300t/h循環(huán)流化床鍋爐引風(fēng)機(jī)改造

信息來源：發(fā)布時(shí)間：2020-09-28閱讀：566

摘要：介紹了鎮(zhèn)海煉化分公司原化工部（現(xiàn)為公用工程部）Ⅲ電站3#CFB鍋爐引風(fēng)機(jī)的改造。通過計(jì)算分析，說明風(fēng)機(jī)增設(shè)液力耦合器后節(jié)能效果顯著，為今后鍋爐風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造提供了理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：CFB；液力耦合器；風(fēng)機(jī)；節(jié)能

引言
　?、箅娬緝膳_(tái)410t/h循環(huán)流化床鍋爐，是引進(jìn)美國FOSTERWHEELER技術(shù)的緊湊型CFB鍋爐。2003年整套CFB鍋爐投運(yùn)正常，配套的引風(fēng)機(jī)由豪頓華公司制造，高壓電機(jī)通過彈性聯(lián)軸器帶動(dòng)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。引風(fēng)機(jī)提供CFB鍋爐的爐膛負(fù)壓，并將鍋爐燃料燃燒后的煙氣排入煙囪。
Ⅲ電站鍋爐原設(shè)計(jì)為適應(yīng)不同燃料的燃燒工況，三大風(fēng)機(jī)配置偏大。鍋爐實(shí)際運(yùn)行過程中，由于原設(shè)計(jì)選型和實(shí)際運(yùn)行的差異，引風(fēng)機(jī)存在風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板節(jié)流的問題，在正常負(fù)荷情況下，引風(fēng)機(jī)的進(jìn)口風(fēng)門開度很小，造成很大的節(jié)流損失。
2 改造前引風(fēng)機(jī)運(yùn)行實(shí)況
　　引風(fēng)機(jī)為定速離心風(fēng)機(jī)，由于機(jī)組實(shí)際運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況的差異，設(shè)計(jì)值與實(shí)際運(yùn)行值之間往往相差較大。一般風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)選型中，風(fēng)量的設(shè)計(jì)富裕量為1.15～1.3,風(fēng)壓富裕量為1.2～1.5，電機(jī)功率富裕量為1.15～1.3^[1-2] ，這樣，即使風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)效率很高，但由于設(shè)計(jì)裕度較大和調(diào)節(jié)方式不合理，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)組實(shí)際運(yùn)行效率較低，本引風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效率只有40%左右。常年實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷僅為額定負(fù)荷的50%～70%。引風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況如下：
引風(fēng)機(jī)電壓：10kV，電機(jī)功率：2 000kW，進(jìn)口擋板開度：30%。
　　由于風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板調(diào)節(jié)是通過擋板開度來改變風(fēng)機(jī)性能的，節(jié)流損失很大，浪費(fèi)能源。百葉窗式的進(jìn)口擋板調(diào)節(jié)精度較低，往往開度變化一點(diǎn)點(diǎn)，風(fēng)量變化較大，不利于鍋爐的運(yùn)行。
　　風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)中應(yīng)用較多的是變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)主要為變頻和液力耦合技術(shù)，經(jīng)過調(diào)研，高壓變頻不可靠，而且壽命周期短。液力耦合技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的無級(jí)調(diào)速，利用離心風(fēng)機(jī)的軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比原理，可以降低風(fēng)機(jī)能耗，因而節(jié)能效果顯著。而且使用液力耦合器可以方便、精確地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制^[3] 。
3 引風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能改造
　　液力耦合器是一種不依賴機(jī)械連接的柔性傳動(dòng)，有以下優(yōu)點(diǎn)^[4] ：
　　1）液力耦合器可起離合器的作用，因而可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的空載啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流及大啟動(dòng)電流的持續(xù)時(shí)間，顯著改善電機(jī)的啟動(dòng)性能。
　　2）使電機(jī)與風(fēng)機(jī)隔離開來，減少風(fēng)機(jī)扭矩沖擊對(duì)電機(jī)的影響，并可實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。
　　3）一般可以達(dá)到4:1，最大可以達(dá)到5:1范圍內(nèi)的無級(jí)調(diào)速，并可實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)控制。
　　4）在大功率應(yīng)用場(chǎng)合，與同功率的變頻調(diào)速裝置相比價(jià)格低。
　　5）技術(shù)成熟可靠，使用壽命長(zhǎng)。
　　對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造的具體做法是在電機(jī)和風(fēng)機(jī)之間加裝液力耦合器，將風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)向后擴(kuò)大、電動(dòng)后移，電機(jī)的功率通過液力耦合器的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速輸出傳遞給風(fēng)機(jī)，帶動(dòng)風(fēng)機(jī)做功。所有的控制、測(cè)量、設(shè)備運(yùn)行信號(hào)進(jìn)DCS系統(tǒng)。液力耦合器設(shè)置獨(dú)立的油冷器。
　　當(dāng)液力耦合器出現(xiàn)故障時(shí)，控制系統(tǒng)能夠完成無擾動(dòng)切換到擋板控制，把鍋爐運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，控制系統(tǒng)設(shè)置兩套完全獨(dú)立的控制回路控制擋板和液力耦合器的開度，并且液力耦合器設(shè)置手動(dòng)功能，特殊情況下可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)無擾動(dòng)操作，具有較高運(yùn)行操作靈活性。
引風(fēng)機(jī)液力耦合器為德國福伊特進(jìn)口配置，采用內(nèi)置式油泵，另外配外置式油冷器，具體參數(shù)見表1。

表1 液力耦合器參數(shù)表

型號(hào) （德國福伊特公司）	1150 SVNLs 21-18,5.1
勺管行程 /mm	307
軸功率 /kW	1724
輸入轉(zhuǎn)速 /(r/min)	990
液力耦合器最高輸出轉(zhuǎn)速 /(r/min)	969
最高輸出轉(zhuǎn)速 /(r/min)	971
調(diào)速范圍	下調(diào) 4 ： 1
工作油額定流量 /(l/min)	450
耦合器調(diào)節(jié)精度 /%	≤0.5

4 風(fēng)機(jī)改造后節(jié)能計(jì)算
　　引風(fēng)機(jī)通過增加液力耦合器后，運(yùn)行十分穩(wěn)定，電機(jī)功率下降明顯，同時(shí)也相應(yīng)增加了油泵的電機(jī)，及循環(huán)冷卻水能量的消耗。
　　引風(fēng)機(jī)為內(nèi)置油泵，所以改造后節(jié)能效果主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)電機(jī)電流變化上面，參考DCS附圖。具體數(shù)據(jù)如下：

	風(fēng)機(jī)電流／A	風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速／(r/min）	擋板開度/%）
改造前	99	1470	30
改造后	77	680	100

　　 1 ）改造前每小時(shí)能耗Wy　

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

　　 2 ）改造后每小時(shí)耗能（ Wz ）：

　　引風(fēng)機(jī)電機(jī)功率（ W’y ）：

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

　　循環(huán)水損失（ Wx ）：約為 15kW

　　改造后引風(fēng)機(jī)綜合能耗為：

　　Wz= W’y+ Wx=1120.3+15=1135.3 (kW)

　　3 ）引風(fēng)機(jī)節(jié)能效果（按照年運(yùn)行 8400 小時(shí)計(jì)算）

　　每小時(shí)節(jié)能： Wy-Wz=1440.3-1135.3 =305 (kW)

　　年節(jié)省電量為： 305 × 8400=2562000(kW · h)

　　按實(shí)時(shí)工廠用電價(jià)為0.6元/kW·h計(jì)算，年節(jié)省廠用電費(fèi)用：
　　　　2 562 000×0.6=153.72萬元
5　結(jié)論
　　Ⅲ電站引風(fēng)機(jī)增設(shè)了液力耦合器后，有如下節(jié)能效果：
　　1）運(yùn)行中進(jìn)口擋板全開，消除了嚴(yán)重的節(jié)流損失；
　　2）實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)、遙控調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)了變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速低于原額定轉(zhuǎn)速，在同等風(fēng)量（壓）下，實(shí)際功率按照平方比關(guān)系，得到了大幅度下降[5]；
　　3）由于采取了上述兩個(gè)措施，風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流有了大幅度下降，在相同負(fù)荷和風(fēng)量的情況下，引風(fēng)機(jī)電流下降22A左右；
　　4）通過引風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造，使Ⅲ電站的能耗指標(biāo)有了進(jìn)一步的降低，提高了熱電性能指標(biāo)。
　　3#CFB鍋爐的引風(fēng)機(jī)增設(shè)液力耦合器改造后，風(fēng)機(jī)的電流與改造前相比明顯下降，通過計(jì)算可以看出節(jié)能效果顯著。引風(fēng)機(jī)改造后實(shí)際節(jié)省近150萬，大于投資成本；因此，很有價(jià)值推廣到一次風(fēng)機(jī)及4#爐相應(yīng)風(fēng)機(jī)上。