

1、我国电站风机耗电情况

近两年作者参加了一些电厂的节能降耗诊断工作，发现我国电站风机耗电各电厂差异较大。

即使同类型机组同样的配置也存在较大差异，这说明我国电站风机还有较大节能空间。

目前我国大型电站锅炉三大风机在机组滿负荷的耗电率大致为：

1000MW机组：

约在1.5%左右（作者了解的一投运电厂为：

1.541%，另一投运电厂为：

1.441%）

600MW级机组：

约为1.5%。

但高的达2.0%以上，个别电厂竟达到3%以上。

300MW级机组：

约在1.8%左右，三大风机均为动调轴流的，最低的可达1.2%左右，但2%以上的电厂也很多。

300MW级CFB锅炉的风机耗电率，某电厂168小时试运时为3.83%，另一电厂两台机组168小时试运期间分别为3.64%和3.99%。

脱硫增压风机耗电率：

无GGH（气一气热交换器）的约0.5%左右，带GGH的一般在

0.6%以上。

2、我国电站风机耗电率高的原因

我国电站风机耗电率高的原因是多方面的。

结合我院多年对我国电站风机的试验研究、产品设计开发、运行风机改造和故障诊断的实践经历，总结出的我国电站风机运行经济性差的主要原因有：

（1）风机选型参数不合理，裕量过大；

（2）风机选型不当；

（3）风机可靠性较差；

（4）机组负荷率低；

（5）运行操作不合理。

3、我国电站风机节电潜力估计

某电厂（主辅机均为上世纪90年代引进设备）2007年全年平均发电厂用电率仅为

3.16%（风机耗电约1.1%）。

比较我国电站风机总体耗电水平。

笔者认为：

经过努力将我国电站风机（包括脱硫系统用风机）的平均耗电率降到2%以下是有可能的。

第二节电站风机节能途径

一、选择与锅炉风（烟）系统相匹配的风机

目前，我国大型电站风机（不论是国产还是引进）几乎均是高效风机，但其在电厂运行的经济性（或耗电率）却有很大差别。

究其原因，最主要最关键的是所选风机的特性是否与其工作的管网系统阻力特性相匹配。

因此，选择好与锅炉风（烟）系统匹配的风机是首要的

节能途径。

二、采用先进的调节方式

由于电站风机在选型时均留有裕量，机组发电负荷也不可能不变，参与调峰的机组负荷率还较低。

因此，电站风机总是在部分负荷下运行，这就要求对风机进行调节。

显然，调节方式的好坏直接关系到电站风机运行的经济性。

三、改造低效运行的风机

尽管在我国大型电厂中使用的电站风机几乎全是高效风机，但由于种种原因，其运行效率较低的风机还不少。

对这些风机进行改造，提高其运行效率，仍是我国电站风机节能的一重要途径。

四、改造不合理的风机进、出口管道布置

风机进、出口管道布置不合理不仅会增加风（烟）系统阻力，增加风机耗电，而且会直接影响风机的性能。

特别是风机进口管道布置不合理，会破坏风机进口气流的均匀性，使风机出力和效率显著降低。

如我国某电厂在１９８０年安装的一台３００ＭＷ机组的动叶调节轴流送风机，就因进口管道布置十分不合理造成风机进口气流不均，使得风机实际产生压力仅为设计值的

４０%，实际风量相差３０%，不能满足机组带负荷需要。

后来在风机进口弯头的三个侧面各开面积为３ｍ2的孔后（总面积为９m2，开孔位置见图1），风机出力得到显著提高，已能满足机组带３００ＭＷ负荷要求，风机效率也提高了２０%。

图1一不合理的轴流风机入口管道布置

风机进、出口管道布置不合理还可能因造成的气流涡流和压力脉动直接影响风机结构的可靠性。

如1990年我国某电厂送风机叶轮多次失效和飞车事故，就是因进出口管道布置造成风机内气流压力脉动达3724Pa，且脉动频率为叶轮前盘自振频率的1/2和1/10，使前盘动应力达26.6MPa，造成前盘从应力集中或材料有缺陷处产生疲劳开裂并发展，最终导致失效和飞车（前盘裂纹的断口分析和实测数据表明，该型风机前盘是在200MPa左右的平均应力和11.2MPa-26.6MPa交变应力的联合作用下，材质产生疲劳而裂纹的），造成机组停运或降出力运行（后通过加厚叶轮前、后盘的材料厚度，改变叶轮自振频率，避开了气流脉

动频率，前盘动应力降至6.8MPa后，风机才达到长期安全运行）。

因此对不合理进、出口管道布置进行改造，也是电站风机节能的又一途径。

五、提高电站风机运行的安全可靠性

电站风机的可靠性直接关系到发电机组的安全经济性。

如果风机的可靠性不高，即故障率高，则会造成发电机组非计划停运或非计划降低出力运行，直接损失发电量和降低机组运行经济性。

如2004年我国200MW以上机组引风机平均每台年等效非计划停运小时为2.97，造成直接少发电量达4.77亿千瓦时以上。

因此，提高风机可靠性，降低其非计划停运率，无疑是电站风机节能的另一重要节能途径。

六 对风烟系统进行优化调整

对风烟系统进行优化调整，特别是锅炉启停和低负荷下的优化调整，以减少节流损失，提高风机实际运行效率，也是电站风机节能不可忽视的途径。

第三节 电站风机节能技术

一、合理选择与锅炉风（烟）系统相匹配的风机

要选好电站风机，一是要合理的确定风机选型设计参数，二是要合理选择风机的型式和型号大小。

1、合理的确定风机选型设计参数

风机选型设计参数是否合理是风机运行经济性好坏的首要关键，选大了则会使风机运行不到高效区内，造成高效风机低效运行的后果。

甚至可能导致离心风机及其进出口管道的剧烈振动和轴流风机失速（喘振）等不安全现象发生，威胁机组的安全经济运行。

选小了又会造成不能满足机组满发的需要。

我国电站风机的选型参数均是按锅炉最大连续蒸发量所需的风（烟）量和风（烟）系统计算阻力加上一定的富裕量确定的。

其中锅炉本体的风（烟）量和风（烟）系统阻力由锅炉厂提供，辅机设备的出力、阻力、漏风等由制造厂提供，锅炉岛内的风、烟管道由设计院设计，最终选型设计参数由设计院提出。

因此，作为业主单位必须深入了解锅炉和辅助设备制造厂提供参数的依据，是否留有裕量及其大小（特别是空气预热器一、二次风的漏风率、制粉系统的出力及阻力）；设计院的管道设计是否合理和风（烟）量及阻力计算时是否已留有裕量；最后总的裕量是否合适等。

要合理确定风机选型设计参数，必需提供正确完整的原始数据和合理选择风量和风压裕量。

1）风机选型必须的原始数据

（1）当地气象条件

●大气压力

●干、湿空气温度

●空气相对湿度

●湿空气标准密度

（2）锅炉热力计算和空气动力计算结果（包括各典型工况）

（3）锅炉各典型工况下风机参数锅炉各典型工况包括：

●选型工况（TB）；

●BMCR工况；

●发电机组满发（经济运行）工况；

●50%BMCR附近工况；

●不投油最低稳燃工况；

●锅炉点火啟动工况。

各典型工况下的风机参数包括：

●风（烟）量；

●风（烟）系统总阻力（即风机压力，以往称全压）；

●风机入口侧系统总阻力（即风机入口全压）；

●介质温度；

●介质标准密度（介质为空气时为当地湿空气标准密度；介质为烟气时为风机入口湿烟气标淮密度）；

这里要特别强调的是，提供风机的选型参数不能只有一个设计工况点参数，必须有上述工况参数才能更合理的选用到满意的电站风机。

如果只有TB和BMCR两工况点的参数就选择风机，往往造成选出的风机不能满足低负荷工况的需要。

甚至造成轴流风机失速

（喘振），或离心风机工作在气流高脉动区，给风机安全稳定运行带来隐患。

（4）机组在不同负荷下的年运行的小时数。

2）合理选取风量和风压裕量

风机选型设计参数（TB工况参数）是在锅炉最大连续出力（BMCR）工况所需风（烟）量及系统总阻力的基础上再加一定富裕量确定的。

（1）基本风烟量

一次风机、二次风机和引风机的基本风量按DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》确定。

（2）风量风压裕量建议如下。

一次风机：

风机风量裕量宜选取20%～25%，另加温度裕量，可按“夏季通风室外计算温度”来确定；风机压力裕量宜为20%（CFB锅炉一次风机可扩大到25%）。

送风机：

当采用三分仓或管箱式空气预热器时，送风机风量裕量宜为5%～10%，另加温度裕量，可按“夏季通风室外计算温度”来确定；风机压力裕量宜为10%～20%。

引风机：

烟气量裕量宜选取10%，另加15℃的温度裕量；风机压力裕量宜为20%。

对于新开发出的首台机组（如第一台1000MW机组，第一台600MWCFB机组），由于设备制造厂及设计院均无实践经验，提供的原始数据误差可能大些，为稳妥起见，允许风机裕量适当增大些，待第一批投产后根据实际运行情况及时进行调整。

3）选型设计参数的确定

（1）风量

每台风机的风量按上述选取的裕量计算出每台锅炉的总风量除以每台锅炉选配的台数并做适当圆整确定。

（2）压力

风机压力（即风机所在管网系统的总阻力）按上述选取的裕量计算并适当圆整确定。

但在规范书中（向制造厂提供的参数）应分别提供风机进口侧和出口侧的总阻力，或提供进口侧的总阻力（而不是静压力）和风机压力。

（3）风机入口介质温度

风机入口介质温度由当地气象条件和锅