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(duì)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(guó)由于設(shè)計(jì)上的原因，高壓電動(dòng)機(jī)往往存在“大馬拉小車(chē)”的現(xiàn)象，在某些場(chǎng)合即使裕度選 得不是很大，但由于工況存在負(fù)荷波動(dòng)較大的情況，由于電動(dòng)機(jī)不能跟著負(fù)荷的波動(dòng)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(guó)風(fēng)機(jī)泵類(lèi)的平均設(shè)計(jì)效率僅75%，比發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)家水平低2025個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)電潛

2、力巨大。在國(guó)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(duì)節(jié)能降耗有著重要的作用。要想更準(zhǔn)確的評(píng)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(píng)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(cè)算和分析。2風(fēng)機(jī)改造的幾種方案我公司安裝兩臺(tái)無(wú)錫鍋爐廠生產(chǎn)的UG 260/9.8 h型鍋爐，每臺(tái)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(tái)，具體參數(shù)見(jiàn)表1:表1引風(fēng)機(jī)參數(shù)項(xiàng)目名稱(chēng)單位規(guī)范

3、項(xiàng)目名稱(chēng)單位規(guī)范型號(hào)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(dòng)機(jī)型號(hào)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) YKK500-6風(fēng)機(jī)入口密度kg/m30.892電動(dòng)機(jī)容量Kw630全壓Pa5992電動(dòng)機(jī)電壓V6000風(fēng)機(jī)入口溫度C124電動(dòng)機(jī)電流A73.1額定轉(zhuǎn)速R/mi n985電動(dòng)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(guò)程中液偶的開(kāi)度 和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速都很低，鍋爐帶滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)（流量在240噸左右），兩

4、臺(tái)引風(fēng)機(jī)液偶一般開(kāi)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(kāi)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(chēng)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(chēng)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(huì)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(chēng)為轉(zhuǎn)差率S,液力偶合器的轉(zhuǎn)差率除表示相對(duì)轉(zhuǎn)速差的大小外，還表示在液力偶合器中功率的傳動(dòng)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(chēng)為傳動(dòng)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(dòng)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(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)基本在這一轉(zhuǎn)速上下波動(dòng)，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(duì)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(guò)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(duì)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(lái)分析采用調(diào)速后的節(jié)能效果。圖1風(fēng)機(jī)泵類(lèi)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(guò)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(mén)全開(kāi)），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(mén)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(méi)有減小，而采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由原來(lái)的n1降至n2,根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)比例定律可以畫(huà)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(mǎn)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(guò)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(mén) 的全開(kāi)節(jié)省了在風(fēng)門(mén)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(dòng)電動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）傳送到風(fēng)機(jī)軸端上的功率，也稱(chēng)為風(fēng)機(jī)的輸入功率，它是風(fēng)機(jī) 有效功率與流動(dòng)損失、輪盤(pán)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(dòng)機(jī)功率拖動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)的輸入功率，即拖動(dòng)負(fù)載要消耗的從電網(wǎng)來(lái)的進(jìn)線有功功率計(jì)算公式為：RPg- ，其中Pg為電動(dòng)機(jī)輸入功率，Pe為風(fēng)機(jī)有效功率，單位均 kW g為電動(dòng)機(jī)效率，d

11、g d f為傳動(dòng)效率，f為風(fēng)機(jī)總效率。對(duì)于較大容量的風(fēng)機(jī)，選擇原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）容量時(shí)，一般會(huì)取1.051.3的安全系數(shù) K,對(duì)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(huì)產(chǎn)生機(jī)械損失、容積損失和流動(dòng)損失，這些損失分別用機(jī)械效率m、容積效率流動(dòng)效率I來(lái)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(pán)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(dòng)的阻力摩擦損失稱(chēng)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(dòng)損失是由于氣體從風(fēng)機(jī)入口到出口流動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(kāi)（90o ）時(shí)氣流無(wú)漩

13、流進(jìn)入葉道，當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)，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(mǎn)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(lèi)似一簇橢圓曲線，其長(zhǎng)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(jiàn)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(hào)進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)某型號(hào)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(kāi)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(guó)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(jiàn)，在風(fēng)機(jī)采用入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)在角度30o以?xún)?nèi)（開(kāi)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(tái)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(duì)

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(chēng)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(jiàn)，-qv曲線在轉(zhuǎn)速減小時(shí)向小流量方向移動(dòng)，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(kāi)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(mén)全開(kāi)、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(hào)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(duì)于一般節(jié)能分析提出的由于增大風(fēng)門(mén)開(kāi)度降低壓力損失 的H-Q面積所對(duì)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(guò)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(guò)?？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(guò)熱蒸汽流量kg/s i gr過(guò)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(lái)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(hào)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(wú)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(guò)熱蒸汽焓值11MPa 215C 給水焓kj/kg9.0MPa 540 C過(guò) 熱蒸汽焓kj/kg10.0MPa 540 C過(guò)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(guò)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(guò)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(tái)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(tái)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(tái)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(tái)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(tái)吸風(fēng)機(jī)的煙氣流量：180148 m3/h （50.0

25、4 m 3/s ）。由上可見(jiàn)，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(tái)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(dòng)壓一般等于靜壓的（10-20%）, 考慮風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)阻力和對(duì)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(cè)量進(jìn)出口煙氣密度和流速，由于目前無(wú)條件測(cè)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(guò)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(shuō)，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(duì)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(huì)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(guò)剩空氣系數(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(cè)試。 實(shí)際運(yùn)行時(shí)煤質(zhì)變化較大，需要的風(fēng)量和過(guò)?？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(guò)現(xiàn)場(chǎng)試 由于現(xiàn)場(chǎng)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(lái)確定引風(fēng)機(jī)的合理參數(shù)。4.2計(jì)算分析根據(jù)對(duì)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(chē)，功率因素下降，電機(jī)效率下降較大。通過(guò)以上設(shè)計(jì)、運(yùn)行及測(cè)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(lèi)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(duì)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(jiàn)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(chēng)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(tái)效益/元565

39、016.85304756.35322524415105.5設(shè)備投資費(fèi)萬(wàn)兀150203060安裝費(fèi)用/萬(wàn)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(wàn)元）年

40、耗電量（萬(wàn) kwh）年耗電費(fèi)C（萬(wàn)元）年費(fèi)用N回收年限年10年節(jié)約電費(fèi)用（萬(wàn)元）評(píng)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(shuō)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(wàn)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(jiǎn)單，每臺(tái)10萬(wàn)，兩臺(tái)20萬(wàn)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(mǎi)一臺(tái)低速電機(jī)裝上，電機(jī)容量也只要 330kw，電機(jī)價(jià)格15萬(wàn)元，基礎(chǔ)按原來(lái)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(mài)掉。5.3.4 方案之四：電機(jī)和風(fēng)機(jī)全部換，電機(jī)15萬(wàn)，風(fēng)機(jī)15萬(wàn)，安裝費(fèi)5萬(wàn)，兩臺(tái)合計(jì)70萬(wàn)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(qián)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(zhǎng)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(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅，并且經(jīng)濟(jì)性也會(huì)打折扣，通過(guò)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(zhǎng)，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(duì)于更換電機(jī)方案， 更換電機(jī)還采用原來(lái)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(guò)程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)速滑差損失，一般占電動(dòng)機(jī)輸入功率的 10%15%左右，

43、從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)分析，低效率的液偶調(diào)速越來(lái)越被高效的變頻調(diào)速所代 替，變頻調(diào)速技術(shù)越來(lái)越成熟，價(jià)格越來(lái)越便宜，如果變頻容量不按照630kw而按照320kw要比上表的160萬(wàn)低50萬(wàn)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(wèn)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(wèn)題切換為工頻運(yùn)行 進(jìn)行處理，不會(huì)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(dòng)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(guò)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(zhǎng)，設(shè)備 運(yùn)行壽命延長(zhǎng)。用高壓變頻調(diào)速裝置后，可對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)電流不超過(guò)電機(jī)運(yùn)行額定電流的1.2倍，對(duì)電網(wǎng)無(wú)任何沖擊，電機(jī)使用壽命增長(zhǎng)。操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，通過(guò)DCS遠(yuǎn)程直接給定調(diào)節(jié)輸出頻率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)。4結(jié)論通過(guò)上面對(duì)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