火电厂锅炉引风机节能改造探讨

摘 要：对火电厂进行节能降耗设计，是实现火电行业持续发展的重要措施，需要在现有基础上，选择有效技术对生产系统进行优化，在不影响正常运行的前提下，降低运行能耗。引风机为火电厂生产系统内重要组成部分，为降低其运行能耗，可以选择用变频技术进行节能改造，需要结合风机运行原理，确定改造要点，控制好每个技术细节，在控制能耗的同时，降低风机运行故障率。文章对火电厂引风机变频节能改造技术进行了简要分析。

关键词：引风机；节能；变频

风机是火电厂锅炉的重要辅助设备，对锅炉正常燃烧起着至关重要的作用，同时其功率很大，消耗的电量也是非常可观。引风机是将燃料在锅炉中燃烧产生的烟气排出，并起到维持炉膛内负压的作用，烟气在引风机作用下进入空预器和电除尘后进入到脱硫系统或直接排入到烟囱。引风机承担着维持炉膛负压的重要任务，为了机组的安全考虑，引风机的选型有两个特点，一是引风机的容量设计裕量选的比较大，主要是防止事故时风机满足不了大出力的要求；二是引风机的风量调节性能差。所以火电厂引风机有很大的节能空间。

一、风机在运行过程中存在的问题

现阶段，我国的各个火电厂所采用的风机很多都是传统的风机型号，这种的风机在具体的运行过程中，调节方式较为死板单一，不会对风机速度进行有效的调节，也无法对挡板的开度进行调整，这样就会使得风机的风速无法进行控制。因此，就会导致风机在运行的时候，在受到各种因素的影响下，出现严重的运行问题，而主要的问题包括如下几点：

第一，设备在长期的应用过程中，运行效率会逐渐下降。

第二，很多火电厂应用的风机在运行过程中，所承载的负荷相对较低，这样的风机设备在容量的利用率上并不高，造成了能源和资源的浪费。

第三，部分风机只能够利用挡板开度来对风速进行调节，而挡板本身对于能源的消耗较大，从而造成了严重的能源损耗。

第四，风机设备在受到各种因素的影响下，就会使得设备被磨损严重，从而导致其维修的次数增多，这样就会使得维修成本费用相应增加。

第五，风机很容易在起动的时候，出现冲击较大的情况，这样就会使得电动机的应用时间大大缩短。同时，这种传统风机本身的自踊水平相对较低，运行人员操作较为频繁，很容易因为运行人员的操作失误而使得风机受损。

由于上述多种问题的存在，我国很多火电厂的运作效率均不是很高，要想解决上述的问题，就需要合理的利用变频调技术，依据该技术有效的实现对风机运行的调节和控制，从而减少能源的耗损，实现节能的目标，使得风机可以逐渐的实现自动化。

二、变频调速特点

对引风机进行变频调速，本质上就是利用电力电子技术，对频率进行调整，可以根据实际需求调整驱动发电机速度，进而能够调整风扇转速。变频调速技术已经被广泛的应用到异步电机中，且具有高电压、大容量变频技术发展趋势，与其他交换驱动器的三相异步电动机调速系统以及直流驱动系统等方法相比，变频调速节能技术具有更明显的优势。

第一，速度快且稳定性高。逆变器自身具有比较高的转换效率，结合三相异步电动机的滑差与变急速运行，变速平滑度高。

第二，电流控制。主要是指对电机启动电流的控制，如果通过工频来启动时，将会产生多倍额定电流，进而会缩短电机寿命。而变频调速方法，能够零速零电压启动，频率与电压间可以确立稳定的关系，这样变频器就可以按照V/F以及矢量控制方式来带动负载作业。对引风机进行变频调速技术改造，可以降低启动电流，并提高绕组承受能力，提高设备运行稳定性，降低后期维护难度。

第三，自动控制。实现了对燃烧过程的自动控制，即利用变频技术，可以提高点对点硬线连接效果，并通过高速通信连接变频器系统提高设备运行可靠性，降低设备维护难度，提高生产成本。

第四，可靠保护。变频改造后，设置的变频器本身具有欠电压、过电压、过温、断相、接地与短路保护，且还具有电动机过温保护，这样可以最大程度上来降低运行故障的影响，且可以在故障发生时确定原因，缩短故障处理所需时间。通过对引风机的变频改造，为设备运行提供了可靠保护，有效降低电机被烧坏的可能性。

三、部分流量范围内变频调速

在国外的一些火力发电厂中引风机采用变频调速时，对其流量调节常分两步进行：在电动机的30%-80%额定转速时，采用变频调速方式调节流量；超过这个范围，即在80%-100%的额定转速时，不用变频调速，改用工频电源供电，并采用风机的静叶调节流量。采用上述两种调节方式组合是一种经济的调节方式，其原因是：

第一，目前风机采用变频调速的主要障碍是变频器初投资过高，而变频器的价格是随着其容量的增大而增加的。若选择变频器的最高转速为电动机转速的80%，这时变频器的容量比100%电动机额定转速变频调速时要小，从而可以大大降低变频器的初投资。

第二，由于在80%的电动机转速以上时，风机通过静叶调节效率下降不多，故在80%以上额定转速采用静叶调节是合理的。

第三，为保证电厂主机在满负荷下工作，锅炉引风机等都必须有一定流量和风压的安全裕量。当主机在100%额定负荷下运行时，锅炉引风机并未达到其本身的最大流量，而仅为最大流量的80%左右。这就是说当变频调速到电动机转速的80%就可以满足主机100%负荷的需要。

但是部分流量范围内变频调速在国内很少采用，原因是该方案需要频繁的工频和变频电源的切换，安全可靠性稍差，尤其是负荷变动较大的机组，因此，不再详细讨论。

四、实例分析

以国内某发电厂锅炉引风机变频改造为例，进行节能论证。

1. 试验条件

锅炉燃烧煤质基本稳定，送、引、排粉等风机调节方式固定。试验期间锅炉不进行吹灰、排污、制粉系统切换等有碍试验工况稳定的操作，主要运行参数波动范围：汽压±2%规定值；汽温+5℃、-10℃；蒸发量±3%规定值。

2. 试验方法

在风机测量流量截面，按网格法测量各点动压值，同一点的2次测量值偏差大于2.5%时则重新测量；测量静压及介质温度；同时在风机入口调节门前和出入口等3个截面测量静压值及介质温度。通过测量和计算得到风机出入口的烟气温度、密度、流量、全压等参数，同时测量驱动电动机功率，从而计算出不同工况下风机运行效率及风机中一位功耗和机组负荷的关系。

3. 试验结果

通过相关试验结果可看出：机组在300MW、250MW、150MW负荷运行，锅炉燃烧稳定且试验煤质相近条件下，引风机变频调节方式运行，机组不同负荷时风机运行效率在80%左右，单位功耗随机组负荷降低而降低；机组50%额定负荷运行时引风机运行效率仅为21.6%，风机单位功耗随机组负荷降低而升高。

引风机电机的供电装置经变频改造后，风机运行效率提高到80%左右；而未改造前风机运行效率最高仅为65%，机组调峰低负荷运行时风机运行效率不足40%。电功率消耗方面，在机组低负荷运行时，风机为低速档工频工况运行，所消耗的电功是变频调节方式的2倍，而机组在75%额定负荷运行，引风机则为高速档运行，消耗电功是变频调节方式的2倍多；机组额定负荷运行，引风机变频调节方式运行比工频调节方式运行节电10%左右。

五、结语

随着电力行业的不断发展，节能问题已经成为其研究的重要领域，风机变频改造节能技术在火电厂中的应用具有显著效果，它具有别的调速方式无法可比的明显优势。电厂中的风机耗电量占据了很大的比例，通过风机变频改造节能技术的应用，可以节省电能，获得良好的运行效果，在电力行业的发展中具有很好的应用前景。