410t/h循环流化床锅炉引风机节能改造

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410t/h循环流化床锅炉引风机节能改造

2013-01-07 11:53:05 点击数：

摘要：介绍了镇海炼化分公司原化工部（现为公用工程部）Ⅲ电站3#CFB锅炉引风机的改造。通过计算分析，说明风机增设液力耦合器后节能效果显著，为今后锅炉风机的节能改造提供了理论依据和实践经验。
关键词：CFB；液力耦合器；风机；节能

中图分类号：TH43 文献标志码：B
Energy Saving Reconstruction of 410t/h Circulating Fluidized Bed Boiler Induced Draft Fan
Abstract: This paper has introduced the energy saving reconstruction of III power station 3#CFB boiler induced draft fan in former Ministry of Chemical Industry(now the Ministry of Public Works ), Chennai Refining and Chemical Branch. Based on calculation and analysis, the energy-saving effect is obvious by adding hydraulic coupling, which provides theoretical basis and practical experience for future energy-saving of boiler fan.
Key words: CFB; hydraulic coupling; fan; energy-saving
0   引言
　　Ⅲ电站两台410t/h循环流化床锅炉，是引进美国FOSTERWHEELER技术的紧凑型CFB锅炉。2003年整套CFB锅炉投运正常，配套的引风机由豪顿华公司制造，高压电机通过弹性联轴器带动风机旋转。引风机提供CFB锅炉的炉膛负压，并将锅炉燃料燃烧后的烟气排入烟囱。
       Ⅲ电站锅炉原设计为适应不同燃料的燃烧工况，三大风机配置偏大。锅炉实际运行过程中，由于原设计选型和实际运行的差异，引风机存在风机进口挡板节流的问题，在正常负荷情况下，引风机的进口风门开度很小，造成很大的节流损失。
2   改造前引风机运行实况
　　引风机为定速离心风机，由于机组实际运行工况与设计工况的差异，设计值与实际运行值之间往往相差较大。一般风机设计选型中，风量的设计富裕量为1.15～1.3,风压富裕量为1.2～1.5，电机功率富裕量为1.15～1.3^[1-2] ，这样，即使风机设计效率很高，但由于设计裕度较大和调节方式不合理，也会导致机组实际运行效率较低，本引风机的实际运行效率只有40%左右。常年实际运行负荷仅为额定负荷的50%～70%。引风机实际运行情况如下：
      引风机电压：10kV，电机功率：2 000kW，进口挡板开度：30%。
　　由于风机进口挡板调节是通过挡板开度来改变风机性能的，节流损失很大，浪费能源。百叶窗式的进口挡板调节精度较低，往往开度变化一点点，风量变化较大，不利于锅炉的运行。
　　风机节能技术中应用较多的是变转速调节，变转速调节主要为变频和液力耦合技术，经过调研，高压变频不可靠，而且寿命周期短。液力耦合技术可以实现风机转速的无级调速，利用离心风机的轴功率与其转速的立方成正比原理，可以降低风机能耗，因而节能效果显著。而且使用液力耦合器可以方便、精确地实现自动控制^[3] 。
3 引风机调速节能改造
　　液力耦合器是一种不依赖机械连接的柔性传动，有以下优点^[4] ：
　　1）液力耦合器可起离合器的作用，因而可以实现电机的空载启动，降低启动电流及大启动电流的持续时间，显著改善电机的启动性能。
　　2）使电机与风机隔离开来，减少风机扭矩冲击对电机的影响，并可实现过载保护。
　　3）一般可以达到4:1，最大可以达到5:1范围内的无级调速，并可实现精确的自动控制。
　　4）在大功率应用场合，与同功率的变频调速装置相比价格低。
　　5）技术成熟可靠，使用寿命长。
　　对引风机进行节能改造的具体做法是在电机和风机之间加装液力耦合器，将风机电动机基础向后扩大、电动后移，电机的功率通过液力耦合器的调节转速输出传递给风机，带动风机做功。所有的控制、测量、设备运行信号进DCS系统。液力耦合器设置独立的油冷器。
　　当液力耦合器出现故障时，控制系统能够完成无扰动切换到挡板控制，把锅炉运行的风险降到最低，控制系统设置两套完全独立的控制回路控制挡板和液力耦合器的开度，并且液力耦合器设置手动功能，特殊情况下可以实现手动无扰动操作，具有较高运行操作灵活性。
      引风机液力耦合器为德国福伊特进口配置，采用内置式油泵，另外配外置式油冷器，具体参数见表1。

表1 液力耦合器参数表

型号（德国福伊特公司）	1150 SVNLs 21-18,5.1
勺管行程 /mm	307
轴功率 /kW	1724
输入转速 /(r/min)	990
液力耦合器最高输出转速 /(r/min)	969
最高输出转速 /(r/min)	971
调速范围	下调 4 ： 1
工作油额定流量 /(l/min)	450
耦合器调节精度 /%	≤0.5

　　引风机改造后风机流程图如下：

图1 改造后风机流程图

4 风机改造后节能计算
　　引风机通过增加液力耦合器后，运行十分稳定，电机功率下降明显，同时也相应增加了油泵的电机，及循环冷却水能量的消耗。
　　引风机为内置油泵，所以改造后节能效果主要表现在风机电机电流变化上面，参考DCS附图。具体数据如下：

	风机电流／A	风机转速／(r/min）	挡板开度/%）
改造前	99	1470	30
改造后	77	680	100

　　 1 ）改造前每小时能耗Wy　

　　Wy = ３^１/2电压×电流 cosψ =1.732 × 10kV × 99A × 0.84=1440.3 （ kW ）

　　 2 ）改造后每小时耗能（ Wz ）：

　　引风机电机功率（ W’y ）：

　　W’y =1.732 × 10kV×77A × 0.84=1120.3 (kW)

　　循环水损失（ Wx ）：约为 15kW

　　改造后引风机综合能耗为：

　　Wz= W’y+ Wx=1120.3+15=1135.3 (kW)

　　3 ）引风机节能效果（按照年运行 8400 小时计算）

　　每小时节能： Wy-Wz=1440.3-1135.3 =305 (kW)

　　年节省电量为： 305 × 8400=2562000(kW · h)

　　按实时工厂用电价为0.6元/kW·h计算，年节省厂用电费用：
　　　　2 562 000×0.6=153.72万元
5　结论
　　Ⅲ电站引风机增设了液力耦合器后，有如下节能效果：
　　1）运行中进口挡板全开，消除了严重的节流损失；
　　2）实现了自动、遥控调节转速来调节风量，实现了变转速调节，转速低于原额定转速，在同等风量（压）下，实际功率按照平方比关系，得到了大幅度下降^[5] ；
　　3）由于采取了上述两个措施，风机运行电流有了大幅度下降，在相同负荷和风量的情况下，引风机电流下降22A左右；
　　4）通过引风机的节能改造，使Ⅲ电站的能耗指标有了进一步的降低，提高了热电性能指标。
　　3#CFB锅炉的引风机增设液力耦合器改造后，风机的电流与改造前相比明显下降，通过计算可以看出节能效果显著。引风机改造后实际节省近150万，大于投资成本；因此，很有价值推广到一次风机及4#炉相应风机上。

参考文献

[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] 刘家钰.我国电站风机节能的途径探讨[J].风机技术，2007（3）：50-55.
[3] 杨乃乔.液力耦合器应用于风机的节能减排效果[J].风机技术，2010（6）：53-55.
[4] 杨乃乔，姜丽英.液力调速与节能[M].国防工业出版社，2000.
[5] 宓洪武，李智娟，许凤玲，等.浅谈火力发电厂风机节能改造[J].风机技术，2010（2）：53-56.

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