75t_h循环流化床锅炉引风机节能改造

WU Jian2heng ( Fujian Shishi Heat & Power Cogeneration Co . , L td. , Shishi 362700 , China)
在火电厂和热电厂中 ,风机作为锅炉机组的动 力 ,是消耗厂内自用电的主要设备 ,其运行效率直接 决定了发电设备的能效 。以石狮热电有限责任公司 2 台 75 t/ h 循环流化床 ( CFB) 锅炉为例 ,所配置各 种风机的电动机额定功率之和达 1244 kW ,占发电 机额定容量的 20. 73 %。这些风机的设计容量一般 较大 ,其中不少风机还在采用原始落后的节流调节 , 能源浪费严重 ;提高风机运行效率 、降低发电厂的厂 用电率 ,是当前各电厂节能工作的重要组成部分 。
关键词 :75t/ h CFB 锅炉 ;引风机 ;节流调节 ;变频技术 ;节能效果 中图分类号 : T K229. 6 文献标识码 :B 文章编号 :100527439 (2008) 0120053204
Retrof it and Economization of 75t/ h CFB Boiler ID Fans
将现有 980 r/ min 500kW 高压 电机 更 换 为 740r/ min 280 kW 低压电机
将现有 980 r/ min 500kW 高压电机 换为 740r/ min 和 980 r/ min 双速电 机
在现 有 电 动 机 和 风机 之 间 增 加 1 套液 力 调 速 离 合 器
运行实践结果表明 ,技改后的引风机运行效率 得到了显著的提高 (见表 3) ,在 4 号炉负荷为74 t/ h 时 ,引风机进口挡板开度从改造前的 32. 3 %增加到 40. 6 %(弯曲型导叶轴向导向器开度 60 %时流量接 近最大 ,再增大导向器开度流量基本不变) ,引风机 的单机效率从 32. 00 %提高到 47. 65 % ,系统的运行 效率也从 27. 55 %提高到 41. 12 % ,节电效果明显 , 并可以安全稳定连续运行 ,能满足锅炉 110 %负荷 下的各项参数要求 ,4 号炉引风机节能改造取得了 成功 。
改造方便, 投资 少 ,见效快 ,节电 效果明显
调速效率高 、可靠 性高 、投 资 省 , 节 电效果明显 ,安全 裕量大
安全裕量小 ,出现 有级调速 ,不能在 漏风率增加时可 整个调速范围内 能发 生 出 力 不 足 保证高效运行 ,需 现象 ,仍采用风门 要配 合 节 流 调 节 挡 板 节 流 调 节 。 手段调节流量 ,存 厂用 变 压 器 容 量 在节流损耗 可能不足
(2) 引风机实际运行工况点与设计的最佳工况 点相差甚远 。经测算 ,在 4 号锅炉负荷为 61. 0t/ h 时 ,引 风 机 电 流 为 17. 2 A , 引 风 机 单 机 效 率 为 23. 68 % ,远远低于设计值 。
(3) 引风机沿用落后的风门挡板节流调节 ,当 受热网负荷波动影响锅炉负荷变化时 ,只能通过风 门开度调节风量 ,造成较大的节流损失 。经测试 ,在 4 号炉负荷为 51. 3t/ h 时 ,引风机进口风门挡板开 度为 14. 7 % ,节流损失和涡流损失很大 ,能源浪费 严重 。过大的风量和风压富裕度使引风机进口风门 关得很小 ,产生较大的节流损失和涡流损失 ,造成引
约1年
单台 液 力 调 速 离 合器 、基础费用约 30 万人民币
约1年
高压变频器约 100 万元 , 开 关 柜 、电 缆等 材 料 及 安 装 费用 约 30 万 元 , 合计 130 万元
4 年左右
低压变频器约 15 万元 , 低压电机、 开关柜 、电缆等材 料及 安 装 费 用 约 15 万 元 , 合 计 30 万元 约1年
阻力 ,都从安全出发加上了一定的富余量 。同样出 于安全考虑 ,风机制造企业产品参数也会留出富余 量 。设计院按照指标做出设计方案后 ,为了保障可 靠运行 ,会再次增加一定的余量 。这样一来 ,在设备 设计 、选型 、制造的每一个环节秉承“宜大不宜小”原 则 ,使得送风余量逐层增加 ,导致 CFB 锅炉风机的 风量和风压富裕度达到 20 %～40 % ,风机运行经常 出现“大马拉小车”的欠载现象 。据测试计算 ,4 号 炉负荷 为 74. 2 t/ h 时 , 引 风 机 系 统 运 行 效 率 为
高压 变 频 器 技 术 有待提高 ,实际应 用存 在 一 些 隐 患 和问题 ;所产生的 谐波 可 能 导 致 保 护误 动 和 计 量 偏 差过大
低压 变 频 调 速 应 用广泛 、技术成熟 且效果非常显著 。 但无 法 保 证 风 机 在高 效 工 况 下 长 期运行
仅需要更换机壳 、 除改造电机外 ,其
在高 压 电 机 前 并 联一 套 高 压 变 频 器 、开 关 等 , 正 常 运行 时 采 用 变 频 调节
将 500kW 高压电 机更换为 280 kW 低压电机 ,增设一 套低压变频器 、开 关等
准确 计 算 管 网 阻 力 ,设计高效节能 型风机 ,避免了选 用风 机 厂 定 型 产 品出 现 的 不 合 理 匹配状况 仍采 用 风 门 挡 板 调节 ,存在节流损 失
风机系统的运行效率严重偏低 ,引风机电耗偏高 。
2 75 t/ h CFB 锅炉引风机本体节能改造
2. 1 引风机本体节能改造方案的确定 为了减少引风机能源的浪费 ,石狮热电公司成
立了节能改造项目小组 。根据引风机的测试数据以 及实际情况 ,各种待选的节能改造方案综合比较分 析 ,见表 2 。
从表 2 可以看出 ,方案五的投入产出比最低 ,回 收期也最长 ,改造难度最大 ;方案二的投入产出比最 高 ,回收期也最短 ,但可能出现因系统漏风增加或煤 质变差等因素造成的风机出力不足 ,导致锅炉无法 额定负荷运行 ;方案三 、方案四和方案六的投入产出
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吴剑恒 :75t/ h 循环流化床锅炉引风机节能改造
27. 55 %。而在中 、低负荷阶段 ,引风机系统运行效率 则更低 。
叶轮 和 轴 向 导 向 它部件均不改动 ,
器 ,保留高压电机 原电 机 基 础 无 需
和联轴器
较大改动
可以 根 据 现 有 风 机情况 ,选购配套 电机 ,增加相应控 制措施
现场空间有限 ,需 要打 掉 现 有 电 机 基础重新浇注 ,所 需时间长
技术含量高 、难度 大 ,现场布置高压 开关柜 、变频器有 一定困难
无级调速 ,调速范 围大 ,节能效果显 著;工作平稳 ,便 于控制, 隔离振 动 ,起动电流小
初投资大 ,所需安 装空间大 ,并且系 统复杂 、调节延迟 时间较长 、调速精 度不高 、调速效率 低 、损耗大
调速效率高 、范围宽 、调整特性曲线平 滑 ,可以实现连续平稳的调速 ,节能效 果非常显著 ,电机可以软起动 ,延长使 用寿命 、降低维修费 。必要时变频装置 可以退出运行改用节流调节
1 引风机运行效率低的主要原因
石狮热电有限责任公司的 2 台 75 t/ h 循环流 化 床锅炉 (3号4号炉) 所配置的A YX75 - 1A №22D 型引 风 机 , 额 定 风 量 166 867 m3 / h , 额 定 风 压 6 272 Pa ,转速 980 r/ min ,风机配套的 YKK500 - 6 型 10 kV 电 动 机 的 额 定 功 率 500 kW , 额 定 电 流 36. 4 A 。该引风机虽已选用高效离心风机 (设计效 率为 81. 1 %) ,但实际运行效率并不高 (见表 1) ,分 析发现 ,其原因主要有以下几个方面 。
(1) 风机的风量和风压富余度过大 。通常 ,锅 炉厂给出的产品锅炉最大蒸发量所需的流量和系统
表 1 4 号炉引风机改造前试验情况
项目 锅炉负荷/ (t ·h - 1)
引风机电流/ A 引风机功率/ kW 进口风门开度/ % 风量/ ( m3 ·h - 1)
全风压/ Pa 引风机运行效率/ % 引风机单机效率/ % 平均吨汽耗电量/ kW ·h
第 29 卷第 1 期 2008 年 2 月
能源技术 EN ER GY T EC HNOL O GY
Vol. 29 No . 1 Feb. 2008
成果与经验
75t/ h 循环流化床锅炉引风机节能改造
吴剑恒 (福建省石狮热电有限责任公司 ,石狮 362700)
摘 要 :分析了石狮热电有限责任公司 75t/ h 循环流化床 ( CFB) 锅炉引风机运行效率较低的 主要原因 ,在这个基础上通过热态试验取得了不同锅炉负荷下的风机参数及烟道阻力参数 ,并根据 这些参数量体定做了与锅炉运行状况相匹配的高效节能型风机 ,同时采用低压变频技术改造提高 引风机的调节性能与低负荷下的风机效率 ,风机节能改造项目达到了预期的节能效果 ,并在石狮热 电有限责任公司得到了推广应用 ,获得了良好的经济效益和社会效益 。
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吴剑恒 :75t/ h 循环流化床锅炉引风机节能改造
比和回收期相近 ,但是通过有级调速或无级调速在 一定程度上降低风量和风压富裕度 ,均存在厂用变 压器容量可能不足的问题 。方案一通过现场试验 , 准确计出管网阻力 ,量身定做与锅炉运行状况相匹 配的高效节能型风机 ,可以大幅度提高风机运行效 率 ,投入产出比和回收期较好 ,实施效果有保证 ,不 过采用风门挡板的调节方法仍然存在节流损失 ,但 对6 个改造方案进行技术经济分析比较后还是决定 先采用这种更换风机为高效节能型风机的方案 。 2. 2 量身定做高效节能型风机
表 2 节能改造方案比较分析
项目
方案一 :更换高效 方案二 :更换低转 方案三 :更换为双 方案四 :采用液力 方案五 :采用高压 方案六 :采用低压
节能型引风机
速低压电机
速电机调节
调速离合器调节 变频器调节
变频器调节
内容 优点 缺点 改造难度
通过 现 场 试 验 及 设计计算 ,量身定 做高 效 节 能 型 风 机 ,大幅度提高风 机运行效率
2003 年 1 月对 4 号炉引风机实施技术改造 ,更 换了风机的叶轮 、风壳和进出口烟道 ,叶轮直径由 2. 2 m 缩至 1. 8 m ,保留和利用原来的电动机和联 轴器 ,同时还采用弯曲型导叶轴向导向器取代原直 板型风门挡板 ,将挡板节流损失降至最低 。由于采 用新设计叶轮及导向器 ,将风机的风量和风压富余 度降低到最合理范围内 ,并降百度文库了烟道阻力 ,可以确 保风机始终在高效率工况下工作 。 2. 3 风机本体改造效果及推广应用
项目小组对 75 t/ h 循环流化床锅炉引风机进 行了热态试验 ,把测试得到的不同锅炉负荷下风机 运行参数及其烟道阻力作为方案经济性评价和技术 改进的依据 。
考虑到锅炉可能在 110 %额定负荷运行 ,根据 测试结果计算引风机改型参数 ,引风机的最佳风压 为 3630 Pa ,最佳风量为 141 861 m3 / h 。为此 ,项目 小组根据这些参数量身定做了一套与锅炉运行状况 相匹配的高效节能型风机 ,这样可以不受已有风机 产品参数的制约 ,避免再次出现不合理匹配状况 。
工况 1 74. 2 18. 7 286. 2 32. 3 107915 2844. 2 27. 55 32. 00 3. 86
工况 2 61. 0 17. 2 262. 8 25. 0 96430 2142. 0 18. 15 23. 68 4. 31
工况 3 51. 3 15. 1 230. 7 14. 7 80168 1874. 2 14. 05 19. 75 4. 50
安装 方 便 厂 用 变 压器 容 量 可 能 不 足
改造费用 回收期
单台风机测试 、设 计及 本 体 费 用 约 12 万 元 , 安 装 调 试费 3 万元 ,合计 15 万元
约 6 个月
单台 电 机 成 本 大 约 6 万人民币 ,安 装费用约 1 万元 , 合计 7 万元
约 3 个月
单台 双 速 高 压 电 机成本大约在 30 万人民币