读《锅炉风机节能技术》随笔

1、读锅炉风机节能技术随笔锅炉风机节能技术一书,为作者从事电厂锅炉和风机运行、试验和技术管理等工作经验的总结，同时又是作者技术改造和革新成果的结晶，主要讲述了风机、管网基本理论、风机与管网的匹配以及通过对风机和管网的改造取得节能成果的经验。该书所含内容理论基础扎实深厚，实践经验深刻丰富，作为热能动力专业人员，虽具体工作与作者有异，阅读该书，尤其书中一些与专业工作所为所历直接联系的章节内容，深感很受启发教益，颇有些心得。“一台风机是否节能取决于以下因素；（1） 风机自身效率的提高。（2） 管网设计合理、阻力小。（3） 风机与管网匹配良好。所谓匹配指的是风机设计的风量和风压与管网所需风量和风压相符，也

2、就是说，风机所产生的全风压应能在克服管网阻力的前提下满足管网风量的需要。风机的高效率固然重要,但是如何提高风机的运行效率更重要。而实现风机和管网合理的匹配是节能降耗最有效的途径。”摘自该书第85页此真深刻经验之谈。管网（包括风机所在系统的全部管道、附件、阻力元件（设备、装置）的合理设计、正确的安装施工和完善的运行管理，是系统实现功能、确保可靠进而经济运行的基础和保障。从设计角度，只有正确合理的系统设计，对管网的各部分阻力（和而为管网的总阻力）的有一定准确度的计算、对有关运行状况的正确科学的预期和设想、合理的裕量选择，才能实现风机的正确选型（或合理改造），使风机节能成为可能。以往在设计工作中于风

3、机选型上出现的失误，多是前述有关工作出现差错所致。“国外锅炉的风机大都由锅炉制造厂设计配套。由于选型合理，风量风压余量适中，因此风机效率高，能耗小。国内锅炉的风机皆由电力设计部门配置。由于缺乏实际运行经验，锅炉、风机制造商和设计院对风机参数都留有余量，由此锅炉投运后普遍出现大马拉小车的现象，尽管选用的是高效风机，但往往出现的是高效风机在低效区运行，效率低，电耗大、能源浪费严重。”摘自该书第85页按我国的电力工程建设的惯例（工业锅炉房设计中机组容量相对稍大一些的，情形仿佛，故亦可参比而思及），电厂锅炉风机的选配是电力设计院的设计工作内容，据由锅炉制造商（供应商）提供以锅炉进出口为起止范围的各个系

4、统的空气动力计算，加和由设计院自己完成工程设计的外部系统（连接管道、附件和辅助设备装置）的空气动力计算的结果，整合成烟风煤粉等各系统（即及书中提到的管网）的空气动力计算，根据计算出的介质流量和总阻力（一般按额定工况和标准环境状况），然后分别按规定的裕量系数和修正方法按各公式计算出所需选用的各个风机的介质流量和全风压，然后从风机制造厂家的样本中选出合适的风机，必要时可能会遇到需特型设计和风机改造的情况。在我国的电力工程建设中，一般电力锅炉、风机制造和电厂的工程设计是各自独立的，而虽然外部系统的阻力一般相对锅炉范围内的阻力要小得多，但绝不是可以忽略的也不宜很草率的粗估的，外部系统的设计要涉及多个工

5、程设计专业，有时建设条件还很有其特殊性，我国现行的电力工程建设中有关单位的分工方式自有其合理部分。理想的情况下，锅炉制造商和电力工程设计院各自给出正确的空气动力计算结果，实现正确的风机选型应是可能的，应该说多数项目的风机配套工作尚好。但实际确常有项目出现“大马拉小车”的结果，究其因素是多方面的。相对要负责风机设计配套的国外锅炉制造厂，国内锅炉厂在空气动力计算方面的压力感觉较小，有些时候精确计算的意识不强烈，因而计算尤其是对一些不典型元件不规范连接形式的计算粗犷；锅炉机组的空气动力计算方法中各元件的阻力系数由过去的试验数据总结而出，一般显得有些粗略；由于热力计算的可靠程度、实际运行条件存在诸多变

6、数，风机实际运行的状况会偏离理论设想，相对于因风机偏小影响锅炉出力，风机偏大造成电力浪费似乎过在较轻，无论锅炉制造厂还是电力设计院（尤其电力设计院）从空气动力计算到风机选型整个设计过程中每遇选择常采取保守的取值；有关各方在信息交流方面有时出现问题；由设计院来主张风机的特型设计或新装风机的改造显得成本太高（由制造厂来主张工作完成后会是一种新型或改型的风机匹配一种型号的锅炉，由设计院主张则只是几台（甚至仅一台）风机配几台（甚至仅一台）锅炉），常有在认为不出大格的情况下，偏上选一机号将就了事的情形。还有其他一些因素，这些使书中所述的情况出现。想起关于某热电厂循环流化床锅炉一次风机和引风机的往事:在锅

7、炉机组进行试运时，人们发现一次风机在锅炉近额定负荷工况下，风门的开度只有30%不到，测试的结果推算，在110%负荷下锅炉实际需要，风压的裕量在1.4左右（风量的裕量也较大，但具体数值已忘记了）。探究原因，主要是由于锅炉范围内和外部系统的空气动力计算出阻力都偏大，加之一次风机因风机系列情况采取偏大机号选型所造成。根据风机相似定律，同系列风机流量与叶轮直径的三次方成正比，全压力与叶轮直径的平方成正比，勉强地选用偏大机号的风机往往造成风机管网极不匹配的情形。再有，由于某些原因，施工设计开始后，建设方与锅炉制造厂商定锅炉由设计炉膛内微正压燃烧改为平衡通风方式，这一信息并没有反映给设计院，这产生的影响是

8、可以想见的。也正是因为包括这一因素在内的各种因素影响的结果，锅炉引风机的出力就明显有些不能满足需要。一般说来，无论锅炉厂还是设计院都不会犯“在一个地方摔两次跟斗”的错误，在注意收集信息和认真调研工作的情况下，亦能避免“在别人摔跟斗的地方摔跟斗”。而对于在型式、特性、容量等前所未有的锅炉投入兴建或锅炉所联系的外部系统极具特殊的情况，有关方面没有成熟的全盘经验可言可鉴，要严格按照有关技术规范要求，认真做好调查研究，汲取可借鉴的炉型或系统的经验，重要数据如有必要要不惜代价通过模型试验等手段获取，在理论分析、结构设计、设备选型和数据计算等各方面严肃态度认真工作，才可能在包括锅炉风机配置在内的锅炉机组建

9、设设计工作中避免出现大的偏差，为机组成功建设试运投运奠定基础。其间风机与管网的良好匹配，也是在技术基本保障方面为运行中实现风机节能的目标提供了条件。做好锅炉烟风煤粉系统设计做好风机配置工作实现风机节能目标，有些时候技术层面之外的影响也是很重要的。记得有企业自备热电厂的锅炉选用的是某锅炉厂改型设计的锅炉，改型设计的锅炉增设了空气预热器。在锅炉制造生产、安装工程设计已经开始的时候，锅炉的技术资料还有一些没有完成，多少有点“三边工程”的味道。在锅炉厂提供的烟风阻力计算数据汇总中，将新设的空气预热器的阻力加上实际上是改型前各部分阻力的计算结果作为送风系统的总阻力。设计院已经完成施工设计后，才见到在对炉

10、型结构和安装要素已经了解后就不太重视的安装使用说明书，见到其中有“因增设了空气预热器要注意烟风阻力计算的温度修正”一句。其实，对于这种炉型的空气动力计算尤其是送风系统的空气动力计算，这类设计院的热能动力专业设计人员一般不很熟悉，对这些锅炉厂方面自是悉知，所以如此行事，首先是颇顾及“面子”，其次是相信设计院读懂了这句后按管网牛顿型流体且处自模化区粗粗修正一番，自会得出偏保守的数据；即使不做修正，那设计院做风机选型大都是保守得很，想也吃得下这点计算失误。遗憾的是，设计院只把这句段当成对自己所负责的烟风道部分设计工作的善意提醒，并没有想到是要他们做点“越俎代庖”的修补工作，而这次风机选型并没留下多少

11、余量。而在设计院方面其实也应该对于这种类型的锅炉的烟风系统阻力有一个大致的了解，何况设计院在一年前曾接触过改型前的有关资料，只可惜，知道要做的是改型后的锅炉的安装设计，对此匆匆看过，未稍多加理会，设计之初，也不曾将两炉资料对照比较。做好锅炉风机配置在内的锅炉机组建设设计工作，实现风机节能目标，需要有关方面怀有强烈的社会责任感，恪守职业道德，精诚合作，密切配合。“要减少风机的用电应从提高风机和电动机的效率、降低管网与调节风门阻力着手做好风机的改进工作。摘自该书第122页该书的第四章题为“风机的节能改造”，作者从理论基础、技术要点、实践案例各个方面介绍了十余项具体的技术措施，如变型设计、适当切割叶

12、片、加装液力耦合器、加装变频器等。深入浅出，生动鲜明，翔实可信，值得亟需了解风机节能技术的人士用心一读。在变频调速风机的节能分析一节，作者写道：“变频器是实现交流电动机无极变速的先进技术。他不但适用于鼠笼式电动机，而且适用于同步和绕线式电动机。与其他调速装置相比具有调速范围大，效率高和节电明显之优点。变频器可以实现低速启动、平滑调速，是用于锅炉风机最理想的调速装置。”根据各种不同调节方式风机的运行效率的比较，作者指出“变频调速最经济，其次是双速风机和液力耦合器调速，以风机进口风门调节方式较差 读者注：风机出口风门节流调节方式未在“负荷率风机运行效率图” 中画出，书作者在先前已提到这种调节方式效

13、率最低 。以与锅炉相配套的风机而言。当锅炉负荷率达到100%时，几种调节方式风机运行效率相差无几，但随着负荷率的降低，其差距逐渐加大。”工程实践，注释着作者的准确论述。许多锅炉风机选用安装了变频器调节系统后锅炉风机效率提高、调节性能变好、使锅炉机组运行的可靠性、灵活性和经济性都有改善。对于那些有风机全压力流量裕量偏大、负荷变动频繁、较长时间在低负荷下运行等情形的锅炉风机，采用变频器调节的优越性很是明显。如风机配置较合理且锅炉高负荷满负荷运行时段较长，则因上变频器调节系统费用较高且自身也有一定电能消耗（有报道称变频器的效率为95%稍强），而当此情形其他一些调节方式风机运行效率与变频调节相差无几，

14、虽然风机在风量风压上有些调节裕量，也要进行技术经济论证决定锅炉风机调节方案。至于有一些运行有年的锅炉机组，锅炉受热面老化，排烟温度升高，烟风道漏风严重，风机风门全开锅炉出力还是不够，首先考虑的是机组改造维修的问题，如某企业20t/h锅炉就是如此，全面改造前锅炉实际最大出力16t/h，引风机风门开度100%，锅炉长期高负荷运行，当此条件上变频就没有什么益处。近年来曾在网上偶见有关于某采用变频器调节的锅炉风机在中间工况出些不正常现象的报道，其他途径也曾有零星类似信息，由于已不再直接从事有关工作，未曾太用心关注，所以还没见到关于这方面的研究、探讨或解释说明的材料。分析各类锅炉风机和管网特性以及锅炉风

15、机变频调节的特点，臆想会与这几点因素有关：一些风机的全压流量曲线中间存在峰值且上升段较长较陡；一些管网特性曲线远不符合H=KQ2解析形式，有陡升段和较长的小斜率段（甚至近乎水平段）；实际运行中，因阻力波动变化等造成极不正常的压力波动。却实在不知有几许符合客观实际。因书成年月稍早，未能读到作者在这方面的真知灼见，颇有憾叹。“一个性能优越的管网，应该具备阻力小、性能好的特点。如果我们在对风机进行改造的同时对风机所属的管网进行改造，那么，我们就可以在设计风机时，选取较低的风压，选用较小的风机叶轮直径，风机的能耗将随之减少。”摘自该书第184页该书的第五章题为“锅炉风烟管网的节能改造”，作者提到的降低

16、锅炉风烟管网阻力的方法有：选用阻力小、性能好的设备；改造不合理的管段；拆除多余的烟风门；选取适当的风速。在管网中各个设备也是阻力元件而且它们的阻力往往占有管网总阻力的绝大比重，它们具有良好性能，系统能够处于较理想的运行状态，才有谈风机节能的基础。作者用较大篇幅述及设备改造技术的内容，涉及管式空气预热器、旋流燃烧器、钢球磨煤机、粗粉分离器等设备，读来很是感到有收益和启发，即使是一些过去已知的内容，感到也是加深了印象和体会。如：“空气预热器管的烟速与管子数量和直径有关，而流经管排的风速则取决于管间的节距和管箱的高度，如管箱高度不够、风速高，不但会使空气侧阻力成平方比例地增加，而且会使预热器发生共振。卡门涡流引起的共振是产生管式预热器共振和噪声的根源。这种共振是气流横向冲刷管束时，在管子边界上的涡流脱体频率（卡门涡流频率）与气流容声自振频率相合拍的结果。其共振的声学特点是具有强大的脉动气压和强烈的声辐射。”摘自该书第196页作者接下来例举了某公司热电厂410