摘  要：龍安熱電1#及2#鍋爐一次風(fēng)機流量采用入口風(fēng)門調(diào)節(jié)，所配備的電機功率偏大,風(fēng)機效率低，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象。本文結(jié)合風(fēng)機實際運行工況，有針對性地提出風(fēng)機的葉輪技改方案，已取得了一定節(jié)能效果，供今后同類型電廠運行調(diào)整參考借鑒。

關(guān)鍵詞：一次風(fēng)機；葉輪切割；節(jié)能改造

1  概況

福建省福能龍安熱電有限公司（以下簡稱“公司”）一期工程1×17MW背壓式汽輪發(fā)電機組+1×19.1MW新型背壓式汽輪發(fā)電機組，同時設(shè)有煙氣脫硝系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)及脫硫系統(tǒng)。鍋爐為華西鍋爐廠設(shè)計的制造的HX150/13.7-Ⅱ1型、高溫超高壓、自然循環(huán)、固態(tài)排渣、單汽包、無中間再熱循環(huán)流化床（CFB）鍋爐。其中#1、2鍋爐配備鞍山華冠風(fēng)機廠生產(chǎn)的一次風(fēng)機、二次風(fēng)機、引風(fēng)機各一臺；其中引風(fēng)機和二次風(fēng)機調(diào)節(jié)方式采用變頻器調(diào)節(jié)，一次風(fēng)機采用入口擋板調(diào)節(jié)。

公司一期工程是熱電聯(lián)產(chǎn)項目，大部分熱用戶是合成革廠家，晝夜熱負(fù)荷變化較大，尤其是夜間供熱負(fù)荷較低，鍋爐降至60-70%額定負(fù)荷運行。#1、2鍋爐自投運以來，存在著風(fēng)機運行效率偏低，單耗偏大，造成廠用電率偏高的問題。

因此，在保證安全生產(chǎn)的情況下，公司為了降低鍋爐運行廠用電，提高全廠經(jīng)濟效益，決定對鍋爐一、二次風(fēng)機等輔機進行改造。鑒于二次風(fēng)機和引風(fēng)機已經(jīng)采用變頻器調(diào)節(jié)，本次只對一次風(fēng)機進行改造。

2  一次風(fēng)機運行狀況

2.1  該公司一次風(fēng)機為鞍山華冠風(fēng)機制造有限公司提供的型號為AGX130-1B№20F的離心式風(fēng)機。

原來設(shè)計的一次風(fēng)機設(shè)備技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 一次風(fēng)機技術(shù)參數(shù)簡表

2.2  正常運行工況下，白天與晚上熱負(fù)荷變化較大，一次風(fēng)機入口調(diào)節(jié)門開度變化范圍40~52.4%，當(dāng)開度達52.4%時鍋爐已達到滿負(fù)荷，運行參數(shù)詳見表2。 

早上7：00-19：00：一次風(fēng)機入口擋板開度52.4%，一次風(fēng)量4.77萬Nm³/h、風(fēng)壓11.8kPa，風(fēng)機效率36.14%；

夜間19：00-7：00：一次風(fēng)機入口擋板開度40.2%，一次風(fēng)量4.14萬Nm³/h、風(fēng)壓8.94kPa，風(fēng)機效率23.78%；

2.3  這充分說明實際運行中，一次風(fēng)管實際總阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于給定的風(fēng)壓 20080Pa（即給定風(fēng)壓太大了），由于按 20084Pa 選定的風(fēng)機所能產(chǎn)生的風(fēng)壓比實際管網(wǎng)總阻力大的很多，為此只能把調(diào)節(jié)門開的很小（實際開度不到一半），鍋爐就能達到滿負(fù)荷運行要求，而調(diào)節(jié)門開度不到一半的嚴(yán)重后果是風(fēng)機運行效率大大的降低，和調(diào)節(jié)門接近全開時對比，風(fēng)機效率至少降低 20%以上（由于調(diào)節(jié)門開度很小，調(diào)節(jié)門的阻力很大，調(diào)節(jié)門阻力大約增大 3000Pa 左右，從而為克服此阻力消耗很大一部分電能）。

表2 一次風(fēng)機運行情況統(tǒng)計表

3.1 方案一：風(fēng)機葉輪葉片切割改造

把原有風(fēng)機葉輪葉片分批次割掉 100mm，使原有20F 風(fēng)機切完后變?yōu)?8.4F，按照葉輪切割理論，對葉輪進行切割，此方案改造費用約0.5萬，難度較小，施工周期短。

3.2 方案二：葉輪及電機不變，增加一套電磁耦合器或變頻器

一次風(fēng)機葉輪及電機不變，增加一套永磁調(diào)速器或變頻器，一次風(fēng)機入口風(fēng)門調(diào)節(jié)變?yōu)樽冾l調(diào)節(jié)。

經(jīng)分析此方案改造費用高、難度大，大約需要費用35萬元；由于邦普等用熱需求大項目的進駐工業(yè)園區(qū)，供熱負(fù)荷有存在大幅增長可能性，公司面臨擴容改造或運行方式調(diào)整的不確定性。在此形式下不適宜對一次風(fēng)機進行調(diào)速改造。

3.3 方案對比分析

根據(jù)目前實際運行情況和一次風(fēng)機性能曲線，按照風(fēng)機葉輪直徑與風(fēng)壓的二次方成正比，與風(fēng)量成正比的理論對一次風(fēng)機進行校核計算：

切割量占比：（2.04-1.84）/2.04=0.098=9.8%，按相似理論進行計算，風(fēng)機最大葉輪切割量為150mm（理論允許切割量為7%～15%），考慮到一次風(fēng)機是鍋爐重要輔機，直接影響鍋爐的正常運行，因此，取葉輪切割量為10%，即切割量為100-110 mm。

經(jīng)計算葉輪切割后最大風(fēng)量：q’= q* D’/D=7.79*1.84/2.04=6.91萬Nm³/h：

葉輪切割后最大風(fēng)壓：H’=H*(D’/D)²=20.08*(1.84/2.04)²=16.34kPa

因此，可以確認(rèn)葉輪切割后可以滿足現(xiàn)有運行的要求，可以達到一定的節(jié)能效果，切割后一次風(fēng)機運行運行曲線如圖1，故選擇方案一。

圖1 一次風(fēng)機葉輪切割前、后性能曲線

4  方案實施

根據(jù)公司現(xiàn)在實際情況和今后發(fā)展方面考慮，并通過專業(yè)技術(shù)人員和風(fēng)機廠家的多次測算和探討，最后決定采取切割葉輪方案對我廠一次風(fēng)機進行節(jié)能改造，同時在保證安全的情況下，采取分幾次對一次風(fēng)機葉輪進行切割。

根據(jù)公司現(xiàn)在實際情況和今后發(fā)展方面考慮，并通過專業(yè)技術(shù)人員和風(fēng)機廠家的多次測算和探討，最后決定采取切割葉輪方案對我廠一次風(fēng)機進行節(jié)能改造，同時在保證安全的情況下，采取分幾次對一次風(fēng)機葉輪進行切割。

在2018年9月25日至9月27 日期間，公司#1爐一次風(fēng)機首次進行葉輪葉片切除50mm的改造，經(jīng)過動、靜態(tài)平衡試驗后于9月29日正式投入運行。2018年12月6日再次切割55mm。通過技改前后對比，發(fā)現(xiàn)：技改前產(chǎn)生噸汽耗一、二次風(fēng)機電量為5.10kWh；而技改后一、二次風(fēng)機的噸汽電耗為4.13kWh，噸汽電耗下降0.97kWh。按照2018年#1鍋爐總產(chǎn)汽量為844719噸計算，一年可節(jié)約電量約82萬kWh（具體參數(shù)見表3）；

在2018年10月份對#2爐一次風(fēng)機葉輪進行切割100mm的改造，投運后對比發(fā)現(xiàn)：技改前產(chǎn)生噸汽耗一、二次風(fēng)機電量為5.09kWh；而技改后一、二次風(fēng)機的噸汽電耗為4.07kWh，噸汽電耗下降1.02kWh。按照2018年#2鍋爐總產(chǎn)汽量為860896噸計算，一年可節(jié)約電量約87.6萬kWh（具體參數(shù)見表4）。

表3 #1爐一次風(fēng)機技改前后對比表

表4 #2爐一次風(fēng)機技改前后對比表

5  結(jié)束語 

5.1  本次1#及2#爐一次風(fēng)機的改造，操作簡單，費用省，只需要本單位技術(shù)人員出方案，檢修人員現(xiàn)場切割即可完成。風(fēng)機改造后運行表明，葉輪切割后可滿足運行要求，每臺風(fēng)機年節(jié)約85萬千瓦時的電量，經(jīng)濟效益明顯。

5.2  由于夜間的供熱負(fù)荷變化大，夜間一次風(fēng)機的運行效率仍然偏低；同時葉輪直徑切割后，鍋爐最大負(fù)荷運行時一次風(fēng)機余量僅10%，異常情況迅速提風(fēng)降床溫能力偏弱。因此，為了進一步節(jié)能降耗，建議該公司對一次風(fēng)機進行調(diào)速改造。

參考文獻：

[1] 毛正孝 編著   《泵與風(fēng)機》    中國電力出版社

[2] 鞍山華冠風(fēng)機廠  龍安熱電一次風(fēng)機使用說明書

[3] HX150/13.7-Ⅱ1 設(shè)計說明書