鍋爐送風(fēng)機(jī)節(jié)能改造探討

盧紅玲，陳 艷，周 卓

（嘉峪關(guān)宏晟電熱有限責(zé)任公司，甘肅嘉峪關(guān)735100）

鍋爐送風(fēng)機(jī)節(jié)能改造探討

盧紅玲，陳 艷，周 卓

（嘉峪關(guān)宏晟電熱有限責(zé)任公司，甘肅嘉峪關(guān)735100）

某電熱公司125 MW機(jī)組鍋爐送風(fēng)機(jī)出力不足，運(yùn)行時風(fēng)機(jī)擋板全開不能滿足鍋爐燃燒風(fēng)量要求。通過現(xiàn)場進(jìn)行風(fēng)機(jī)性能測試、理論計算及原因分析，確定出風(fēng)道系統(tǒng)阻力過大是主要影響因素。針對存在的問題，制定了拆除二次風(fēng)總門、增大二次風(fēng)道通流截面、平衡調(diào)配四角風(fēng)壓等可行的技術(shù)改造方案，最終解決了鍋爐送風(fēng)風(fēng)量不足的問題，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性相應(yīng)得到了提高。

電廠鍋爐；送風(fēng)機(jī)；風(fēng)機(jī)出力

1 引言

隨著國家節(jié)能降耗減排力度的加強(qiáng)，對火力發(fā)電廠的節(jié)能、高效運(yùn)行提出了更高的要求。送風(fēng)機(jī)是鍋爐重要輔機(jī)之一，也是主要的耗電設(shè)備[1]，運(yùn)行中承擔(dān)著為鍋爐燃料燃燒提供足夠風(fēng)量的重要作用，鍋爐風(fēng)量合理是燃燒穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)燃燒的前提，因此送風(fēng)機(jī)的出力不足影響了鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行的能力。本文以某電熱公司2臺125 MW機(jī)組為例，對送風(fēng)機(jī)運(yùn)行中存在的問題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，并對改進(jìn)的效果進(jìn)行了分析。

2 鍋爐送風(fēng)系統(tǒng)概況及存在的問題

某電熱公司2臺125 MW機(jī)組配套鍋爐為HG-435/13.7-MQ6型超高壓自然循環(huán)、一次中間再熱、四角切圓燃燒、固態(tài)排渣的燃煤鍋爐。設(shè)計燃料為哈密煙煤，運(yùn)行時可摻燒高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣[2]。送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)型號為G5-54NO22D，風(fēng)量272988 m3/h，風(fēng)壓6.28 kPa，電動機(jī)型號為YKK5003-6。鍋爐自投產(chǎn)后一直存在送風(fēng)機(jī)出力不足的問題，尤其到了夏季環(huán)境溫度上升后，這一問題顯得更加突出，機(jī)組在滿負(fù)荷工況下，送風(fēng)機(jī)擋板全開不能滿足煤粉燃燒所需風(fēng)量，導(dǎo)致飛灰含碳量上升，鍋爐機(jī)械未完全燃燒熱損失增大、熱效率下降，機(jī)組煤耗增加。為解決這一問題，2011年3月委托某試驗機(jī)構(gòu)對送風(fēng)機(jī)進(jìn)行了性能試驗，結(jié)果顯示，2臺125 MW機(jī)組鍋爐送風(fēng)機(jī)出力不足，其主要原因并非風(fēng)機(jī)選型過小，而是系統(tǒng)阻力過大，系統(tǒng)阻力明顯高于同類機(jī)組1 kPa以上[3-4]。風(fēng)機(jī)管網(wǎng)各段阻力測試數(shù)據(jù)見表1。

2 送風(fēng)機(jī)管網(wǎng)各段阻力分析

2.1 二次風(fēng)總門阻力過大

從表1可看出，2臺鍋爐從空氣預(yù)熱器出口到機(jī)翼測風(fēng)裝置后風(fēng)道的壓損相對較大[5]。進(jìn)一步分段測試發(fā)現(xiàn)，造成壓損過大的部位主要集中在二次風(fēng)總門和機(jī)翼測風(fēng)裝置2個部位，尤其是四角的二次風(fēng)總門。測試數(shù)據(jù)說明介質(zhì)通過這2個部位的壓力損失之和約1000 Pa（二次總風(fēng)門前到機(jī)翼測風(fēng)裝置后的壓力測試差）。另外，受安裝空間位置的限制，二次風(fēng)總風(fēng)門擋板和機(jī)翼測風(fēng)裝置的距離較近，二者相互干擾并產(chǎn)生渦流，壓力損失進(jìn)一步增大。

表1 風(fēng)機(jī)管網(wǎng)各段阻力測試數(shù)據(jù)Pa

2.2 四角二次風(fēng)噴口流通截面過小

從運(yùn)行實際情況和測試數(shù)據(jù)來看，2臺爐的四角二次風(fēng)箱風(fēng)壓偏高，四角都在1600 Pa左右（詳見表1），根據(jù)鍋爐設(shè)計經(jīng)驗及伯努利方程概算，維持正常的二次風(fēng)速（設(shè)計風(fēng)速為46.6 m/s）所需的差壓在1200 Pa左右，這樣就產(chǎn)生400 Pa不必要的局部節(jié)流損失。在滿負(fù)荷工況下，只能靠調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)擋板全開來提高風(fēng)壓，即使四角二次小風(fēng)門全開，也達(dá)不到爐內(nèi)燃燒所需的氧量，送風(fēng)機(jī)出力不足。造成四角二次風(fēng)壓偏高的主要原因是四角二次風(fēng)小風(fēng)門的二次風(fēng)道流通截面偏小。尤其兩組燃燒器的下層二次風(fēng)，即AA層二次風(fēng)和BC層二次風(fēng)，這兩層二次風(fēng)在燃燒過程中起分段托粉和起旋的作用。而這兩層二次風(fēng)的風(fēng)道內(nèi)部都布置有焦?fàn)t煤氣管道和彎頭，使設(shè)計偏小的二次風(fēng)道有效通流面積更小，而且因焦?fàn)t煤氣彎頭靠近二次風(fēng)噴口，造成二次風(fēng)的剛性大幅度下降，從而影響到爐內(nèi)正常的燃燒組織。噴口示意見圖1。

圖1 原噴口示意

2.3 四角二次風(fēng)箱壓力不均、二次風(fēng)彎頭阻力偏大

1號爐的熱風(fēng)道在空間布局上存在明顯的不合理現(xiàn)象，2、3號角的二次風(fēng)箱壓力要比1、4號角高出200 Pa左右。通過查看鍋爐廠家設(shè)計圖紙，從空氣預(yù)熱器出來后兩風(fēng)道是按相同截面分配的。另外，至四角的二次風(fēng)道90毅彎頭內(nèi)也沒有導(dǎo)流板，造成彎頭阻力偏大。

3 改造技術(shù)方案

通過測試數(shù)據(jù)、理論計算以及阻力產(chǎn)生的原因分析，決定對造成送風(fēng)管網(wǎng)阻力過大的各阻力構(gòu)成點進(jìn)行改造[6-7]。

3.1 拆除四角二次風(fēng)總門、優(yōu)化機(jī)翼測風(fēng)裝置

2臺鍋爐四角二次風(fēng)總門的設(shè)計初衷是為了調(diào)節(jié)四角二次風(fēng)量的均勻性，但從鍋爐的整個運(yùn)行過程中來看，常處于全開的狀態(tài)，基本不參與調(diào)節(jié)，反而增加了風(fēng)道的局部阻力，且對二次風(fēng)量的精確測量產(chǎn)生了負(fù)面影響。

拆除四角二次風(fēng)總門既減小了風(fēng)道的局部阻力也減小了設(shè)備的操作和維護(hù)工作量，同時在空間位置上延長了二次風(fēng)測速裝置前的直管段，消除了對二次風(fēng)測量裝置的干擾，使其測量更精確。

考慮到機(jī)翼測風(fēng)裝置占整個二次風(fēng)道通流截面的1/3左右，局部阻力較大，因此，將原有機(jī)翼測風(fēng)裝置更換為點式矩陣測風(fēng)裝置。

3.2 增大兩層焦?fàn)t煤氣的二次風(fēng)道通流截面

對AA、BC兩層風(fēng)道及噴口進(jìn)行重新設(shè)計，使風(fēng)道與噴口截面比維持在一個比較合理的水平。同時考慮兩側(cè)水冷壁的影響，在垂直方向上增大了二次風(fēng)的有效通流截面，消除內(nèi)部焦?fàn)t煤氣管所占空間的影響，對相鄰噴口也不會產(chǎn)生影響。該兩層噴口所對應(yīng)的二次風(fēng)箱也進(jìn)行了設(shè)計調(diào)整，使其能夠與噴口匹配，結(jié)構(gòu)上更加合理。

改造后的噴口示意見圖2。

圖2 改造后的噴口示意

3.3 四角風(fēng)壓的平衡調(diào)配

針對靠近空氣預(yù)熱器側(cè)的兩角二次風(fēng)箱壓力比靠近前墻的兩角風(fēng)箱壓力高出200 Pa左右的問題，在風(fēng)道分叉處，對風(fēng)道通流截面進(jìn)行調(diào)整（如圖3所示），消除前后墻風(fēng)箱壓力差異，使四角風(fēng)量趨于平衡，有利于爐內(nèi)燃燒的組織，減輕個別角區(qū)容易結(jié)焦的現(xiàn)象。

圖3 兩角風(fēng)箱風(fēng)壓調(diào)配示意

3.4 風(fēng)道局部彎頭的改進(jìn)

對通往四角的熱風(fēng)管道的4個彎頭進(jìn)行改造，在彎管風(fēng)道內(nèi)加裝導(dǎo)流板，減少內(nèi)部支撐管件改善氣流的流動特性[8]，降低管道阻力損失（100 Pa左右）。如圖4所示。

圖4 90°彎頭弧形導(dǎo)流板示意

4 改造方案的實施效果

4.1 運(yùn)行效果

2011年6月和8月結(jié)合機(jī)組小修，分別對2臺鍋爐送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造。測風(fēng)裝置更型改造后，示值穩(wěn)定、準(zhǔn)確，節(jié)流損失大大降低。改造后夏季滿負(fù)荷工況時風(fēng)機(jī)電流平均降低6A以上，送風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓下降1.1 kPa左右，爐膛出口氧量可提升至2.5%耀3.0%，保證了爐膛內(nèi)煤粉燃燒所必需的風(fēng)量，達(dá)到了送風(fēng)機(jī)節(jié)能改造的目的。改造后夏季滿負(fù)荷時送風(fēng)機(jī)各段風(fēng)壓測試數(shù)據(jù)如表2。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

（1）送風(fēng)機(jī)節(jié)能改造后，在同等氧量條件下，電熱公司2臺鍋爐的4臺送風(fēng)機(jī)電流在不同負(fù)荷段下降值均超過24 A（4臺×6A），按年運(yùn)行小時數(shù)6000 h，電價按（成本價）0.27元/(kW·h)計算。

年節(jié)電效益=節(jié)約廠用電×電成本價

表2 改造后送風(fēng)機(jī)各段風(fēng)壓測試數(shù)據(jù)Pa

=127.2×0.27

=34.34（萬元）

（2）通過技術(shù)改造，系統(tǒng)阻力降低1.1 kPa左右，送風(fēng)機(jī)出力得到了提升，滿足了鍋爐燃燒所必須的風(fēng)量，飛灰含碳量較改造前平均下降1%以上，爐渣可燃物含量平均下降1.5%，鍋爐效率提升0.53%，平均煤耗降低1.82 g/(kW·h)[9]。按年運(yùn)行6000 h、機(jī)組平均負(fù)荷110 MW、標(biāo)煤單價400元/t計算。

單臺機(jī)組節(jié)約煤量=發(fā)電量×降低煤耗量×年運(yùn)行小時

=110×103×1.82×10-6×6000

=1201.2（t）

年產(chǎn)生效益（折合人民幣）=單臺機(jī)組節(jié)約煤量×運(yùn)行機(jī)組數(shù)×煤價

=1201.2×2×400

=96.1（萬元）

兩項合計年節(jié)能創(chuàng)效約130.44萬元。

（3）減排效果。送風(fēng)機(jī)改造后年可節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤1201.2 t，按燃燒1t標(biāo)煤可排放CO21.98 t來計算，改造后年可減少CO2排放約2378 t，減排效果顯著。并且還可以減少SO2、NOx等污染物的排放，環(huán)境質(zhì)量得到改善。

5 結(jié)語

通過技術(shù)改造后，風(fēng)道阻力大幅下降，送風(fēng)機(jī)出力提升了15%以上，基本解決了夏季鍋爐送風(fēng)機(jī)出力不足的問題，鍋爐燃燒效率得到了提高，經(jīng)濟(jì)性得到了保證，降低了廠發(fā)電煤耗，也為下一步風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造創(chuàng)造了條件。

該風(fēng)機(jī)改造項目投資小（每臺爐改造費用50萬元左右），每年的節(jié)能效益都在130萬元以上，投資收益非常明顯，可為其他風(fēng)機(jī)改造提供一定參考。

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SUN Jia-ding,WANG Chang-dong.Technology of energy saving and emission reducing in boiler of coal-fired power p lant[J].Electric Power,2010,43(4):55-57.

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Energy Saving Transformation of Blast Fan for Boiler

LU Hongling,CHEN Yan,ZHOU Zhuo

(JiayuguanHongshengElectricHeatCo.,Ltd.,Jiayuguan,Gansu735100,China)

The boiler blast fan of a 125MW power unit at a electric thermal power plant cannot satisfy the demand of boiler combustion even with the fan baffle plate fully open.Through on-site performance test,theoretical calculation and reason analysis it was decided that too much resistance in the air duct system had been the main cause of the problem.Feasible technical transformation program was drawn up,including removing the main throttle of secondary duct,increasing the blast section of secondary duct and balancing the blast pressure at four corners,which solved the problem of insufficient air blast for the boiler and improved the economic performance of the power unit.

power plant boiler;blast fan;fan output

TH 43

B

1006-6764（2014）02-0039-04

2013-08-08

盧紅玲（1973-），女，甘肅嘉峪關(guān)人，工程師，從事電廠熱力試驗工作。