某公司330MW机组引风机节能可行性研究

某公司 330MW 机组引风机节能可行性研
究
摘要：某电厂300MW机组在锅炉引增合一改造后由于风机选型容量偏大，
低负荷运行，特别是机组参与电网辅助服务（深度调峰）后效率严重偏离设计值，造成耗电率增加。

针对以上问题，本文对引风机节能提效进行了分析并提出可行
的风机节能改造方案。

关键词：引风机耗电率节能改造
一、引言
2017年某电厂2*330MW亚临界、直接空冷供热燃煤机组为满足环保超低排放要求进行了综合升级改造，在改造时进行了锅炉（引风机-增压风机）引增合一改造工作，改造后由于风机长期运行在性能较低区域，造成引风机耗电率增高，尤其是机组参与电网辅助服务（深度调峰）后，在长时段30%THA工况下引风机电耗高的问题尤为突出。

为了解决以上问题，并了解引风机在30%THA工况下实际运行状态，电厂进行相关性能优化试验，综合试验结果对引风机的节能潜力进行了分析并提出节能改造方案，为后期引风机进行变频器利旧改造提供依据。

二、现引风机的运行状况分析
1、在引-增合一改造前，电厂原有引风机电机功率2900kW，变频器容量3700kVA，改造后引风机电动机功率为4100kW。

改造后引风机实际最大运行点在其性能最高区域，引风机选型裕量适合；由于机组深度调峰，引风机运行点处在低开度到高开度的全区间范围，其中低负荷引风机运行效率偏低，有一定的节能空间。

2、利旧原引风机变频器，并对变频器旁路柜升级改造后应用于现有引风机系统实现中低负荷调试控制，在中、低负荷以下能实现良好节能效果。

3、利旧原变频器在中负荷及以下工况实施转速分挡式运行方案能够实现良好节能效果，年节电量约为约192.2万kW小时，引风机厂用电率可下降0.2264个百分点（中负荷及以下工况）。

三、引风机试验结果及分析
1、引风机试验结果分析
（1）引风机机实测运行点在其性能曲线上的位置
图 1引风机机实测运行点在其性能曲线上的位置
表1 引风机试验主要结果
根据试验结果所得数据可以看出，实测各工况两台引风机就地动叶开度与性能曲线的对应开度均有偏差，偏差在2°以内；高中负荷引风机实测效率与曲线对应效率偏差在5%以内，小负荷效率偏差大于6%，基本判断现有引风机实际性能达到设计保证值。

（2）引风机实测值与设计值比较
引风机热态试验机组最大负荷为330MW ，给水流量960.8t/小时，设计最大负荷330MW ，设计BMCR 工况蒸发量为1160 t/小时。

由于机组为深度调峰机组，试验时电负荷已经达到了机组平时最大负荷，因此对引风机出力不在进行换算。

试验实测大负荷工况A 、B 两侧风机流量一致，选用两者平均值与设计值比较，表2给出了将工况时引风机实测参数与设计值对比情况。

实测引风机平均流量裕量13.4%，平均压力裕量19.6%，实际引风机出力裕量适合。

表2 引风机热态试验结果与设计值比较
3、引风机与系统匹配性分析
由以上分析可以看到，330MW 工况引风机运行效率在82%左右，249MW 工况引风机运行效率在74%左右，165MW 工况引风机运行效率仅为55%左右，深调100MW 工况引风机运行效率29%左右。

烟气系统阻力线与设计基本一致，目前引风机运行点在其性能曲线上的位置符合动调风机特点。

现有引风机选型与锅炉烟气系统相匹配，但是由于现有机组为深度调峰机组，机组负荷变化范围大，引风机实际运行点也处在小开度到大开度全区间范围，因此中、低负荷引风机运行效率偏低，特别是深度调峰时运行效率特别低，有一定节能空间。

四、引风节能改造方案研究
引风机试验测试结果分析可知，现有引风机选型裕量适合，由于机组为深度调峰机组，现有引风机实际运行点处在低开度到高开度的全区间区域，引风机在中低负荷工况运行效率偏低，特别是深度调峰时运行效率特别低，有一定的节能空间。

针对现有机组锅炉特点及引风机实际运行状态，考虑充分利用超净改造前原引风机变频器来实现引风机节能目的。

原引风机电机功率2900kW，现电机功率为4100kW，原有变频器容量与现有电动机功率不能完全匹配，因此利旧原变频器只能在中、低负荷工况时使用，恰好能够适应引风机在中、低负荷节能要求。

1、利旧变频器风机节能改造方案
由图1可以知道现有引风机运行点分布在-31°~+2.5°之间，引风机运行点分布区间范围广。

由于330MW工况单台引风机电动机输出功率在3100kW左右，比原有电动机功率2900.0kW高，因此在高负荷原有变频器不能投入使用；249MW 工况单台引风机电动机输出功率1400kW左右，小于原有电动机功率，原有变频器容量能够满足要求，因此考虑在中负荷及以下工况利用原变频器。

2、动调引风机变频调速改造思路
由于动调风机结构限制，若采用0~50小时z大范围调速运行，动调风机在某个转速范围内容易发生叶片共振及轴承扭振问题，严重影响风机安全稳定运行。

故现有动调风机设备厂家，均不承诺也不认可动调风机大范围变频调速运行。

根据西安热工院提出的利用变频调速实现动调风机多转速换挡调速运行的新型调速运行方式专利技术，利用变频器在几个转速之间进行无级换挡运行，对于不同的机组负荷范围内，风机用不同的转速档位运行，在此范围内风机仍采用动叶调节，使动调风机的动叶开度始终保持在最佳效率开度区，提高动调风机实际运行效率，同时避免了大范围调速带来的动调风机共振风险。

经过对现有引风机性能试验可知，引风机在中负荷及以下工况采取三到四档转速运行方式，始终确保引风机运行点处在-5°~+5°之间高效区域；在中负荷（260MW）以上工况切换至工频运行，预计100-140MW负荷下引风机运行转速控制在400r/min（20.2小时z），140-190MW负荷引风机运行转速控制在550r/min
（27.8小时z），190-260MW负荷引风机运行转速控制在700r/min（35.4小时z），引风机运行效率基本都能保证在85%以上。

五、节能量分析
根据历年统计，该公司引风机年平均运行约6720小时，2019年机组参与30%深度调峰工况下平均每天约8小时，年运行约2266小时，满负荷预估约400小时，其余两个工况平均分配约2066小时。

节能分析基于对比实测引风机运行点平均值在性能曲线上的相对位置效率差，具体计算见表3。

表3 引风机变频调速改造方案节能量估算表
由上表数据分析可以得出：利旧原变频器在中负荷及以下工况实施阶梯式运行方式，其各个负荷工况引风机运行效率提高明显。

按照此方案进行改造，则引
风机年节电量约192.2万kWh，引风机耗电率可下降0.2264%，每年可节省费用约53.8万元。

六、结束语
1、现有引风机实际最大运行点在其性能最高区域，引风机选型裕量适合；由于机组深度调峰，引风机运行点处在低开度到高开度的全区间范围，其中低负荷引风机运行效率偏低，有一定的节能空间。

2、利旧原引风机变频器，并对变频器旁路柜升级改造后应用于现有引风机系统实现中低负荷调试控制，在中、低负荷以下能实现良好节能效果。

3、利旧原变频器在中负荷及以下工况实施多转速分挡运行方案能够实现良好节能效果，年节电量约为约192.2万kWh，引风机耗电率可下降0.2264%。

参考文献：
[1] 某电厂集控运行规程
[2] 上海鼓风机厂生产的SAF27.5-18-2型动叶调节式引风机说明书
[3] 某公司#引风机性能试验报告
作者简介：
谈敦湖（1974年），男，大学本科，中级工程师，主要从事火电厂生产技术
管理工作，
陈林（1986年），男，大学本科，中级工程师，主要从事火电厂设备管理、检修管理工作，
李福元（1979年），男，大学本科，中级工程师，主要从事火电厂集控运行
及节能管理工作，
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