300MW机组锅炉风机调节方式.docx

1、300MW机组锅炉风机调节方式300MW机组锅炉风机调节方式及运行分析摘要300MW发电机组是目前国内电力系统的主力机组，风机是电站锅炉的主要辅机之一，也是电站锅炉的主要耗电设备，现代电站锅炉风机的耗电约占电厂厂用电的25%30%，因此，风机的节能降耗对提高火力发电厂的机组运行热经济性有着十分重要的意义。对国内的300MW火电机组而言，普遍存在一次风机选型裕量过大，因此在实际运行中，一次风机的实际运行效率远小于风机的设计效率，影响了机组运行的经济性。针对这一问题，通过对彭城电厂和张家口电厂等300MW系列机组风机运行状况的分析，找出由于一次风机选型不当，风机导流器开度太小，由此使风机的实际运行

2、效率大大降低，从而降低了机组运行的经济性。为了提高风机运行的经济性，可采取的解决方法。通过查阅针对上述问题的资料，熟悉有关电厂的风烟系统图，了解有关电厂风机型号和有关设备配备情况，结合有关现场运行资料，分析其风机装置及其系统的优点和不足之处，对一次风机系统运行经济性方面存在的问题提出改进意见，采取理论分析以及经济比较来论证改进意见的可行性和经济性。通过采用计算、绘图、分析的方法分析得出采用变速调节的运行方式比其他运行方式不仅大大减少了节流损失，而且在很大的工况范围内都能使风机保持较高的运行效率。本论文的研究内容对国内300MW系列发电机组的节能增效有一定的参考作用。关键词：一次风机；送风机；引

3、风机；节能；经济性目 录摘要 IAbstract 错误！未定义书签。1. 绪论 错误！未定义书签。1.1研究背景及意义 错误！未定义书签。1. 风机运行现状 错误！未定义书签。1. 研究内容 错误！未定义书签。2 风烟系统概况及一次风机的经济性分析 错误！未定义书签。2.1华能上安电厂4#锅炉及制粉系统概况 错误！未定义书签。2.1.1 锅炉机组概况 错误！未定义书签。2.1.2 该机组制粉系统概况 错误！未定义书签。2.2 达旗电厂锅炉及制粉系统概况 错误！未定义书签。2.2.1 锅炉机组概况 错误！未定义书签。2.2.2 该锅炉制粉系统概况 错误！未定义书签。2.3 运行方式及经济性比较

4、错误！未定义书签。2.3.1 一次风机调节原理 错误！未定义书签。2.3.2 改变一次风机运行方式的必要性 错误！未定义书签。2.3.2.1 A一次风机在工况一时的效率计算 错误！未定义书签。2.3.2.2 B一次风机在工况一时的效率计算 错误！未定义书签。2.3.2.3 A一次风机在工况二时的效率计算 错误！未定义书签。2.3.2.4 B一次风机在工况二时的效率计算 错误！未定义书签。2.3.2.5 小结 错误！未定义书签。2.4 改变一次风机运行方式及其经济性比较 错误！未定义书签。2.4.1 两台一次风机并联运行 错误！未定义书签。2.4.1.1 上安电厂#4锅炉额定负荷时一次风机性能曲

5、线 错误！未定义书签。2.4.1.2 达旗电厂锅炉带330MW机组额定负荷时风机性能曲线 错误！未定义书签。2.4.1.3 锅炉带210MW到220MW时一次风机性能曲线 错误！未定义书签。2.4.1.4 数据分析 错误！未定义书签。2.4.2采用单台风机运行 错误！未定义书签。2.4.2.1 锅炉带额定负荷时采用单台运行 错误！未定义书签。2.4.2.2 锅炉带210MW-220MW负荷时采用单台运行 错误！未定义书签。2.4.3 采用切割叶片改造风机的方法 错误！未定义书签。2.4.3.1 切割定律 错误！未定义书签。2.4.3.2切割方式 错误！未定义书签。2.4.3.3一次风机切割叶片

6、后锅炉带额定负荷时的性能曲线 错误！未定义书签。2.4.3.4 小结 错误！未定义书签。2.4.4 采用变速运行方式 错误！未定义书签。2.4.4.1 风机变速调节的基本原理 错误！未定义书签。2.4.4.2 锅炉带额定负荷时采用变速运行方式 错误！未定义书签。2.4.4.3 锅炉带210MW-220MW时采用变速运行方式 错误！未定义书签。2.4.4.4 上安电厂一期两台机组一次风机的比较 错误！未定义书签。2.4.4.5 变速方法 错误！未定义书签。2.4.4.6 小结 错误！未定义书签。2.4.5 对一次风机进行重新选型 错误！未定义书签。2.4.6 小结 错误！未定义书签。3. 送风机

7、和引风机的经济性分析 错误！未定义书签。3.1 送风机的经济性分析 错误！未定义书签。3.2 引风机的经济性分析 错误！未定义书签。结论 错误！未定义书签。参考文献 错误！未定义书签。致谢 错误！未定义书签。外文文献翻译原文 错误！未定义书签。外文文献翻译译文 错误！未定义书签。1绪论11 研究背景及意义 火力发电厂既是电能生产企业，也是耗能大户，要提高发电厂综合效益，必须降低厂用电率和发电煤耗。300MW发电机组是目前国内电力系统的主力机组，风机是电站锅炉的主要辅机之一，现代电站锅炉风机的耗电约占电厂厂用电的25%30%，因此，风机的节能降耗对降低火力发电厂厂用电具有十分重要的意义。对国内3

8、00MW的火电厂而言，普遍存在一次风机选型裕量过大，因此实际运行时，一次风机的实际运行效率远小于风机的设计效率，影响了机组运行的经济性。为了提高风机运行的经济性，通过对风机的选型、调节方式和节能降耗的分析来找到可采取的解决方法。由于电的能价比高，在资金有限的情况下，积极引进节电项目能创造更大的效益。如大家所知，火力发电厂辅机出力随发电机负荷的大小而变化一次风机作为主要辅机，基本上都采用控制风机导流器的开度来调节，而作为电动机消耗的能量变化则不大，以至于造成很大一部分能量损耗。改为变频调节后，通过改变电机转速控制风压，实现调整风量的需要，减少节流损失，最终达到节电目的。12 研究内容通过对国内有

9、关300MW机组火电厂一次风机运行数据的分析，找出由于一次风机选型不当，风机导流器开度太小，由此使风机的实际运行效率大大降低，从而降低了机组运行的经济性。为了提高风机运行的经济性，可采取的解决方法。通过查阅针对上述问题的资料，熟悉有关电厂的风烟系统图，了解有关电厂风机型号和有关设备配备情况，结合有关现场运行资料，分析其风机装置及其系统的优点和不足之处，对一次风机系统运行经济性方面存在的问题提出改进意见，采取理论分析以及经济比较来论证改进意见的可行性和经济性。 2 彭城电厂风烟系统概况及一次风机的经济性分析21 彭城发电厂锅炉及制粉系统的概况211 300MW锅炉机组概况：东方锅炉厂生产的DG1

10、025/18.2-4型亚临界、中间再热、自然循环燃煤汽包炉。212 制粉系统概况：型式：中速磨正压冷一次风直吹式磨煤机：5台ZGM95G型中速磨煤机，北京电力设备总厂生产。磨煤机标准出力：56.9t/h，最大出力：47.9t/h（校合煤种），MCR出力：36.17t/h（设计煤种），通风阻力：6.38Kpa,入磨一次风量：31000-53800nm3/h。出力范围：额定出力的40%-100%。一次风量范围：额定风量75%-100%。此范围内一次风量与出力呈线性关系，磨煤机风煤质量比：1.577KG/KG。磨煤机调整方式：通风量低于75%额定通风量时，采用逐台停用磨煤机方式，以适应锅炉负荷的要求

11、。通常情况下：锅炉机组带150-180KW时，运行两台磨煤机，180-250MW时采用三台两台磨煤机运行，250-300MW时四台磨煤机运行。根据实际运行数据，当燃煤低位热量在23MJ/KG时，一次风漏风系数1.3。例如：根据制造厂日工的参数，按最大入磨一次风量计算，平时满负荷时4台磨运行，所需最大入磨风量为215200nm3/h，合59.8nm3/s，考虑预热器漏风率为30%，实际需要风量77.7NM3/S；锅炉厂家提供的MBC工况一次风量70.69m3/s，考虑预热器漏风率后一次风量为91.89m3/s，而两台风机铭牌最大总风量为133m3/s，是实际需要风量的1.45-1.7倍。223

12、两台一次风机并列运行工况2231 并列运行主要特点是：1） 一次风机的性能曲线仅又入口导叶角度决定；2） 母管并列门打开时，出口全压基本一致；3） 总流量等于两台风机流量相加；4） 每台磨的风量由冷、热风门控制；5） 每台风机的流量主要由各自的入口导叶角度决定；6） 系统阻力由一次风流量、冷、热风门开度、磨的煤量及系统固有的阻力等决定。2232锅炉带300MW时一次风机性能曲线1) 两台一次风机入口导叶开度一致时P,Pa 20000+ 15000 A B M 、 10000 -63 20 40 47.2 60 80 90 94.4 qv,m3/s 图2-2 两台一次风机并列运行锅炉带300MW

13、时的性能曲线图2-2中、曲线是A、B一次风机各自的性能曲线，由于风机型式、性能均相等，入口导叶都控制在-63，故两条线重合，是并列运行后的性能曲线，是通过流量叠加后获得，是制粉系统带300MW时的管网阻力特性曲线，并列运行点M，流量为94.4m3/s，折合入磨一次风流量305t/h，风机全压15.05Kpa，单台一次风机轴功率994KW。A、B点是A、B一次风机各自的工作点，这时是A、B一次风机的出口风压是一致的。如果风机入口导叶不作调整，知识改变磨煤机的风门开度，如关小风门挡板，系统阻力增加，管网阻力特性曲线变陡，风机流量减少，母管压力增加，直到在一个新的工作点稳定工作。2) 一次风机入口导

14、叶开度不一致时 P,Pa 20000 15000 A B M10000 -76 -30 5000 20 30 40 60 80 94.4 qv,m3/s图2-3 两台一次风机并列运行锅炉带300MW时的性能曲线A、B一次风机入口导叶开度不一致，如图2-3同样是300MW负荷，性能曲线不一样，A一次风机入口导叶开度为-76，B一次风机入口导叶开度为-30，A一次风机轴功率为718KW，B一次风机轴功率为1280KW，总功率略有升高，所以一般将两台风机的入口导叶调节得基本相等较好。2233 锅炉带150MW时的性能曲线P,Pa200001500012000 A、B M10000 、5000 -86

15、20 30 40 60 80 qv,m3/s图2-4 两台一次风机并列运行锅炉带150MW时的性能曲线 图2-4中、曲线是A、B一次风机各自的性能曲线，A、B一次风机入口导叶开度均为-86，是并列运行后的性能曲线，是制粉系统带150MW时的管网阻力特性曲线，并列运行点M，总流量为52.4m3/s，折合入磨一次风流量176t/h，风机全压12.6KPa，一次风机轴功率为660KW。2234 锅炉带210MW时的性能曲线 P,Pa 20000 + 15000 A、B M 10000 、 -70 5000 20 30 40 60 80 qv,m3/s图2-5 两台一次风机并列运行锅炉带210MW时的

16、性能曲线 说明：A、B一次风机入口导叶开度均为-65，总流量为80 m3/s，折合入磨一次风流量为215t/h，风机全压14.8Kpa，一次风机轴功率为858KW。2. 24 一次风机试验数据表2-1 2号炉一次风机改前的运行试验参数名称MCR工况300MW工况210MW工况150MW工况出口全压, Pa16246150401479812721出口风量, m3/sKg/s66.0682.3247.259.0740.250.5426.232.7全压效率,%81.8716647.5风机轴功, KW1339994.28858.87659.85风机轴功率, KW1339994.28858.87659.

17、85电机输入功率, KW1454.081078.97932.04716风机有效功率, KW1013.46674.78569.84322.78风机设备功率, KW69.7562.5461.1445.08表2-1是#2炉一次风机在风机叶轮切割前，锅炉运行在MCR、300、210、150MW四个工况下的A侧一次风机的全压、风量、电机电流、轴功率等的一组试验数据。试验数据分析：1）锅炉在额定工况下运行时其出力约为其最大出力的72%，此时风机入口挡板开度为-63%，风机电流为129A，风机全压效率、设备效率均很低。2）锅炉在2100MW、1500MW运行时其出力约为其最大出力的61%、39%，此时风机入

18、口挡板开度为-70%、-83%，风机电流为116A、95.5A，设备效率只有61.4%、45.08%。3）锅炉负荷下降，流量、全压下降、150MW时出口全压为12721Pa，可以进一步调低，但因为冷风木管容量较小，磨的冷风门开度已较大，裕度不大了。300MW时，磨的冷风门开度较小，尚有一定的裕度。由上可见一次风机运行效率很低，采用变速调节的方法，把富裕容量和调峰运行时多余的容量节约下来，确实十分必要。225 彭城发电厂发电负荷特性汽轮发电机组投产以来，主要承担华东江苏电网的调峰任务，虽然近两年江苏省用电量上升势头较大，但峰谷差也在不断扩大，预见今后调峰任务仍然会十分繁重。此外该电厂还受到50万

19、伏线路口子限制等多方面的原因，发电设备利用小时、负荷率都比华东地区电厂平均水平低，由于机组经常在低于额定负荷运行，厂用辅机绝大部分无法随发电量减少而部分停用，发电量越少，厂用电率越高，锅炉、汽机辅机单耗增加，厂用电率上升，严重影响了电厂经济效益。 全年负荷经归算以及一次风机的耗电量水平列于表2-2： 表2-2 #1机负荷特性及一次风机的耗电情况 全年发电量161499万千瓦时机组负荷100%90%80%70%50%全年年运行小时5019291396244224407708时段电量1503025083335045128236600161499一次风机平均单耗，kwh/t煤19.8220.7422

20、.6623.6626.2923.26一次风机耗电量，kwh100万174万253万405万321万1253万一次风机耗电率，%0.6650.6940.7550.7860.8770.7758从表2-2可见，机组在270MW以上运行的时间较少，只占全年运行小时的四分之一，210MW以下运行的时间较多，占全年运行小时的二分之一多，这段时间一次风机的效率较低，单耗较高，对厂用电率影响特别大。23 一次风机改变速调节的可行性231 变速调节的可行性2311 转速变化对一次风机工作效率的影响根据风机的相似定律，变速前后的流量、扬程、功率与转速的关系，为： (3-1) (3-2) (3-3)式中qv1、H1

21、、P1风机在n1转数时流量、全压、轴功率 qv2、H2、P2风机在n2转数时流量、全压、轴功率由式（3-1）、（3-2）、（3-3）可知，在两台风机相似工况条件下，风机的转速与流量成正比，与全压成平方比，与轴功率成立方比。在一次风机运行中，一次风流量随锅炉负荷即磨煤机的出力经常进行调整，如将改变入口导叶开度调节方式改为调节电机的转速调节流量，可以节约大量的能量，其节电效果与转速降低呈立方的关系，但转速不能无限制下降，因为作为一次风必须保持稳定的母管风压，在300MW-150MW范围内，风压在12Kpa以上变化，而风量必须高于磨煤机额定风量的75%，方能保持磨煤机及制粉系统的正常运行。（风机相似

22、工况条件：风机几何相似，转速相差小于20%的两个工况为相似工况，几何相似风机的性能曲线与同一管网阻力曲线的交点是相似工况点，可较准确地计算出并列运行点的参数。）2312 变速调节时风机的性能曲线 J/Kg 21% 42% 12869 31.5% 52.5% 63% 68.3% 73.5% 78.8% 82% 84% 85.1% 84% 81.9% 10.5% n=100% 10400 n=90% 7800 520 n=80% n=70% n=60% 2600 n=50% n=40% 10 20 30 40 50 qv,m3/s图2-6 1008B/1050一次风机不同转速的性能曲线图中给出5个

23、不同工况下运行点，其参数见表2-3。表2-3 风机工作参数表一次风机TB80%TB60%TB40%TB70%压力体积流量, m3/s59.5247.3635.5223.6449.94质量流量, Kg/s71.3457.0742.828.4949.94比输传功, J/Kg128688391.64792.62153.69035风机总压升, Pa16372.110477.45893.5261911311.4风机静压升, Pa143359174.45160.62294.310313.8用户压升, Pa1566510025.65639.42506.410965.5出口动压, Pa1330851.2478

24、.8212.1651.7其他损失, Pa707.2451.8254.2112.6346进口压力, Pa00000进口温度, 2020202020进口密度, Kg/m31.2051.2051.2051.2051.205压缩系数0.9470.9650.980.9980.962全压效率, %84.384.584.484.484.5风机转速, r/min1475风机轴功率, KW1088.8566.7243.172.2533.6续表2-3 风机工作参数表电机转速, r/min1475电机功率, KW1250由上表可见，当采用速度调节时，全压效率较高，但根据磨煤机的正常通风要求，低负荷时需保持在较高的一

25、次风管压力数值，以便克服制粉系统阻力，并使一次风管风速达到22m/s左右。现以2号工况为例：两台风机转速1180r/min，风机出口风量为2205t/h，入磨一次风量2164t/h，按风煤比1.75计算，可满足锅炉在低限煤质时带300KW负荷的需要。但是风机的总压升只有10025.6Pa，不足以克服系统阻力，所以风机的最低转速应大于1180r/min。结论：1) 用转速调节在一定范围内可以满足锅炉燃烧的要求。2) 应确定各负荷段的转速范围，满足系统对风压、流量的需要。3) 由于转速与流量、全压的关系比较简单明确，对实现自动调节十分有利。232 风机采用变速调节的运行特性P,Pa 14300 M

26、 + 11500 B A 10 20 30 40 50 60 70 80 qv,m3/s图2-7 不同转速同型号风机并列运行性能曲线说明：、为A风机P-qv性能曲线；+为A、B风机并列运行时P-qv性能曲线；为管路性能曲线。并联运行后的的性能曲线+与管路特性曲线相交于M点，该点即是并联运行时的工作点，这时流量为qw，全压为PM,B、A点位B、A风机各自的流量分配点：流量为qb、qa，全压为Pb、Pa。2321 并联运行的特点是：1） 全压彼此相等，总流量为每台风机输送流量之和，即qM=qb+qa。2） 转速小的风机如B，风机输出流量较少。3） 关小磨煤机的入口风门，总流量减少，风机出口压力升高，B风机输出流量减少较明显，总流量进一步减少时甚至没有流量输出。4） 并联时应注意流量分配较均匀。转速基本相等，并能根据风压自动地调整转速，满足锅炉燃烧需要。2322 安全经济性分析1） 锅炉预热器通过一次风量相同，排烟温度相差较小，一次风热风温度一致，对提高锅炉热效率有利。2） 采用变频启动，两台电机同时受益，对减少电机绝缘老化，改善轴承温度等都有明显的效果。3） 由于两台风机转速相近，速度变化流量、风压变化趋势相同，运行人员便于控制。4） 容易实现自动控制。由于两台风机性