动叶可调轴流式送风机选型及运行情况分析

动叶可调轴流式送风机选型及运行情况分析

600mw机组通常选择动态叶片调整轴流式送风机。目前，对送风机的节能改造进行了一定的研究，但关于送风机型的研究很少。风机选型偏大会造成电厂初投资增大,同时风机长期偏离高效区域运行,风机效率偏低,电耗偏高。本文研究了不同类型机组送风机的选型裕度及其节能改造方向,为新建机组送风机选型和已投产机组送风机节能降耗改造提供参考。1风机电机的性能本文所选600MW机组动叶可调轴流式送风机的设备厂家包括上海鼓风机厂(简称上鼓)、沈阳鼓风机厂(简称沈鼓)、成都凯凯(简称成凯)、豪顿华工程有限公司、加拿大NOVENCO公司等,送风机的全压约在3800~6200Pa之间,最大流量约在200~275m３/s之间,风机电机额定电压多为6kV,少量为3、10kV,额定功率在1200~1900kW之间,具体参数见表1。2机组满负荷工况下送风机运行电流与设计电流、风机流值、电流值等参数确定依据《大中型火力发电厂设计规范》对所选风机流量裕量进行分析(表2)。由表2可见,送风机TB工况下平均流量为245.8m３/s,BMCR(设计煤种)工况下平均流量为210.67m３/s,平均流量裕度为16.87%,满足风机流量裕度不低于5%的选型要求;送风机平均压力裕度范围为12%~39%,部分未达到规程中不低于15%的设计要求。在统计的30台机组中,没有送风机流量裕度超过30%的机组;达到送风机流量裕度不低于5%设计要求的机组有26台,占统计机组的86.67%;送风机选型裕度低于5%的机组有4台,占统计数量的13.33%。达到要求的26台机组中,有20台机组裕度在15%~30%之间,占统计数量的66.67%;有6台机组裕度在5%~15%之间,占统计数量的20.00%。机组满负荷工况下送风机实际运行电流与设计电流见表3。由表3可见,送风机实际运行电流与设计电流的比值为20%~70%,实际运行电流均低于设计值,送风机具有较大的电流裕度。如山东费县1、2号机组流量裕度(4.37%)相对较小,机组满负荷时,送风机实际运行电流与设计值之比分别为51.81%、45.18%,动叶开度分别为67.3%、51.0%。从实际运行来看,送风机流量裕度可控制在5%左右。风机流量裕度与电机参数见表4。由表4可见,部分送风机虽然流量裕度相对较高,但实际运行电流与设计值之比并不高(与流量裕度相对较小的设备相比),可见电机容量与风机容量不匹配。如辽宁庄河电厂2号机组送风机流量裕度为15.35%,满负荷下实际运行电流与设计值之比为46.74%;山东费县电厂2号机组送风机流量裕度为4.37%,满负荷下实际运行电流与设计值之比约为45.18%。根据相似原理［６－７］对未进行电机变频改造的送风机进行分析:结合式(1)、(2)、(3),可得:式中:Q１、Q２为不同工况下的风机流量;n１、n２为不同工况下的电机转速;P１、P２为不同工况下的电机功率;U１、U２为不同工况下的电压;I１、I２为不同工况下的电流。计算结果见表5。由表5可见,计算电流值I２与设计电流值I１的比值范围为0.49~1.10。浙江北仑电厂2号机组送风机计算电流值与设计电流值的比值为1,说明电机容量与风机容量匹配,有利于提高电机的运行效率［８］。动叶可调轴流式送风机在风机流量裕度合适的情况下,电机功率应低于1500kW。表6为600MW机组各风机的电耗参数［９］。由表6可见,送风机的平均耗电率为0.20%,其中黑龙江双鸭山5/6号机组送风机的耗电率占全厂比例最低(0.09%),河北龙山电厂1/2号机组的最高(0.27%)。结合表5和表6并对比表3、表4可见,耗电率高的风机其电机本身的额定功率相对较高,所以在选型时应合理选取电机,以达到节省初投资,降低电耗的目的。3交流风电系统改造效果比较目前,对于送风机选型偏大和负荷率偏低导致实际运行效率偏低的问题,可以通过降速降容改造［２，４］和电机变频改造［３，１０］予以解决。本文依据总费用现值法,对辽宁庄河电厂1号机组ASN-2790/1800型送风机进行了降速改造,对湖南益阳电厂3号机组FAF26.6-15-1型送风机进行了电机降速改造和风机叶片提效改造,福建福州电厂1号机组ASN-2600/1400型送风机进行了变频改造［１１－１４］。其中,现值系数按年利率6%,使用年限按10年计算。总费用现值越低,改造方案的经济性越好。表7为降速降容与变频改造的经济性对比。由表7可见,辽宁庄河电厂1号机组降速降容改造总费用现值低于变频改造,说明前者经济性更高;湖南益阳电厂3号机组采用降速降容方案的经济性更高,福建福州电厂1号机组变频器工作不稳定,其节能效果主要表现在低负荷阶段［２－３，１０，１５］。可见,电机变频改造后,送风机耗电量在电厂主要辅机耗电量中所占比例较少,节能效果较小,且其初投资远大于降速降容改造,投资回收期较长。因此,建议裕量较大的送风机,尤其是负荷率相对较高的地区进行降速降容改造。4送风机的流量控制(1)部分600MW机组送风机存在选型裕量偏大的问题,送风机平均流量裕度达到16.87%。建议将送风机流量裕度控制在5%左右,并考虑一定的温度裕量。