付万兵，马骏骥，马国伟

（1.中国国电集团公司宁夏分公司，宁夏银川750011；2.中国华电集团公司宁夏分公司，宁夏银川750011；3.国电科学技术研究院，宁夏银川750011）

热动技术

电站锅炉送风机降速改造分析

付万兵1，马骏骥2，马国伟3

（1.中国国电集团公司宁夏分公司，宁夏银川750011；2.中国华电集团公司宁夏分公司，宁夏银川750011；3.国电科学技术研究院，宁夏银川750011）

针对某发电厂1号锅炉送风机设计出力偏大，特别是送风机满负荷时动叶开度仅为47%，设计选型裕量偏大，送风机长期在低效区运行，运行能耗偏高的问题，通过分析送风机运行工况和进行风机性能试验，提出送风机节能改造方案。应用结果表明：电动机从6极改为8极后，送风机转速从990 r/min降至745 r/min，改造后送风机效率提高，耗电量明显降低，节能效果显著。

电站锅炉；送风机；降速改造

近几年来，节能减排已成为火电厂日常运行的重要任务之一，而进行主要主、辅设备改造和优化运行方式又是电厂进行节能减排所采用的主要措施［1］。随着风机改造技术日趋成熟，其可靠性不断增强，大机组风机技术改造已成为火电厂不断降低厂用电率、降低经营压力，实现减亏增盈和节能发电，提高自身发展的有效手段。

某电厂锅炉送风机长期在低效区域运行，风机运行效率小于50%，浪费了大量的电能，为提高风机的运行效率，降低厂用电率，提高风机运行的安全性和经济性，决定进行专项技术改造［2］。

1 现状分析及需要解决的问题

1.1 现状分析

该公司锅炉型号为SG-1165/17.5-M743，系上海锅炉厂生产的亚临界、一次中间再热、自然循环汽包炉。锅炉采用单炉膛、∏型布置，平衡通风，冷一次风正压直吹式制粉系统，四角切向燃烧、直流燃烧器摆动调温，全钢构架悬吊结构，紧身封闭、干式固态连续排渣。锅炉主要参数见表1。

表1 锅炉主要设计参数

每台锅炉配2台上海鼓风机厂生产的FAF-23.7-13.3-1型动叶轴流风机，风机设计性能参数和技术规范见表2。

表2 风机主要性能参数

为了准确掌握风机的实际运行性能及风烟系统阻力特性，对送风机在机组满负荷运行时的裕量进行分析，为风机系统的安全、稳定、经济运行及风机系统的后续节能改造和完善提供准确的技术依据。

测试时，锅炉负荷稳定在1 052 t/h工况下，试验结果按照文献［3-4］中的相关公式进行计算，计算所用的试验数据均采用测量数据的平均值。此次试验中选取电动机效率设计值为95%，联轴器传动效率为98%。主要结果如表3所示。

表3 风机性能试验结果

在机组负荷330 MW，锅炉主蒸汽量为1 052 t/h时，送风机动叶开度仅为47%，送风机进口流量为123.3 m3/s，风机全压为1 613.8 Pa。风机实际运行点在性能曲线上的位置如图1所示。

图1 风机实际运行工况点

由图1可知，机组在330 MW负荷下，风机的实际运行点离锅炉最大负荷工况点较远，使得风机运行效率较低。通过相关计算［5］，得出试验煤质、最大蒸发量下的送风机风量，再根据送风机入口风量与全压的试验关系［6］，得出该条件下送风机全压时，机组最大蒸发量工况点，即最大蒸发量（演算）工况点，该工况点的进口流量为130 m3/s、比功为1 767 J/kg（全压1 719 Pa），与相应设计工况点比功3 642 J/kg相比，偏低约1 765 J/kg。

从送风系统阻力考虑，目前送风系统的阻力较设计取值小；但是，从风机选型［7］的角度看，设计阶段送风系统阻力取值或计算不准确，导致送风机的选型不合理，其比功（或风机全压）选择过大。另外，由于送风机设计比功的选择过大也导致了电动机的额定功率选择过大，达到1.6 MW，实际运行中电动机负载率和功率因数很低，造成电动机效率低下［8-9］。

1.2 需要解决的问题

根据送风机当前的运行现状，需要从以下几个问题入手，提高风机整体的运行性能：

（1）提高风机的运行效率。

（2）因风机设计风压或比功选型偏大，导致电动机的额定功率选型偏大，实际运行中电动机负载率偏低，故需要降低电动机的额定功率，在满足风机启动时所需功率的前提下提高电动机的负载率。

（3）风机运行电耗高，影响电厂厂用电率，从送风机电动机入手，达到降低风机耗电量的目的。

2 风机节能改造方案

针对风机目前存在的主要问题，提出将现有风机的转速由990r/min降到745r/min，电动机从6极改为8极的改造方案［10］。极指的是发电机转子在转子线圈通入励磁电流之后形成的磁极［11］。简单地说就是转子每转一圈在定子的线圈的一匝中能感应形成几个周期电流，不同的极数要产生50 Hz电势就需要不同的转速。三相异步电动机转速是分极的，是由电机的“极数”决定的。三相交流电机每组线圈都会产生N、S磁极，每个电机每相含有的磁极个数就是极数。由于磁极是成对出现的，所以电机有2、4、6、8极之分。电动机同步转速公式根据文献［12］的相关规定为：

n=60f/p

式中：f—频率,Hz；

n—转速，r/min；

p—磁极对数。

由于在中国三相交流电的频率为50 Hz，因此2极同步转速是3 000r/min，4极同步转速是1 500r/min，6极同步转速是1 000r/min，8极同步转速是750r/min。这几种速度都只是各种极数电机的同步转速，而非实际转速。

按照流体机械的相似定律［13］，风机、水泵的流量Q、风压（扬程）H、轴功率P与转速n之间有如下比例关系：

电机原额定功率为1.6 MW，电机降速后电机功率预计为按三次方下降，降为710×（745/9903）＝682（kW），电机安全裕量［14］取20%，则风机配套电机功率为682×1.2=818（kW）。调整后取820 kW。

电动机的选型方案如表4所示。

表4 电动机的选型方案

3 效果评价

（1）通过对该机组送风机电机降速前、后参数对比分析可知：改造后风机在各个工况的运行效率显著升高，平均值在75%以上，风机在高效区运行。

（2）送风机电动机的额定功率降低，但满足风机启动时所需要的最大功率，电动机负载率升高。

（3）对锅炉改造前后平均负荷在200～300 MW之间的7组工况的耗电量进行统计，具体数据见表5。

通过表5的数据可知，机组在同样负荷下，风机所耗电量下降明显，2台送风机8 h节电量在900 kW·h（低负荷）至1 100 kW·h（高负荷），按照机组年发电6 000 h，2台送风机8 h节电量在1 000 kW·h，每1 kW·h电按照0.3元计算，年节省费用22.5万元，1年左右即可收回投资［15］。厂用电率下降约0.05%，节电率平均值在25%左右，提高了风机运行的经济性［16］。另外，降速改造后，电机的定子绕组绝缘［17］由原来的B极提高为F极，电机的可靠性与机械使用寿命得到提高，同时也提高了风机运行的安全可靠性［18］。

表5 单个工况为8 h内单台送风机耗电量和平均负荷及平均蒸汽流量比较

4 结论

（1）实施降速改造后，送风机效率较改造前有明显提高，所耗电量明显降低，节能效果显著，达到了预期改造的目的。

（2）通过降速改造，将电机的定子绕组绝缘由原来的B极提高为F极，电机的可靠性提高，同时其机械使用寿命也有一定的提高。

（3）本次送风机降速改造，为同类电厂解决类似问题提供了成功案例，具有一定的指导和示范作用。

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Analysis on the lowering speed reform of the air blower for the power station boiler

FU Wanbing,MA Junji,MA Guowei
(1.Ningxia Branch of China Power Group Company,Yinchuan Ningxia 750011,China;2.Ningxia Branch of China Huadian Group Company,Yinchuan Ningxia 750011,China;3.Science&Technology Institute of China Power Group Company,Yinchuan Ningxia 750011,China)

Aiming at the problem of No.1 boiler air blower dsign output is larger,especially the adjustable vane opening is only 47%during the air blower full load,the designed type selection is biger,the air blower long period operates in low effective area,the operation loss is higher,by analyzing the operation situation and making the functional performance test for air blower,puts forward air blower energy saving improvement scheme.The application result shows that∶after the motor from 6 level changed to 8 level,the air blower rotating speed from 990 r/min decreases to 745 r/min,improves air blower efficiency and decreases obviously the power consumption,the energy saving effect is prominent.

power station boiler;air blower;lowering speed reform

TK284.8

B

1672-3642（2017）04-0058-04

有效访问地址：http∶//dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.04.011

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.04.011

2017-05-28

付万兵（1973），男，工程师，从事电力生产管理工作。