火电厂风机的安全运行与节能

火电厂风机的安全运行与节能

张虎

西安益通热工技术服务有限责任公司   陕西省西安市 710054

摘要：火电厂风机耗电量约占电厂发电量的1.5～2.5%，风机运行的安全性和经济性直接关系到发电机组和整个发电厂安全经济运行，其运行可靠性和经济性一直是发电企业关注的问题。

关键词：火电厂风机；安全运行；节能

节能是国家可持续健康发展战略决策，也是企业降低经营成本、打造核心竞争力的必由之路。随着节能减排工作的深入，以及电力行业“竞价上网”工作的逐步推进，要求火电厂要具备较高运行水平。只有优化风机的稳定性，降低能源利用率，才能提高发电厂的市场竞争力，为企业创造更大的经济效益。

一、火电厂风机现状

我国火电厂风机主要有离心式、轴流式两种，其中，离心式风机也可分为：前向式、后向式、径向式；单吸悬臂式、单吸双支撑、机翼型叶片等；轴流式风机可分为静叶可调节轴流式风机、动叶可调节轴流式风机等。

我国火电厂风机主要生产厂家有上海电气鼓风机厂有限公司、中国电建集团透平科技有限公司、沈阳鼓风机厂等。近年来，我国火电厂风机制造和运维水平有了显著提高，运行可靠性也有了显著进步，但与国际先进水平相比仍有较大差距。由于风机内部气流压力脉动引起的风机异常振动及进出口管道振动，随着大型高压一次风机增多变得突出；大型风机噪声高，对周围环境与居民生活质量的提高有重大影响，需进一步治理的呼声也越来越高。

近年来，我国火电厂风机运行经济效益有了很大提高，这主要是由于我国有大量动叶和静叶可调节轴流式风机的投运，轴流风机在我国大容量机组的利用率已远超离心式风机；发电厂对风机运行经济性的日益关注增加了低效运行风机的改造，使用液力耦合器及变频调节的风机数量也在增加。但在经济方面，我国与国外先进水平仍有差距，整体运行经济仍需进一步提升。

二、风机运行效率低下原因

1、管网阻力设计计算出现偏差。在火电厂实际运行中，若锅炉通风系统管网阻力设计计算出现重大偏差，将影响风机运行效率。经相关人员全面调查及对电厂DCS系统风机数据的分析，管网阻力计算误差的主要原因是空气流道侧有空气漏向烟气道侧，空气经过热器、空气预热器和省煤器时有少量空气泄漏，尽管大多数火电厂在计算通风系统的空气量时也考虑了漏气量因素，但忽略了漏气对系统管网阻力的影响。一般来说，总阻力的计算结果大多会小于标准阻力，导致系统的总管网阻力曲线向大流量方向移动，造成锅炉运行、设计工况严重偏差，导致流量大、全压力降低、效率低下，从而增加了锅炉的功耗，导致锅炉超负荷运行，影响锅炉的正常运行。

2、风机厂家的设计和选型不合理。在我国风机制造厂较多，然而，制造厂之间在设计及技术水平上存在显著差异，制造的风机类型也多种多样。实际中，大多制造厂根据系列规格及性能参数来选择和销售风机，这使得很难进行个性化设计及制造，很难确保用户提出的额定工况点能保持在最高效率点或区域内。

3、风机性能调节方法不合理。由于技术和经济的限制，大多数火电厂选择的风机性能调节方法无法达到节能标准。风机一般选择安装相应的调节门来调节风机运行的流量及压力，这种调节方式会在一定程度上造成能量损失。实现风机节能的方法有很多，比如变转速调节，变速调节还包括：液力耦合器、变频调速器、电磁调速离合器、双速电机等。目前，一些火电厂已开始使用变频调速、液力耦合器等调节方式调节风机的性能。

三、火电厂风机节能途径及技术

1、节能途径

①选择与锅炉风(烟)系统匹配的风机。当前，我国大型火电厂风机几乎都是高效风机，但在电厂运行中的经济性方面差异大。其主要原因是所选风机的特性是否与其运行管网系统阻力特性相匹配，所以选择与锅炉风(烟)系统相匹配风机是主要节能方法。

②采用先进的调节方法。在火电厂选择风机时，还有一定的余量，有时考虑到煤源(煤质)变化和锅炉主辅设备劣化的影响，该裕度也相对较大。机组发电负荷不能保持不变，参与调峰的机组负荷率仍相对较低。即火电厂风机总是在部分负荷下运行，这需对风机进行调节，而调节方式直接影响火电厂风机运行经济性，所以选择先进的调节方式是火电厂风机节能的另一重要途径。

③改造低效运行的风机。尽管我国大型电厂使用的风机几乎都是高效风机，但由于各种原因，仍有许多风机运行效率较低。改造这些风机以提高其运行效率，仍是我国火电厂风机节能重要途径。

④提高火电厂风机运行安全可靠性。火电厂风机可靠性直接关系到机组的安全经济性，若风机可靠性不高，即故障率高，将导致发电机组非计划停运或非计划降低出力运行，直接损失发电量，降低机组运行经济性，所以提高风机可靠性，降低其非计划停运率，是火电厂风机重要节能方式。

2、节能技术

①合理确定风机选型设计参数。风机选型设计参数的合理性是决定风机运行安全经济性的首要关键，若太大将导致风机无法在高效区内运行，致使高效风机运行效率低下，还可能造成离心风机及其进出口管道剧烈振动，以及轴流风机失速(喘振)等不安全现象，对机组的安全经济运行构成威胁。选择太小将导致无法满足机组满负荷需求。

合理确定风机余量。我国火电厂风机的选择参数是根据锅炉最大连续蒸发量所需风(烟)量、风(烟)系统计算阻力与一定裕度确定。锅炉本体风(烟)量、风(烟)系统阻力由锅炉厂提供，辅助设备的出力、阻力、漏风由制造厂提供，锅炉内风烟管道由设计院设计，最终选型设计参数由设计院提出。因此，作为业主单位，要深入了解锅炉及辅助设备制造厂提供参数的依据，是否有余量及其大小；设计院管道设计是否合理，风(烟)量和阻力计算是否留有余量；最终总余量是否合适等。

提供风机的选型参数不能只有一个设计运行点参数，要包括：选型运行点(TB)、BMCR运行点、发电机组满负荷运行点、接近50%BMCR运行点、无油输入的最低稳燃运行点和、锅炉点等。若仅有TB、BMCR运行点参数就选择风机，会导致选择的少数风机不能满足低负荷运行条件需要，甚至导致轴流风机失速(喘振)，或离心风机在气流脉动大的区域工作，给风机安全稳定运行带来急患。

②合理选择风机类型与大小。要选择合适风机类型与型号，先要了解风机所在系统阻力特性，即发电机组在各种负载条件和可能的异常条件下运行时系统的流量、阻力，再了解机组负荷特性。选型时，先根据TB运行条件选择风机类型与大小，并将系统阻力特性(换算为待选风机特性曲线相同状态)画到所选风机性能特性曲线图上，观察所选风机是否能满足安全稳定运行需要，即阻力线应完全落在风机稳定区域内，并具有足够的失速裕度。

在满足安全运行需要后，根据机组负荷率计算比较，选择年耗电量最低风机型号。然而，在确定风机类型时，在最终确定前，要考虑风机设备成本、基础成本、占地面积和运行可靠性等技术经济比较。

③采用先进调节方式。风机的最佳调节方式为变转速调节，其余依次为动叶调节轴流式风机、静叶调节轴流式风机、离心风机入口导叶调节、离心风机进风箱入口百叶窗门调节，最差的是排粉机采用节流调节。变转速调节已成功应用于我国发电厂，包括双速电动机、调速型液力耦合器、变频器，其他应用包括可控硅串级调速电机、滑差电动机、调速型液力离合器。

在已投运风机上安装变转速装置时应注意：风机是否与管网系统匹配，若风机与管网系统不匹配，即系统阻力特性线未通过风机的高效区，且机组满负荷运行或风机在全速运行调节机构全开时，风机运行效率不高。因此，即使采用变速调节，风机运行效率仍较低。为解决这一问题，要先改造风机，再选配变速调节设备。此外，要验证和计算转子固有频率和轴系扭振频率，以防轴系扭振及在某些转速下运行时发生转子部件共振。

参考文献：

[1]戴喜庆.火电厂风机变频改造节能分析[J].节能，2016(22).