大型CFB锅炉风机入口挡板控制优化

大型CFB锅炉风机入口挡板控制优化
豆辉科;杨付生;胡玉;李金晶
【摘要】宁夏国华宁东发电有限责任公司在330 MW循环流化床机组上实施了一二次风机入口挡板控制优化试验,用液力偶合器调速取代了入口挡板开度调节风机出力.试验结果表明离心风机入口挡板开度主要通过改变风机入口管道阻力影响风机压头;液力偶合器的节能效果受入口风量影响最大,风量越大节能效果越明显;在风机的变速调节中,不同调节方式下的节能效果变化趋势相似;液力偶合器的传动比越接近0.67,传动损失越大.
【期刊名称】《华北电力技术》
【年(卷),期】2014(000)005
【总页数】4页(P64-67)
【关键词】CFB锅炉;离心风机;入口挡板;控制优化
【作者】豆辉科;杨付生;胡玉;李金晶
【作者单位】宁夏国华宁东发电有限公司,宁夏银川750408;宁夏国华宁东发电有限公司,宁夏银川750408;宁夏国华宁东发电有限公司,宁夏银川750408;华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045
【正文语种】中文
【中图分类】TK323
由于循环流化床锅炉一二次风系统对风机压头要求较高，在设计选型时通常采用离心风机为锅炉供风。

一二次风风机电耗在机组厂用电率中通常会占到2% ～3%，
是循环流化床机组节能的重要设备。

在离心风机的出力调整中，有入口挡板调节、双速电机和转速调节等几类常用的方式。

其中，入口挡板调节的经济性最差，转速调节的经济性最好［1］。

机组运行中，需要定量评价风机出力调节方式改变后的节能效果，以便更好地为运行效果评价和技术改造评估提供准确的参考依据。

宁夏国华宁东发电有限责任公司(下称宁东电厂)330 MW循环流化床机组配有2
台RJ36-DW2560F离心式双吸双支撑二次风机和2台RJ29-DW2620F离心式双吸双支撑一次风机，风机的性能参数如表1所示。

2010年底机组自正式投产以来，为满足运行可靠性的需求，依据设备厂家建议，采用了液力偶合器转速配合入口挡板开度的方式调节风机出力。

经过两年多的运行摸索和技术改造，一二次风机的运行稳定性不断提高。

为了进一步降低厂用电率，提高机组运行经济性，需要优化一二次风机的出力调节方式，采用更加高效的调节手段。

根据文献［2］的分析，减小风机入口挡板开度会降低风机本身的叶轮效率，通过改变风机转速进行出力调节的方式，则能使风机本身保持较为恒定的叶轮效率。

通常情况下转速调节的经济性要优于入口挡板调节。

刘家钰等［3］的研究指出，离心风机采用转速调节的节能效果与选型时采用的流量和压头裕量有关，风机选型时的裕量越大，转速调节相比入口挡板调节的节能效果也越明显。

在机组经济运行工况下，通过风机性能试验测量，一二次风机的实际运行参数如表2所示。

试验结果表明，相对于风机的实际运行工况而言，一次风机选型工况的流量裕量平均约为40%，压头裕量平均约为41%;二次风机选型工况的流量裕量平均约为79%，压头裕量平均约为106%。

可见，锅炉一二次风机的选型裕量都较大，特别是二次风机的压头已经比实际需求大出一倍。

在锅炉出力调节中，一二次风机入口挡板开度均随机组负荷做相应调整，一二次风机入口挡板开度控制曲线如图1所示。

在高负荷(320 MW)工况下，一二次风机入口挡板开度仅为90%左右。

机组负荷越低，一二次风机入口挡板开度也越小。

机
组带低负荷(200 MW)时，一次风机入口挡板开度不足60%，二次风机挡板开度
不足70%。

通过风机运行优化后，一二次风机入口挡板开度不再随机组负荷变化，所有工况下均维持在95%左右(图1)，即完全采用转速调节取代入口挡板调节。

入口挡板开度优化对风机电流的影响如图2所示。

入口挡板开度优化后，一次风
机电流之和平均下降了约22 A。

机组带高负荷(320 MW)时，一次风机电流之和
下降较多(约为27 A);机组带低负荷(200 MW)时，一次风机电流之和下降较少(约
为20 A)。

机组带高负荷时，二次风机电流之和下降约27 A;机组带中负荷(265 MW)时，二次风机电流之和仅下降了约2 A;机组带低负荷(200 MW)时，二次风
机电流之和下降了约9 A。

虽然在低负荷工况下，风机入口挡板开度增大的幅度更大，但其节能效果不如高负荷工况明显。

入口挡板开度调节主要依靠改变风机入口管道阻力特性来影响风机压头。

如图3
所示，机组负荷高时，风机入口流量较大，挡板开度优化后，压头下降幅度较大，对应的节能量也较大。

循环流化床锅炉在运行中，机组负荷变化时，二次风量的变化幅度远大于一次风量，因此负荷对二次风机节能效果的影响也更大。

液力偶合器是一种低效的传动方式，其传动效率近似等于输出转速与输入转速之比［4］。

在风机转速调节系统中，输入转速即电机转速，为定值1 493 r/min;输出转速为风机转速，如图4所示。

实际运行中，风机转速越低，液力偶合器的传动
效率也越低，电机输入的总能量中被液力偶合器消耗的那部分比例越大。

如前所述，一二次风机均存在不同程度的选型偏大问题，低负荷工况下，一次风机液力偶合器效率约为70%，二次风机液力偶合器效率约为40%。

入口挡板开度优化后，一部分节能效果被液力偶合器所消耗。

图5所示为采用变频调速方式下，风机电流的估算结果。

其中，各工况下的变频
调速传动效率均取94%。

对于变频调速方式，挡板开度优化的节能效果随机组负
荷的变化趋势与液力偶合器调速方式相同，风机的节能量进一步增大。

一二次风机
相比，调速方式对一次风机节能效果的影响要大于二次风机。

图6所示为液力偶合器传动损失与传动比的理论关系［4］，其中传动比即液力偶合器输入转速与输出转速之比，传动损失即液力偶合器消耗功率与最大输入功率之比。

由于一次风机运行中，各工况下液力偶合器传动比更接近传动损失极值区域(传动比接近0.67)，调速方式对节能效果的影响更大，并且机组负荷越低，这种影响越明显;各工况下液力偶合器传动比距传动损失极值区域较远，二次风机液力偶合器传动损失相对较小，并且机组负荷越低，调速方式对节能效果的影响越小。

离心风机的运行优化是大型循环流化床锅炉节能的重要方向，根据330 MW循环流化床机组一二次风机的入口挡板控制优化试验结果，比较优化前后的风机运行效果后得出以下结论:
(1)减小离心风机入口挡板开度会降低风机叶轮效率，主要表现为增大风机入口管道阻力使风机压头升高;
(2)出力调节方式改变后，风机的节能效果受入口风量影响最大，风量越大节能效果越明显;
(3)在风机的变速调节中，传动方式也会影响节能效果，不同负荷下的节能效果变化趋势相同;
(4)液力偶合器的传动比越接近0.67，传动损失越大。

【相关文献】
［1］朱艳丽，刘沪红.离心通风机常用调节方法及经济性比较［J］.风机技术，2011(1):63－65. ［2］魏新利.泵与风机节能技术［M］.北京:化学工业出版社，2011.
［3］刘家钰，齐春松.电厂离心风机调节方式的选择和经济性评价［J］.中国电力，1990(9):19－28.
［4］杨乃乔.液力调速的节能降耗与污染减排［J］.机电产品市场，2007(4):44－48.
［5］丁洋.热电厂锅炉风机高压变频节能技术改造的研究［D］.济南:山东大学，2012.
［6］武丽萍.中宁电厂330 MW锅炉运行调试与优化［D］.重庆:重庆大学，2006. ［7］廖鹏.循环流化床锅炉二次风机节能改造［J］.节能技术，2012(6):545－547.。