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

關(guān)鍵詞：一次風(fēng)機(jī)；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(jiǎn)稱(chēng)“公司”）一期工程1×17MW背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組+1×19.1MW新型背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，同時(shí)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(jì)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(wú)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(jī)廠生產(chǎn)的一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)各一臺(tái)；其中引風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)方式采用變頻器調(diào)節(jié)，一次風(fēng)機(jī)采用入口擋板調(diào)節(jié)。

公司一期工程是熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)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(yùn)行。#1、2鍋爐自投運(yùn)以來(lái)，存在著風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率偏低，單耗偏大，造成廠用電率偏高的問(wèn)題。

因此，在保證安全生產(chǎn)的情況下，公司為了降低鍋爐運(yùn)行廠用電，提高全廠經(jīng)濟(jì)效益，決定對(duì)鍋爐一、二次風(fēng)機(jī)等輔機(jī)進(jìn)行改造。鑒于二次風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)已經(jīng)采用變頻器調(diào)節(jié)，本次只對(duì)一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。

2  一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況

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

原來(lái)設(shè)計(jì)的一次風(fēng)機(jī)設(shè)備技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 一次風(fēng)機(jī)技術(shù)參數(shù)簡(jiǎn)表

2.2  正常運(yùn)行工況下，白天與晚上熱負(fù)荷變化較大，一次風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度變化范圍40~52.4%，當(dāng)開(kāi)度達(dá)52.4%時(shí)鍋爐已達(dá)到滿負(fù)荷，運(yùn)行參數(shù)詳見(jiàn)表2。 

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

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

2.3  這充分說(shuō)明實(shí)際運(yùn)行中，一次風(fēng)管實(shí)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(jī)所能產(chǎn)生的風(fēng)壓比實(shí)際管網(wǎng)總阻力大的很多，為此只能把調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)的很小（實(shí)際開(kāi)度不到一半），鍋爐就能達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行要求，而調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度不到一半的嚴(yán)重后果是風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率大大的降低，和調(diào)節(jié)門(mén)接近全開(kāi)時(shí)對(duì)比，風(fēng)機(jī)效率至少降低 20%以上（由于調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度很小，調(diào)節(jié)門(mén)的阻力很大，調(diào)節(jié)門(mén)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(jī)運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)表

3.1 方案一：風(fēng)機(jī)葉輪葉片切割改造

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

3.2 方案二：葉輪及電機(jī)不變，增加一套電磁耦合器或變頻器

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

經(jīng)分析此方案改造費(fèi)用高、難度大，大約需要費(fèi)用35萬(wàn)元；由于邦普等用熱需求大項(xiàng)目的進(jìn)駐工業(yè)園區(qū)，供熱負(fù)荷有存在大幅增長(zhǎng)可能性，公司面臨擴(kuò)容改造或運(yùn)行方式調(diào)整的不確定性。在此形式下不適宜對(duì)一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造。

3.3 方案對(duì)比分析

根據(jù)目前實(shí)際運(yùn)行情況和一次風(fēng)機(jī)性能曲線，按照風(fēng)機(jī)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(duì)一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行校核計(jì)算：

切割量占比：（2.04-1.84）/2.04=0.098=9.8%，按相似理論進(jìn)行計(jì)算，風(fēng)機(jī)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(jī)是鍋爐重要輔機(jī)，直接影響鍋爐的正常運(yùn)行，因此，取葉輪切割量為10%，即切割量為100-110 mm。

經(jīng)計(jì)算葉輪切割后最大風(fēng)量：q’= q* D’/D=7.79*1.84/2.04=6.91萬(wàn)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(yùn)行的要求，可以達(dá)到一定的節(jié)能效果，切割后一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行運(yùn)行曲線如圖1，故選擇方案一。

圖1 一次風(fēng)機(jī)葉輪切割前、后性能曲線

4  方案實(shí)施

根據(jù)公司現(xiàn)在實(shí)際情況和今后發(fā)展方面考慮，并通過(guò)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員和風(fēng)機(jī)廠家的多次測(cè)算和探討，最后決定采取切割葉輪方案對(duì)我廠一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，同時(shí)在保證安全的情況下，采取分幾次對(duì)一次風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行切割。

根據(jù)公司現(xiàn)在實(shí)際情況和今后發(fā)展方面考慮，并通過(guò)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員和風(fēng)機(jī)廠家的多次測(cè)算和探討，最后決定采取切割葉輪方案對(duì)我廠一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，同時(shí)在保證安全的情況下，采取分幾次對(duì)一次風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)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(jī)首次進(jìn)行葉輪葉片切除50mm的改造，經(jīng)過(guò)動(dòng)、靜態(tài)平衡試驗(yàn)后于9月29日正式投入運(yùn)行。2018年12月6日再次切割55mm。通過(guò)技改前后對(duì)比，發(fā)現(xiàn)：技改前產(chǎn)生噸汽耗一、二次風(fēng)機(jī)電量為5.10kWh；而技改后一、二次風(fēng)機(jī)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(jì)算，一年可節(jié)約電量約82萬(wàn)kWh（具體參數(shù)見(jiàn)表3）；

在2018年10月份對(duì)#2爐一次風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行切割100mm的改造，投運(yùn)后對(duì)比發(fā)現(xiàn)：技改前產(chǎn)生噸汽耗一、二次風(fēng)機(jī)電量為5.09kWh；而技改后一、二次風(fēng)機(jī)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(jì)算，一年可節(jié)約電量約87.6萬(wàn)kWh（具體參數(shù)見(jiàn)表4）。

表3 #1爐一次風(fēng)機(jī)技改前后對(duì)比表

表4 #2爐一次風(fēng)機(jī)技改前后對(duì)比表

5  結(jié)束語(yǔ) 

5.1  本次1#及2#爐一次風(fēng)機(jī)的改造，操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用省，只需要本單位技術(shù)人員出方案，檢修人員現(xiàn)場(chǎng)切割即可完成。風(fēng)機(jī)改造后運(yùn)行表明，葉輪切割后可滿足運(yùn)行要求，每臺(tái)風(fēng)機(jī)年節(jié)約85萬(wàn)千瓦時(shí)的電量，經(jīng)濟(jì)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(jī)的運(yùn)行效率仍然偏低；同時(shí)葉輪直徑切割后，鍋爐最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)一次風(fēng)機(jī)余量?jī)H10%，異常情況迅速提風(fēng)降床溫能力偏弱。因此，為了進(jìn)一步節(jié)能降耗，建議該公司對(duì)一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造。

參考文獻(xiàn)：

[1] 毛正孝 編著   《泵與風(fēng)機(jī)》    中國(guó)電力出版社

[2] 鞍山華冠風(fēng)機(jī)廠  龍安熱電一次風(fēng)機(jī)使用說(shuō)明書(shū)

[3] HX150/13.7-Ⅱ1 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)