鍋爐引風(fēng)機(jī)節(jié)能改造

1、鍋爐引風(fēng)機(jī)節(jié)能改造分析摘要：本文介紹鍋爐風(fēng)機(jī)效率及調(diào)速節(jié)能原理理論，并針對我公司鍋爐引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)、運(yùn)行工況的 數(shù)據(jù)分析，指出引風(fēng)機(jī)電耗高和效率低的原因，論證引風(fēng)機(jī)節(jié)電降耗的幾種改造方案及其可行性，提 出引風(fēng)機(jī)改造的可行性建議方案。關(guān)鍵詞： 風(fēng)機(jī)節(jié)能改造效率 1概述在我國由于設(shè)計(jì)上的原因，高壓電動機(jī)往往存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，在某些場合即使裕度選 得不是很大，但由于工況存在負(fù)荷波動較大的情況，由于電動機(jī)不能跟著負(fù)荷的波動進(jìn)行調(diào)節(jié)，能源 被大量浪費(fèi)，并且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。具統(tǒng)計(jì)，我國風(fēng)機(jī)泵類的平均設(shè)計(jì)效率僅75%，比發(fā)達(dá)國家水平低5個(gè)百分點(diǎn)，系統(tǒng)運(yùn)行效率比發(fā)達(dá)國家水平低2025個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)電潛

2、力巨大。在國內(nèi)火力發(fā)電廠的廠用電占總發(fā)電量的8%10%而鍋爐給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵占大容量機(jī)組總廠用電的 50%，鍋爐送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)消耗電量約占總廠用電的25%。因此提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，對節(jié)能降耗有著重要的作用。要想更準(zhǔn)確的評估和分析節(jié)能效果和收益，應(yīng)組織進(jìn)行風(fēng)機(jī)的熱 態(tài)試驗(yàn)，以掌握鍋爐所配套的風(fēng)機(jī)及其管路中的運(yùn)行參數(shù)，作為經(jīng)濟(jì)性評價(jià)和改進(jìn)的依據(jù)，目前由于 條件限制，僅根據(jù)現(xiàn)有材料和運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行初步測算和分析。2風(fēng)機(jī)改造的幾種方案我公司安裝兩臺無錫鍋爐廠生產(chǎn)的UG 260/9.8 h型鍋爐，每臺爐配南通金通靈風(fēng)機(jī)廠制造單吸雙支撐離心風(fēng)機(jī)兩臺，具體參數(shù)見表1:表1引風(fēng)機(jī)參數(shù)項(xiàng)目名稱單位規(guī)范

3、項(xiàng)目名稱單位規(guī)范型號Y4-60-11 血 23.3D最咼效率%85.1風(fēng)量M3/h252922 M3/h風(fēng)機(jī)軸功率kw521風(fēng)機(jī)入口質(zhì)量流量kg/h225606葉輪直徑mm2330風(fēng)機(jī)入口溫度C124電動機(jī)型號鼠籠式異步電動機(jī) YKK500-6風(fēng)機(jī)入口密度kg/m30.892電動機(jī)容量Kw630全壓Pa5992電動機(jī)電壓V6000風(fēng)機(jī)入口溫度C124電動機(jī)電流A73.1額定轉(zhuǎn)速R/mi n985電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)R /min985內(nèi)效率%83.5內(nèi)功率kw504我公司在安裝時(shí)就考慮了風(fēng)機(jī)的節(jié)能，加裝了液力偶合器，但是在實(shí)際運(yùn)行過程中液偶的開度 和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速都很低，鍋爐帶滿負(fù)荷時(shí)（流量在240噸左右），兩

4、臺引風(fēng)機(jī)液偶一般開度在27%左右，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在600700 R/min左右，在低負(fù)荷下風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速一般在420550 R/min，液偶一般開度在1220%左右。表示液力偶合器性能的特性參數(shù)主要有轉(zhuǎn)矩M轉(zhuǎn)速比i、轉(zhuǎn)差率S和調(diào)速效率（又稱液力偶合器效率）n v等，當(dāng)忽略液力偶合器的軸承及鼓風(fēng)損失時(shí)，其輸入轉(zhuǎn)矩M等于液力偶合器輸出的轉(zhuǎn)矩M。液力偶合器運(yùn)行時(shí)其渦輪轉(zhuǎn)速m與泵輪轉(zhuǎn)速nB之比，稱為液力偶合器的轉(zhuǎn)速比i ,液力偶合器在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的轉(zhuǎn)速比i n是表示液力偶合器性能的一個(gè)重要指標(biāo)，通常in = 0.970.98，液力偶合器在工作時(shí)，其轉(zhuǎn)速比一般在i = 0.40.98內(nèi)，當(dāng)i V 0.4時(shí)，由于轉(zhuǎn)速比

5、小，工作腔中充油量少，工作油升溫很快，工作腔內(nèi)氣體量大，工作中常會出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況。液力偶合器 工作時(shí)泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速差與泵輪轉(zhuǎn)速之比的百分?jǐn)?shù)稱為轉(zhuǎn)差率S,液力偶合器的轉(zhuǎn)差率除表示相對轉(zhuǎn)速差的大小外，還表示在液力偶合器中功率的傳動損失率，既S= （nB m） / n b=A P/ P b。液力偶合器的調(diào)速效率nv又稱為傳動效率，它等于液力偶合器的輸出功率P2與輸入功率Pl之比，n V = P2/P1疋Pt/Pb = nT/nB =i,即在忽略液力偶合器的機(jī)械損 失和容積損失等時(shí)，液力偶合器的調(diào)速效率等于轉(zhuǎn)速比，當(dāng)液力偶合器工作時(shí)的轉(zhuǎn)速比較小，其調(diào) 速效率也越低，液力偶合器進(jìn)行變速傳動時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)

6、生的轉(zhuǎn)差損失功率并不是總隨著調(diào)速效率n V （亦即轉(zhuǎn)速比i ）的下降而增大的，而是在nV = i = 0.67時(shí)達(dá)到最大值，以后n v （i）下降時(shí)，轉(zhuǎn)差損失功率 P反而減少。根據(jù)此理論，我公司液力偶合器在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為657 R/min時(shí)轉(zhuǎn)差損失功率P最大，而我公司風(fēng)機(jī)在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)基本在這一轉(zhuǎn)速上下波動，運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差損失功率厶P很大。當(dāng)風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，液力偶合器的調(diào)速效率nv比較低，液力偶合器的能量損失是比較大的。根據(jù)這種情況必須對引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造，降低風(fēng)機(jī)電耗。風(fēng)機(jī)節(jié)能改造主要是通過提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行全壓效率和調(diào)速效率、電機(jī)效率，將浪費(fèi)的耗功降至最低；根據(jù)我公司目前情況主要有下面幾種方案：

7、、取消液力偶合器對電機(jī)進(jìn)行變頻改造； 、液偶調(diào)速+電機(jī)改雙速； 、更換低速電機(jī)+液偶調(diào)速； 、風(fēng)機(jī)重新選型整套更新3 一般風(fēng)機(jī)改造的節(jié)能估算方法一般風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造的節(jié)能經(jīng)濟(jì)估算方法介紹多從流體力學(xué)的原理，風(fēng)機(jī)或水泵屬于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q風(fēng)壓H以及軸功率P具有如下關(guān)系， gn,Hn2, Pn3, P Q H ,既流量 與轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，軸功率P還與風(fēng)量（流量）Q風(fēng)壓（揚(yáng)程）H的乘積成正比，。如圖1所示，從風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線圖來分析采用調(diào)速后的節(jié)能效果。圖1風(fēng)機(jī)泵類調(diào)速節(jié)能原理示意圖當(dāng)所需風(fēng)量為不是風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)額定風(fēng)量時(shí)，一般認(rèn)為是與采用節(jié)流控

8、制（擋板）調(diào)節(jié)的辦法進(jìn)行比較，認(rèn)為這種調(diào)節(jié)方式通過改變管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線變化。曲線1為恒速n1下的H-Q特性曲線，曲線 2為管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線（風(fēng)門全開），當(dāng)需要調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)，例如所需風(fēng)量從100%減小到額定風(fēng)量的70%即從圖中的Q1減小到Q2,如果用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法調(diào)節(jié)時(shí)，管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線從2變到3，系統(tǒng)的運(yùn)行工況點(diǎn)為 A點(diǎn),所需功率P1 Q1 H1，此時(shí)系統(tǒng)工作點(diǎn)從 A移至B,所需功率 P2 Q2 H2,可以看出雖然風(fēng)量降低了，但風(fēng)壓從H1變到H2增加了，因此軸功率 P基本沒有減小，而采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由原來的n1降至n2,根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)比例定律可以畫出轉(zhuǎn)速n2下的H-

9、Q特性曲線4,此時(shí)風(fēng)機(jī)工作在 C點(diǎn)，所需功率P3 Q2 H3從圖中可以看出在滿足同樣的 風(fēng)量Q2的情況下，風(fēng)壓降大幅度下降到H3,軸功率P也將隨之大幅度下降，通過降低轉(zhuǎn)速而節(jié)省的功率為：（P1 P3） P Q1 H Q1 （H 1 H 3）。其中的 H為調(diào)節(jié)流量的擋板前后壓差，由于風(fēng)門 的全開節(jié)省了在風(fēng)門上的壓力損耗，從而采用調(diào)速控制后可大大降低消耗功率。要了解其根源我們需要了解風(fēng)機(jī)及其拖動電動機(jī)的功率和效率。風(fēng)機(jī)的功率一般分為有效功率、內(nèi)功率、軸功率、原動機(jī) 功率。3.1風(fēng)機(jī)有效功率風(fēng)機(jī)的有效功率指氣體從風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所得到的功率，計(jì)算公式為：Pe qvp/10003其中Pe為有效功率，單位 kW

10、 qv為氣體流量，單位 m/s ； P為風(fēng)機(jī)全壓，單位 Pa。離心風(fēng)機(jī)的靜壓有效功率為巳或qv pst /10003.2風(fēng)機(jī)的軸功率風(fēng)機(jī)的軸功率指原動機(jī)（電動機(jī)）傳送到風(fēng)機(jī)軸端上的功率，也稱為風(fēng)機(jī)的輸入功率，它是風(fēng)機(jī) 有效功率與流動損失、輪盤摩擦損失、泄漏損失、軸承軸端密封摩擦損失的功率之和，與有效功率的 關(guān)系可用下式表示：Pp Fe/ f，其中Pp為風(fēng)機(jī)軸功率，R為有效功率，單位均kW f為風(fēng)機(jī)總效 率。3.3原動機(jī)功率拖動風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動機(jī)的輸入功率，即拖動負(fù)載要消耗的從電網(wǎng)來的進(jìn)線有功功率計(jì)算公式為：RPg- ，其中Pg為電動機(jī)輸入功率，Pe為風(fēng)機(jī)有效功率，單位均 kW g為電動機(jī)效率，d

11、g d f為傳動效率，f為風(fēng)機(jī)總效率。對于較大容量的風(fēng)機(jī)，選擇原動機(jī)（電動機(jī)）容量時(shí)，一般會取1.051.3的安全系數(shù) K,對于離心式的鍋爐引風(fēng)機(jī) K取1.3，除塵風(fēng)機(jī)K取1.2。3.4風(fēng)機(jī)的效率風(fēng)機(jī)在工作時(shí)會產(chǎn)生機(jī)械損失、容積損失和流動損失，這些損失分別用機(jī)械效率m、容積效率流動效率I來衡量。風(fēng)機(jī)總效率為:f m v I。離心風(fēng)機(jī)的機(jī)械損失包括軸與軸承的摩擦損失、軸與軸密封端的摩擦損失及葉輪圓盤的摩擦損失，一般離心風(fēng)機(jī)的機(jī)械效率m = 0.920.98。離心風(fēng)機(jī)的容積損失是由于風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)葉輪與靜止部件之間具有間隙，造成氣體從高壓區(qū)向低壓區(qū)的泄漏，流動的阻力摩擦損失稱為容積損失，一般離心風(fēng)機(jī)的容

12、積效率v = 0.900.95。離心風(fēng)機(jī)的流動損失是由于氣體從風(fēng)機(jī)入口到出口流動的阻力摩擦損失和局部阻力損失以及工況變化造成的沖擊損失，一般離心風(fēng)機(jī)的流動效率I = 0.80 0.95。風(fēng)機(jī)的內(nèi)功率R是指風(fēng)機(jī)有效與容積損失、流動損失之和，內(nèi)效率指風(fēng)機(jī)有效與內(nèi)功率之比：i = Pe/R，般風(fēng)機(jī)的總效率作為風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)，由于風(fēng)機(jī)的機(jī)械傳動損失不能進(jìn)行相似換算因此除去機(jī)械損失因素的內(nèi)功率可作為風(fēng)機(jī)相似換算的依據(jù)。一般離心風(fēng)機(jī)的總效率為0.700.90 ,節(jié)能型的新一代離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)總效率一般在0.80以上。3.5風(fēng)機(jī)的入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)離心式風(fēng)機(jī)一般采用入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)，導(dǎo)流器全開（90o ）時(shí)氣流無漩

13、流進(jìn)入葉道，當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動導(dǎo)流器葉片時(shí)氣流產(chǎn)生預(yù)漩，風(fēng)機(jī)全壓降低，圖2中的性能曲線向下彎曲，隨著入口導(dǎo)流器角度的變小，風(fēng)機(jī)性能曲線依次由1變?yōu)?、3、,使工況點(diǎn)往小流量區(qū)移動，工作點(diǎn)從A點(diǎn)依次變?yōu)锳'、A”、，達(dá)到調(diào)節(jié)流量減小滿足工況要求之目的。采用入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的離心式風(fēng)機(jī)比一般調(diào)節(jié)管道阻力的調(diào)節(jié)（如出口節(jié)流調(diào)節(jié)）方式要節(jié)能， 一般鍋爐送引風(fēng)機(jī)當(dāng)流量調(diào)節(jié)范圍在最大流量的60%90%時(shí)，一般采用軸向入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)方式比調(diào)節(jié)管道阻力的調(diào)節(jié)（如出口節(jié)流調(diào)節(jié)）方式可節(jié)約功率15%24%。圖2離心風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)特性曲線入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的離心式風(fēng)機(jī)的性能曲線的等效率曲線是類似一簇橢圓曲線，其長軸方

14、向與管路特性曲線方向垂直，如圖 3示意，從圖中可見其高效區(qū)比較窄，在風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)角度改變時(shí)， 風(fēng)機(jī)的效率變化顯著。7161o3(0 150 0O:-_ -450 "'75° '175°55°6520% 30%qv圖3離心風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)效率曲線85下表2為某型號進(jìn)口與國產(chǎn)某型號風(fēng)機(jī)分別采用入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)與入口導(dǎo)流器開度調(diào)節(jié)時(shí)風(fēng)機(jī) 效率比較。表2兩種風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)效率比較進(jìn)口離心風(fēng)機(jī)國產(chǎn)離心風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)角度風(fēng)機(jī)效率調(diào)節(jié)角度風(fēng)機(jī)效率80o30%85o25%70o53%80o41%60o65%75o56%50o73%65o71%40o7

15、8%55o76%30o82%45o80%20o83%30o84%10o84%15o84%0o85%0o85%由上表可見，在風(fēng)機(jī)采用入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)在角度30o以內(nèi)（開度在65%上時(shí)）的風(fēng)機(jī)內(nèi)效率可保持較高值，隨著入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)角度的增大風(fēng)機(jī)的效率有顯著下降。3.6風(fēng)機(jī)的調(diào)速調(diào)節(jié)根據(jù)泵和風(fēng)機(jī)的相似定律，當(dāng)一臺風(fēng)機(jī)分別在不同轉(zhuǎn)速n1, n2下工作時(shí)，其流量、全壓和軸功率分別有以下比例定律關(guān)系：qv1qv2;H 1口1 2()H 2n2;牛（匹）3°P2匕其中q“，H1，P分別為轉(zhuǎn)速時(shí)風(fēng)機(jī)的流量、全壓和軸功率；qv2，H2，P2分別為轉(zhuǎn)速n2時(shí)風(fēng)機(jī)的流量、全壓和軸功率。根據(jù)以上比例定律，可對

16、風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的性能進(jìn)行換算，如已知風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速n1時(shí)的性能曲線H1-qvi、p-qvi、 i-qvi，可由曲線上任一點(diǎn)，根據(jù)qv2qvi也；H2 Hi（匹）2；P2R（匹）3從而繪ninin<,出在風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速n2時(shí)的性能曲線 比-qv1、P - qv1、1 - qv1。其中H-qv特性曲線上，由 土 旦、2和A 0可推導(dǎo)出下列關(guān)系式：土 土，那么可知只（） 2 2H - qv特性曲線在同一拋物線上的工況點(diǎn)ni，n2, n3轉(zhuǎn)速下，1，1'，1 ”三個(gè)工況1 °H2 n2 qv2 n2qviqv2要是H Kqv2拋物線上的工況點(diǎn)彼此相似，在不同轉(zhuǎn)速下的其各點(diǎn)的效率相等，

17、相似拋物線又稱為等效率線。如圖中點(diǎn)的效率均為 2，2，2'，2”三個(gè)工況點(diǎn)的效率均為從圖4中可見，-qv曲線在轉(zhuǎn)速減小時(shí)向小流量方向移動，而一般風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)額定工作點(diǎn)一般在其效率曲線的最高點(diǎn)附近，在導(dǎo)流閥全開情況下，鍋爐的風(fēng)阻與流量 qv的關(guān)系理論曲線基本接近二次方拋物線曲線，是一條 H Kqv2等效率曲線。在一般風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度范圍內(nèi)（轉(zhuǎn)速在 40%100%額采用改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)定轉(zhuǎn)速）風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率基本保持較高的額定工況點(diǎn)的效線，因此在風(fēng)門全開、節(jié)時(shí)，風(fēng)機(jī)的各個(gè)運(yùn)行工況點(diǎn)的效率基本接近，都與風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的額定工況點(diǎn)的效率接近，因此風(fēng)機(jī)在調(diào)速運(yùn)行風(fēng)機(jī)效率能夠保持在較高范圍內(nèi)。3是某型號進(jìn)口風(fēng)機(jī)采用

18、變速調(diào)節(jié)時(shí)的效率。表3風(fēng)機(jī)采用變速調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)效率轉(zhuǎn)速100%91%81%71%61%51%41%效率84.5%81%82%81%83%82%78%這部分由于提高效率而節(jié)約的功率相對于一般節(jié)能分析提出的由于增大風(fēng)門開度降低壓力損失 的H-Q面積所對應(yīng)的功率而言，才是風(fēng)機(jī)采用調(diào)速所達(dá)到的節(jié)約能量的最主要組成部分。HH=K'*qv2H=K"*qv21212'12"n1|n2n30qvi2oqvn3 n2 n1圖4風(fēng)機(jī)等效率曲線與的效率特性曲線4風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況分析每公斤燃料完全燃燒實(shí)際產(chǎn)生煙氣容積可通過下式計(jì)算：03vy= 1.866 (Car+0.375Sar)/10

19、0+ 0.111H ar + 0.0124M ar +1.11093V +0.008NarNmfkg排煙過?？諝庀禂?shù)a取1.3。理論空氣量計(jì)算公式 ：V0=0.0889(C ar+0.375Sar)+0.265H ar-0.03330 arNriVkg理論燃料消耗量計(jì)算公式：B=Dgr ( i gr-i gs) +DPw ( i-i gs) / (耳Q) kg/SDgr過熱蒸汽流量kg/s i gr過熱蒸汽焓kj/kgigs給水焓kj/kg D pw 排污水量kg/s鍋爐排污率按照1%計(jì)算i汽包壓力下飽和水焓kj/kgn鍋爐熱效率，設(shè)計(jì)爐效：91.5%實(shí)際按照90%來計(jì)算Qr輸入熱量(完全燃燒

20、時(shí)，燃料低位發(fā)熱量)設(shè)計(jì)煤種和實(shí)際運(yùn)行煤種參數(shù)項(xiàng)目符號單位設(shè)計(jì)值運(yùn)行數(shù)據(jù)空氣干燥基水分Md%0.741.02收到基全水分Mr810.6干燥無灰基揮發(fā)分Vlaf%2733.22收到基灰分Aar%2820.7收到基碳Car%5245.92收到基氫Har%3.473.35收到基氧Qr%7.213.04收到基氮Nar%0.810.99收到基硫S,ar%0.80.82低位發(fā)熱量Qnet-arKJ/kg2051522244飽和水和過熱蒸汽焓值11MPa 215C 給水焓kj/kg9.0MPa 540 C過 熱蒸汽焓kj/kg10.0MPa 540 C過熱蒸汽焓kj/kg10.0MPa汽包壓力 下飽和水焓k

21、j/kg11MPa汽包壓力下 飽和水焓kj/kg923.63485.43475.114081450.6按照實(shí)際運(yùn)行煤種計(jì)算結(jié)果過熱蒸汽流量t/h180.00200.00235.00250.00260.00280.00燃煤量kg/s6.417.128.378.909.229.93燃煤量t/h23.0825.6430.1332.0533.2035.76煙氣量標(biāo)立Nmi/s43.6748.5357.0260.6662.8367.68124 C煙氣量m/s59.1865.7577.2682.1985.1391.70124 C煙氣量mi/h213034.32236704.80278128.1429588

22、0.99306481.36330111.85135 C煙氣量mi/s60.8267.5779.4084.4787.4994.24135 C煙氣量mi/h218937.03243263.37285834.46304079.21314973.29339258.53按照設(shè)計(jì)煤種計(jì)算結(jié)果過熱蒸汽流量t/h180.00200.00235.00250.00260.00280.00燃煤量kg/s6.957.729.079.6510.0010.77燃煤量t/h25.0227.8032.6734.7536.0038.77煙氣量標(biāo)立3N m/s51.3457.0567.0371.3173.8679.56124 C

23、煙氣 量 mi/s69.5777.3090.8296.62100.08107.80124 C煙氣 量m/h250440.91278267.68326964.52347834.59360296.27388076.03135 C煙氣 量m/s71.4979.4493.3499.30102.86110.79135 C煙 氣量m/h257380.08285977.86336023.99357472.33370279.30398828.77鍋爐設(shè)計(jì)煤種和吸風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工況與幾種運(yùn)行方案煙氣量比較：1 ）、鍋爐設(shè)計(jì)煙氣量：360296 m3/h，排煙溫度134C，吸風(fēng)機(jī)入口煙氣溫度124C時(shí)每臺吸風(fēng)機(jī)的煙氣流

24、量：180148 m3/h （50.04 m 3/s ）。332） 、吸風(fēng)機(jī)銘牌出力：252922 m /h （70.3 m /s ）,煙氣溫度 124C。3） 、鍋爐低負(fù)荷（180t/h ）運(yùn)行方式每臺吸風(fēng)機(jī)的煙氣流量：125220ni/h （34.8 m 3/s ）。4） 、鍋爐最大運(yùn)行方式（280t/h、每臺吸風(fēng)機(jī)的煙氣流量：194038 m3/h （53.9 m 3/s ）。5） 、鍋爐目前實(shí)際運(yùn)行方式（235t/h、每臺吸風(fēng)機(jī)的煙氣流量：163482 m3/h （45.4 m 3/s ）。6） 、鍋爐額定運(yùn)行方式（260t/h、每臺吸風(fēng)機(jī)的煙氣流量：180148 m3/h （50.0

25、4 m 3/s ）。由上可見，吸風(fēng)機(jī)銘牌出力富裕量較大，比鍋爐最大運(yùn)行方式風(fēng)量富裕約58884 nf/h，比低負(fù)荷運(yùn)行方式風(fēng)量富裕約127702ni/h ,比鍋爐目前實(shí)際運(yùn)行方式富裕約89440 m3/h，比額定運(yùn)行方3式風(fēng)量富裕約 72774 m /h，流量富裕量為：23.3 50.5%。鍋爐設(shè)計(jì)和吸風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工況與幾種運(yùn)行方案風(fēng)機(jī)全壓比較：1） 、吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速：985r/min,銘牌全壓：5992Pa;密度0.892kg/m 32）、鍋爐設(shè)計(jì)本體（含鍋爐尾部煙道）總阻力：1494Pa,煙道阻力小于500Pa。設(shè)計(jì)煙氣量：360296m/h，每臺風(fēng)機(jī)煙氣流量 180148 m/h。即風(fēng)機(jī)入口靜壓

26、最大為-1994Pa,動壓一般等于靜壓的（10-20%）, 考慮風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動阻力和對流體的壓縮，煙氣全壓增加（15-20%）,煙囪升力可以克服脫硫系統(tǒng)和煙囪本身阻力，那么風(fēng)機(jī)近似全壓為：1994 X 1.2 X 1.2=2871Pa,而吸風(fēng)機(jī)銘牌全壓 5992Pa,富裕3000 Pa。正常運(yùn)行吸風(fēng)機(jī)靜壓差（根據(jù)運(yùn)行記錄）脫硫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)：吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速：600r/min左右，進(jìn)口靜壓 p1=-1372Pa,出口靜壓 p2=-276.5Pa吸風(fēng)機(jī)出口和進(jìn)口靜壓差：AP=-276.5- （-1372 ） =1095.5 Pa脫硫系統(tǒng)不運(yùn)行時(shí)：吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速：540r/min左右，進(jìn)口 p1=-1358Pa,

27、出口 p2=-468.5Pa吸風(fēng)機(jī)出口和進(jìn)口靜壓差：AP=-458.5- （-1358 ） =899.5 Pa風(fēng)機(jī)全壓：2 2P=(P 2+ p 2 V 2/2)- (p 1+ p 1 V 1/2),2 2 P +( p 2 V 2- p 1 V 1)/2需要實(shí)際測量進(jìn)出口煙氣密度和流速，由于目前無條件測試，試根據(jù)計(jì)算的煙氣流量和風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速及制造商提供的風(fēng)機(jī)各個(gè)轉(zhuǎn)速（600r/min和540r/min、的性能曲線，近似查得風(fēng)機(jī)全壓， 然后根據(jù)風(fēng)機(jī)全壓，流量，作出管路阻力曲線，由于鍋爐爐膛接近大氣壓力，作為特例管路阻力曲線是通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條拋物線，其方程式為： P=kqv2k-阻力系數(shù)，

28、P-全壓q v-流量此管路阻力曲線近似等于風(fēng)機(jī)相似曲線，也近似等于風(fēng)機(jī)切割曲線。即三條曲線是重合的。以純凝汽工況為例：在脫硫系統(tǒng)投入時(shí)，煙氣流量50.3m3/s,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速600r/min，查600r/min 性能曲線，風(fēng)機(jī)全壓 2060Pa,求阻力系數(shù) k, k= q v /P =50.3 /2060=1.2282分別將各個(gè)流量代入管路阻力曲線方程:流量qv828070605040302010全壓P54745211399029312036130373332681發(fā)現(xiàn)工況點(diǎn)（82, 5474）正好是與全速 P- q v曲線相交點(diǎn)，也就是說，此管路阻力曲線（脫硫系 統(tǒng)投入時(shí)）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化，工況點(diǎn)都

29、在這條管路阻力曲線上，上表的數(shù)據(jù)始終是對應(yīng)的。除非脫硫系 統(tǒng)退出運(yùn)行時(shí)，管路阻力曲線才會發(fā)生變化。v吸風(fēng)機(jī)性能特性曲線示意圖上圖上方一根藍(lán)色曲線是風(fēng)機(jī)全速（985r/min）運(yùn)行的（p- q v）曲線，下方一根藍(lán)色曲線是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速600r/min運(yùn)行的（p- q v）曲線，紅色曲線是管路阻力曲線,A0點(diǎn)為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，如果風(fēng)機(jī)全速 運(yùn)行，實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)為 A點(diǎn)，A1點(diǎn)是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速600r/min運(yùn)行的實(shí)際工況點(diǎn)， 也是目前純凝汽運(yùn)行， 脫硫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn)。上圖可以明顯看出風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行工況相差甚遠(yuǎn)，功率浪費(fèi)是很大的。好在風(fēng)機(jī)采用液偶調(diào)速，部分功率被回收，但風(fēng)機(jī)機(jī)械效率下降，調(diào)速效率只有6

30、0%左右，所以仍然是不經(jīng)濟(jì)的。4.1鍋爐不同主蒸汽流量下的引風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)比較表4引風(fēng)機(jī)額定負(fù)荷需求運(yùn)行參數(shù)比較（設(shè)計(jì)煤種）項(xiàng)目全壓/Pa流量/m3.h 1內(nèi)效率/%內(nèi)功率/kw軸功率/kw電機(jī)功率/kw弓1風(fēng)機(jī)（180噸）98512522080.042.8344.15116.5引風(fēng)機(jī)（200噸）121613913480.058.760.6144引風(fēng)機(jī)（235噸）167916348280.095.398.3198.5引風(fēng)機(jī)（260噸）203918014880.0127.5131.5241引風(fēng)機(jī)（280噸）236519403880.0159.3164.3280表4引風(fēng)機(jī)額定負(fù)荷需求運(yùn)行參數(shù)比較（運(yùn)

31、行煤種）項(xiàng)目全壓/Pa流量/m3.h 1內(nèi)效率/%內(nèi)功率/kw軸功率/kw電機(jī)功率/kw弓1風(fēng)機(jī)（180噸）71310651780.026.427.284.3引風(fēng)機(jī)（200噸）88011835280.036.237.3104引風(fēng)機(jī)（235噸）121513906480.058.760.5143.6引風(fēng)機(jī)（260噸）147515324080.078.581174.6引風(fēng)機(jī)（280噸）171216505680.098.1101.2202.5注：引風(fēng)機(jī)電機(jī)效率0.9,調(diào)速效率等于調(diào)速比、機(jī)械效率0.97,排煙氧量5.2,排煙過?？諝庀禂?shù)1.3， 引風(fēng)機(jī)內(nèi)效率始終是 80%是因?yàn)橐L(fēng)機(jī)由液偶調(diào)速，根據(jù)工

32、況點(diǎn)，查制造商提供的性能曲線 所得，實(shí)際效率需要進(jìn)行測試。 實(shí)際運(yùn)行時(shí)煤質(zhì)變化較大，需要的風(fēng)量和過?？諝庀禂?shù)也有變化，以及運(yùn)行調(diào)整方法不同，風(fēng)機(jī)耗電也不一樣。改造前需要通過現(xiàn)場試 由于現(xiàn)場條件限制， 上述數(shù)據(jù)是根據(jù)目前運(yùn)行情況及理論分析得出的,驗(yàn)及重新設(shè)計(jì)計(jì)算，來確定引風(fēng)機(jī)的合理參數(shù)。4.2計(jì)算分析根據(jù)對不同負(fù)荷下進(jìn)行計(jì)算得到的引風(fēng)機(jī)的各種效率和所需的功率如表5。表5 各種負(fù)荷下引風(fēng)機(jī)各種的效率（設(shè)計(jì)煤種）流量t/h內(nèi)效率/%機(jī)械效率/%電機(jī)效率/%調(diào)速效率/%總效率/%需電機(jī)功率/k1229.42116.520080979046.832.71442358097905

33、538.4198.526080979060.642.324128080979065.345.6280表5 各種負(fù)荷下引風(fēng)機(jī)各種的效率（運(yùn)行煤種）流量t/h內(nèi)效率/%機(jī)械效率/%電機(jī)效率/%調(diào)速效率/%總效率/%需電機(jī)功率/k8325.0284.320080979039.827.810423580979046.832.7143.626080979051.536174.628080979055.538.8202.5注：引風(fēng)機(jī)電機(jī)效率按 90%十算，是因?yàn)榇篑R拉小車，功率因素下降，電機(jī)效率下降較大。通過以上設(shè)計(jì)、運(yùn)行及測試計(jì)算數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，目前引風(fēng)機(jī)均運(yùn)行在設(shè)計(jì)高效工況點(diǎn)以

34、外，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 鍋爐排煙溫度偏離風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)溫度要高出15-20 C左右； 引風(fēng)機(jī)采用液偶調(diào)速，節(jié)能比較顯著，但是實(shí)際使用轉(zhuǎn)速在600r/min左右，有時(shí)更低，從985r/min ,調(diào)到600r/min,調(diào)速效率60眩右，其內(nèi)部產(chǎn)生的轉(zhuǎn)差損失功率在nv = i = 0.67時(shí)達(dá)到最大值，即風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 657 R/min時(shí)轉(zhuǎn)差損失功率厶P最大，風(fēng)機(jī)在這一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)差損失功率P比較大，不僅浪費(fèi)了部分功率，而且使電機(jī)功率因素降低，電機(jī)效率下降較多，同時(shí)使廠用系統(tǒng)電能 損耗增加。 負(fù)荷越小，效率越低，而引風(fēng)機(jī)的總效率更低，有一半以上的功率是浪費(fèi)的。 鍋爐煙氣管道阻力低于同類型50MW機(jī)組的管道

35、阻力，而引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)全壓大大高于實(shí)際阻力，其主要原因是弓I風(fēng)機(jī)考慮了脫硫系統(tǒng)阻力，而實(shí)際煙囪高度高，自拔力大，可以減少引風(fēng)機(jī)出力。此外采用的是電除塵器而非水膜除塵器，煙道漏風(fēng)較小，引風(fēng)機(jī)前氧量可能低于5.2 %，其主要原因是采用了管式空氣預(yù)熱器。5引風(fēng)機(jī)改造方案分析5.1按照設(shè)計(jì)煤種針對我公司目前引風(fēng)機(jī)4種改造方案，節(jié)能改造效果初步估算如表6;表6風(fēng)機(jī)節(jié)能的期望值風(fēng)機(jī)蒸汽量t/h內(nèi)效率/%機(jī)械效率/%電機(jī)效率/%調(diào)速效率/%總效率/%節(jié)約電機(jī)功率/kw引風(fēng)1808097959771.5168.6機(jī)改2008097959771.5178.3變頻2358097959771.5191.92608097

36、959771.5198.32808097959771.51101.7引140.4631.8機(jī)改20080979362.344.9639.6雙速23580979373.252.8254.1電機(jī)26080979380.758.2165.728080979386.962.776.7引141.3333.6機(jī)換20080979562.346.041.8低速23580979573.254.057.3電機(jī)26080979580.759.569.528080979586.964.181.1引9546.8143.3機(jī)成20082979

37、568.852.053.6套更23582979580.961.173.7換26082979589.167.389.42808297959672.5104.15.2引風(fēng)機(jī)改造方案效益分析按照目前主蒸汽流量 180噸/小時(shí)和235噸/小時(shí)兩種工況進(jìn)行比較改造效益，全年運(yùn)行7500小時(shí)，其中180噸/小時(shí)工況運(yùn)行 3500小時(shí)，235噸/小時(shí)工況運(yùn)行4000小時(shí)，各方案效益見表 7；表7 180噸/小時(shí)和235噸/小時(shí)工況下改造效益方案名稱液偶改變頻電機(jī)改雙速換低速電機(jī)成套更換180噸/小時(shí)目前功耗/kw116.5116.5116.5116.5180噸/小時(shí)改后功耗/kw47.9184.6982.9

38、73.2節(jié)約功率/kw68.5931.8133.643.3年運(yùn)行小時(shí)3500350035003500年節(jié)電量/kwh240065111335117600151550235噸/小時(shí)目前功耗/kw198.5198.5198.5198.5235噸/小時(shí)改后功耗/kw106.63144.41141.2124.8節(jié)約功率/kw91.8754.0957.373.7年運(yùn)行小時(shí)4000400040004000年節(jié)電量/kwh367480216360229200294800年合計(jì)節(jié)電量/kwh607545327695346800446350電價(jià)元/kwh0.4650.4650.4650.465兩臺效益/元565

39、016.85304756.35322524415105.5設(shè)備投資費(fèi)萬兀150203060安裝費(fèi)用/萬元100010采用最小年費(fèi)用法進(jìn)行兩種調(diào)節(jié)方法的經(jīng)濟(jì)性比較。即比較年費(fèi)用最小的為最經(jīng)濟(jì)方案。年費(fèi)用N可按下式計(jì)算：N= r(1+r)七/(1+)t - 1) x R +C式中：r 年利率，取r=7%t 設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行年，取 t=10R設(shè)備初投資。C項(xiàng)目的年運(yùn)行費(fèi)用，只考慮耗電費(fèi)一項(xiàng)。電價(jià)按0.465元/ kwh,由于調(diào)度給的計(jì)劃發(fā)電量是以發(fā)電機(jī)的發(fā)電量為準(zhǔn)的，在同等的計(jì)劃發(fā)電量下，廠用電越少，上網(wǎng)電量越多，所以要以上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列表8如下：表8四種改造方式經(jīng)濟(jì)性比較之初投資R（萬元）年

40、耗電量（萬 kwh）年耗電費(fèi)C（萬元）年費(fèi)用N回收年限年10年節(jié)約電費(fèi)用（萬元）評價(jià)變頻調(diào)節(jié)160118.8455.2678.043.26565.02最經(jīng)濟(jì)雙速電機(jī)20174.8181.2984.130.7304.76次次經(jīng)濟(jì)更換電機(jī)30170.9979.5183.781322.52次經(jīng)濟(jì)整套更換70151.0870.2580.221.85415.11較經(jīng)濟(jì)不改造0240.35111.76111.76不經(jīng)濟(jì)5.3引風(fēng)機(jī)改造方案說明5.3.1方案之一：拆除液偶換變頻，變頻器按電機(jī)容量630kw，兩套，160萬元，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速最大只需要 740r/min，變頻器的容量只需要 630*（ 740/9

41、85）3*1.2=320kw，價(jià)格還要降低。表中仍 按630KW計(jì)算。年費(fèi)用低于改造前， 3.26年可以回收投資。5.3.2 方案之二：電機(jī)改雙速電機(jī)，比較簡單，每臺10萬，兩臺20萬全部搞定。年費(fèi)用低于改造前，0.7年可以回收投資。5.3.3 方案之三：電機(jī)更換低速電機(jī)，反正最大轉(zhuǎn)速只要740轉(zhuǎn)/分，不如買一臺低速電機(jī)裝上，電機(jī)容量也只要 330kw，電機(jī)價(jià)格15萬元，基礎(chǔ)按原來的不變，基本不需要安裝費(fèi)。年費(fèi)用低于改 造前，也比改雙速電機(jī)低，1年可以回收投資。換下的電機(jī)可以做備品或賣掉。5.3.4 方案之四：電機(jī)和風(fēng)機(jī)全部換，電機(jī)15萬，風(fēng)機(jī)15萬，安裝費(fèi)5萬，兩臺合計(jì)70萬元，年費(fèi)用低于改

42、造前，1.85年可以回收投資。從上表看出最省錢的是改雙速電機(jī)，年費(fèi)用最低的是拆除液偶換變頻，但初投資高，由于改雙速 電機(jī)，變速時(shí)需要停運(yùn)風(fēng)機(jī)，而風(fēng)機(jī)是長期運(yùn)行，負(fù)荷是全天在變化，如果負(fù)荷發(fā)生變化，就切換， 將導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的頻繁啟停，對機(jī)組的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅，并且經(jīng)濟(jì)性也會打折扣，通過液偶調(diào)速效率也 很低，所以此方案不可以采納。電機(jī)和風(fēng)機(jī)全部更換，拆裝工期比較長，并且基礎(chǔ)也有可能不符合要 求，根據(jù)目前我公司情況，此方案也不可取。對于更換電機(jī)方案， 更換電機(jī)還采用原來的液力偶合器，液力偶合器的調(diào)速效率將比目前提高很多。但液力偶合器在調(diào)速過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)速滑差損失，一般占電動機(jī)輸入功率的 10%15%左右，

43、從長遠(yuǎn)來分析，低效率的液偶調(diào)速越來越被高效的變頻調(diào)速所代 替，變頻調(diào)速技術(shù)越來越成熟，價(jià)格越來越便宜，如果變頻容量不按照630kw而按照320kw要比上表的160萬低50萬左右，并且我公司的液力偶合器已使用一年，設(shè)備陸續(xù)要出現(xiàn)這樣那樣的問題，需 要檢修和更換備品備件，安全性不是很好，而變頻技術(shù)現(xiàn)在比較成熟，即使出現(xiàn)問題切換為工頻運(yùn)行 進(jìn)行處理，不會常時(shí)間影響設(shè)備的運(yùn)行。變頻運(yùn)行時(shí)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)得到提高：我公司原電機(jī)直接由工頻驅(qū)動時(shí)功率因數(shù)為 0.7左右，采用高壓變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，電源側(cè)的功率因數(shù)可提高到0.98以上，可進(jìn)一步節(jié)約上游設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用下降：采用變頻調(diào)節(jié)后，由于通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能，在負(fù)荷率較低時(shí)，電機(jī)、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速也降低，主設(shè)備及相應(yīng)輔助設(shè)備如軸承等磨損較前減輕，維護(hù)周期可加長，設(shè)備 運(yùn)行壽命延長。用高壓變頻調(diào)速裝置后，可對電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動，啟動時(shí)電流不超過電機(jī)運(yùn)行額定電流的1.2倍，對電網(wǎng)無任何沖擊，電機(jī)使用壽命增長。操作簡單，運(yùn)行方便，通過DCS遠(yuǎn)程直接給定調(diào)節(jié)輸出頻率，實(shí)現(xiàn)自動化調(diào)節(jié)。4結(jié)論通過上面對引送風(fēng)機(jī)節(jié)電改造方案的分析，結(jié)合公司目前調(diào)峰幅度小，機(jī)組全年運(yùn)行達(dá)800050%100 %轉(zhuǎn)速下運(yùn)行風(fēng)機(jī)的內(nèi)h的實(shí)際情況，按