发电厂锅炉风机节能技术分析

李成刚

摘要：文章首先浅谈锅炉风机的技术原理，其次阐述了发电厂锅炉风机的意义，最后结合实际对发电厂锅炉风机的几种常见节能技术类型与优越性进行比较。希望与同行一起分享技术经验，共同协助发电厂锅炉在运行期间降低能耗量，促进发电厂可持续发展进程。

关键词：发电厂；锅炉风机；节能技术；技术分析

锅炉风机的类型很多，以一次风机、送风机、引风机等为主。风机在发电厂运行期间发挥的作用是极为显著的。有调查资料显示，鍋炉风机在整个发电厂用电量中所占比例高达30～40%[1]。故此发电厂为实现长效发展并获得更大的经济效益，需合理应用节能技术以降低锅炉风机的能耗量，国内很多发电厂积极尝试采用增设机械调节装备、切割风机叶片等方法，但是锅炉风机高功率、低使用率的问题长期没有解除。本文笔者结合实践经验，对锅炉风机常见节能技术进行较详细阐述。

1锅炉风机的技术原理

在科学技术的引领下，锅炉风机的类型日益增多，通常有离心式、轴流式及罗茨风机。普通的锅炉引、送风机均是离心式风机，其具备相同的结构，但是作用及安设方位存在差异性。在电动机驱动下离心式风机的叶轮开始旋转时，充斥在叶片间的气体就会与叶轮同步转动，受离心作用力的影响，锅炉风机气体由叶片间槽道抛出机体，同时经由叶轮出口将气体输送至外界环境中。气体在外流的过程中对叶轮空间产生影响，即构建真空环境，此时外界的气体就会自动进入叶轮内进行补充。因为风机设备的连续运转，对外界气体行吸进与压出处理，进而促使气体处于连贯性流动的状态中，同时也使放电厂锅炉不间断式的运转[2]。

2发电厂锅炉风机调节的意义

电力生产的特征对发电厂各类型风机的出力裕度产生直接影响，由于电力生产和消费是同步进行的，故此需确保发电设备设施长期维持连贯性运转的状态。另外，为保证发电设备的满出力，所规划的汽轮机的出力务必高于发电机的出力，而锅炉的出力在汽轮机的出力之上。风机是锅炉设备的常用辅助设备之一，其出力值一定要大于锅炉。故此在对发电厂运行规程设计过程中，锅炉风机流量与阻力的最大值需大于风机系统裕量的5～10%[3]。在对风烟系统流量与阻力最大值设计时，需结合机组在维修期锅炉燃用煤种等方面发生的变化，这主要是因为机组在大规模的维修期中，由于设备腐蚀等多种因素的影响可能发生泄露问题，而导致少践量增加或由于阻塞存在而增加阻力值；在锅炉燃用煤种有明显变化时，很可能影响少践量和阻力数值的稳定性。此外，若处于并联状态下的一台风机出现故障而需停运检修时，其他类的风机需维持锅炉运行的稳定性，此时机组承担的负荷量相应增加。对于当下国内众多发电厂针对锅炉风机设计的大容量机组而言，尽管其均辅有联通管道或联通容器，但空气预热器出口与除尘器出口大体上处于相对独立的运行状态，即在锅炉中有一台风机运转时，风烟系统内预热器和除尘器产生较大阻力，且无法实现并联运转。

3锅炉风机节能方法研究

3.2两种常见的风机节能方法

发电厂锅炉风机参数的多样化促使其在节能方法选择上存在多变性，但不同节能方法的应用效果也有所差异。当下，国内发电厂锅炉风机对风机风量调节的方法主要有两种：①将进口导叶安设在风道入口处；②将变速调节装备安置在风机驱动处。

从本质上分析，进口导叶调节为一类调整风机自体特性曲线的调节形式（如图1：qv—风量；pw—风压；η1：风机效率；η2：传动机构效率），该种调节形式主要是在风机叶轮入口位置形成气流预旋转，进而实现对风机风量的合理调控。由于进口导入无需投入大量的资金，且调节过程灵活性显著，故此在节能领域有广泛性应用[4]。在风机风量降低时，其驱动电机传导出的功率并没有明显降低，故此节能下的部分电能也可在风机入口段被消耗。若应用挡板去调整风机作业状态，可能出现故障发生频次多、设备易磨损、维修费用高、挡板使用期间消耗的能量较大等问题。故此站在节能的视域去分析，采用进口导叶去调节风机存在诸多不合理性，其不仅不能达到有效节能，还可能诱发设备出现各种问题，进而影响锅炉风机正常运作。

把变速调节装备安置在风机驱动处，构建变速调节节能模式。该种节能办法的应用原理是借用风机风量和风机转速两者的相关性，采用调控两者间关系的方式实现对风量合理调控。在风机机组承载的负荷量出现变化时，可通过调节电动机的运转速度，进而减少其对电能的消耗量。结合风机工作原理发现，对于同一台风机设备而言，在管道阻力恒定情况下，风机风量和转速间存在正相关关系，风压与转速的二次方成正比，轴功率跟转速的立方成正比[5]。正因如此，在风机机组负荷量降低的情况下，可采用降低设备运转速度的方式实现降低其运行功率的目标。将变速调节装备安设在风机与电机间，过去电机可在转速恒定情况下对风机进行调节，但是加装设备后其可结合不同流量需求实现对风机转速的调节，实质上就是在锅炉所承受的负荷量发生变化后，驱动风机可结合其转速去调节风机分量和风压，进而确保风力和锅炉承载负荷量的匹配性。变速调节装备加装后，促使锅炉风机转速发生相应改变，但对其运行效果不产生明显影响。在变速运行的作业环境下，变速装备自体并不会耗用较多能量。笔者认为为降低锅炉风机的能耗量，相关人员工作的重点是科学选择变速装置的类型，并对其运行参数合理调整。

3.2某发电厂的引风机变频调节

该发电厂的锅炉风机在运行的过程中产生较大噪音，且能耗量相对较大，故此电厂决定对其变频设备行改造处理。具体是应用ZINVERT系列的变频系统，该系统的重要构成部分以旁路柜、变压器柜、功率柜等为主，无需对初有电机设备行更换措施，仅需对电缆行改接处理即可，其接线技术方案见图2。

在图1中，Q1～Q3是变频器内部真空接触器；QS1～QS4是变频器内部手动隔离开关，在设备正常运行时其处于闭合状态中；QF是初有引风机高压开关柜的断路器；如果应用该变频调速系统时，电源信号会经由QF、Q1、Q2传递至电动机；在工频旁路运转期间，，电源信号会经由QF、Q3传送至电动机内。

该系统的调控方式有两种，即地面板控制与远方后台控制，以上两种方式均能实现对启停控制与频率的设置。该系统在运行过程中应用了自动工频旁路功能，在系统出现故障时，系统就会自行转型为工频旁路运行状态，进而实现有效节能目标。

结束语：

总结大量的实践经验，笔者发现进口导叶的调节方法适用于功率相对较小或靠近风机功率最大值的锅炉风机设备；而对于那些具备一定裕量的风机，建议选用一些功率相对较高、性能优良的变频调速装置，进而协助发电厂降低能源消耗量，获得更大的经济效益。大量的实践表明，变频调速技术在风机调节中的应用，运行性能优良且节能效果优良。相信伴随科学技术的发展进步，该项节能技术应用范畴将不断拓展。

参考文献：

[1]张子凯.智控变频调速技术在碱厂锅炉风机系统节能运行中的应用[J].纯碱工业，2017（06）：33-35.

[2]魏志瑞.发电厂锅炉风机节能技术探析[J].内燃机与配件，2016（08）：59-60.