火电厂锅炉引风机改造策略研究

吴东宇

摘要：引风机是火电厂锅炉的重要组成部分，是保障锅炉正常运行的关键。随着我国环保政策的实施以及节能增效战略的实施，改造火电厂锅炉引风机具有重要意义。本文结合多年工作经验，立足于节能增效视角，以火电厂锅炉引风机改造的必要性作为切入点，结合矸电公司引风机故障详细闡述改造#3、#4锅炉引风机的具体措施，并且就改造效果进行分析，以此为今后工作提供参考经验。

关键词：火电厂;锅炉;引风机;改造

引风机是锅炉的重要组成部分，是保障发电厂正常运行的关键设备。随着节能增效战略的实施，尤其是国家环保改革的深入实施要求火电厂必须要进行技改，淘汰传统落后的生产模式，引入具有节能、增效的环保设备。例如除尘改造、脱硝改造以及脱硫改造等增加了锅炉烟风系统的总阻力，导致锅炉引风系统无法满足锅炉机组负荷运行要求，因此需要对其进行改造。

一、火电厂锅炉引风机改造的必要性

基于环保政策的深入实施，结合多年工作经验，火电厂锅炉引风机常见故障主要表现为：一是振动。振动是引风机常见的故障，也是影响火电厂安全生产的重要因素。比如在锅炉引风机运行的过程中，由于叶轮与机壳之间发生摩擦，就会导致风机出现振动;二是锅炉引风机轴承温度过高。导致锅炉引风机轴承温度过高的因素比较多，例如在其运行的过程中需要不断使用冷水对轴承进行降温，但是在实践操作中由于各种因素的限制，导致冷却水降温不及时就会导致轴承的温度过高，而轴承温度过高后就会出现振动问题;三是引风机叶轮易磨损。引风机作为尾部的吸尘风机，除尘器过滤后的细小灰尘会通过风机拍向烟道，在拍向烟道过程中，高温的灰尘及颗粒会附着在风机叶片上，长时间运行会导致风机振动的增大，影响风机的正常运行，同时在风机内部气流的带动下，高速的灰尘、颗粒还会对空心叶轮进行磨损，严重的会导致风机叶轮焊缝开裂，灰尘进入空心叶轮内部，使风机出现动不平衡现象，严重影响风机的出力。

引风机是火电厂的重要设备，是保障锅炉安全运行的基础设备。随着节能增效政策的实施，对锅炉引风机进行改造具有内在必然性：首先对锅炉引风机进行改造是适应火电厂技改的重要举措。随着环保政策的实施，降低火电厂能源消耗是我国经济高质量发展的内在要求，例如2020年国务院发布《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》明确提出要减少污染物的总体排放。煤矸石发电具有节能性，但是在煤矸石发电的过程中会产生大量的二氧化碳等，需要通过引风机对其进行环保处理。因此基于环保形势的要求需要对其进行改造;其次引风机是保障火电厂安全生产的重要设备，随着火电厂锅炉系统的升级改造，引风系统已经不能满足现代发电企业的要求，因此火电厂必须要对其进行改造，只有改造后才能满足煤矸石发电过程中所产生的各种污染物的处理工作;最后对引风机进行改造是提升火电厂经济效益的重要举措。通过对引风机进行改造不仅可以有效提升产能、而且还可以有效降低能源的消耗，提高风机运行的稳定性，从而助力于火电厂经济效益的提升。

火电厂锅炉引风机运行工况分析

火电厂锅炉引风机常见于锅炉燃烧系统、给风系统以及通风系统等结构中。由于煤矸石火电厂锅炉在运行的过程中会产生大量的床料，床料的流化、炉渣的排放以及烟灰的输送等环节基本上都是靠风来实现的。锅炉的风系统包括燃烧用风和输送用风系统两个部分，常用到的设备主要有一次风机、二次风机、引风机、等风机设备。其中，引风机是锅炉的主要耗电辅机设备。一次风机多为容量较大的高压风机，在锅炉工作中用途最多、功率最大，一次用风量占锅炉总风量的比重高达 65% 以上（重点说明引风机）。为了准确分析火电厂锅炉引风机运行工况，本文以矸电公司的3#炉一台额定蒸发量为1177t/h 的循环流化床锅炉为例（330MW为例），对不同运行工况下锅炉烟风系统两台离心式引风机的运行状态和性能参数进行研究。该锅炉的引风机转速为960 r/min。配套三相异步电动机，额定功率 4900 kW，额定电流 398A，额定电压 6 kV。引风机主要采用定速运行的方式。随着节能增效的实施，引风机系统已经不能满足现代节能减排的要求，因此需要对其进行改造。

变频调速能够满足电机调速的指标，是目前比较好的调速方式。能够实现无级调速;启动电流小，起动转矩大;调速精度高;可实现自动化控制;调速效率高;对于风机泵类负载驱动，降速运行节能效果非常明显。但是其也存在以下缺陷，变频器的硬件成本较高，一次性投入高;变频器的硬件结构所限制，6脉动整流，对电网产生谐波，对电网造成污染;可能产生轴电流，对电机轴承造成损伤等。但是综合 分析火电厂锅炉引风机采取变频运行方式较为合理。

二、火电厂锅炉引风机节能改造的具体方案

基于火电厂锅炉引风机运行中所存在的能耗高的缺点问题，本次对引风机进行变频节能改造。变频调速技术是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速和调节负荷目的的技术。变频运行能够减少磨损，不易使风机在轴承、叶片、等部件处出现问题，提高了风机运行的稳定性。经过综合调研分析，采用“高压变频器 + 低压电动机”调速方案改造传统的风门挡板调节设计，采用 HIVERT—Y06/173 型高压变频器三相 Y 联接直接给电动机供电。高压变频器自带的“商用电切换”功能能够对变频和工频电源实现无扰切换，当变频装置出现问题时能够立刻断开进、出线开关，隔离变频器，同时将电源自动切换至工频电源，大大增强了锅炉运行的安全性和稳定性。根据中国工业用电电压等级标准，高压变频器主要是指采用 3 kV、6 kV和 10 kV 几个电压等级的变频器，我厂用电压采用6kV，经改造后3#锅炉烟风系统引风机：变频器接线图如图1所图1中的空气隔断器 QF 为原引风机高压开关断路器，KM1、KM2 和 KM3 为变频器内部的真空接触器，QS1 和 QS2 为变频器内部手动隔离开关。系统改造后，高压变频调速控制系统设有自动闭锁系统，运行状态下，电源侧隔离开关 QS1 和负荷侧隔离开关 QS2 不能操作，KM2、QS2 和旁路开关KM3之间互相闭锁，即在引风机正常工作状态下，不能通过手动操作实现变频运行向工频运行的转换。

对原 3#炉烟风系统引风机实施变频调节后，主要通过 DCS 系统对引风机实施变频调速控制，根据锅炉烟气温度、锅炉蒸汽温度和负压等模拟参数调节控制系统输出值并自动反馈给变频器，由变频器根据信号对引风机电动机的转速进行自动调节，实现节能运行的目的。

三、火电厂锅炉引风机改造后的效果

我厂锅炉引风机经过改造后，在运行6个月后通过统计分析，其改造效果如下：

引风机运行故障控制效果分析

通过分析改造后的引風机发生振动故障的概率得到明显的遏制，其主要是通过采取变频运行方式之后实现了变频控制电源和主电源的相互独立，因此当交流电源出现故障后，引风机不会停止工作，这样一来有效解决了引风机频繁启停造成的机械性振动故障。

2.节能效果分析

传统的引风机具有能源消耗大，收益低的弊端，而通过对引风机进行变频节能改造后，实现了节能增效的目的。通过锅炉烟风系统引风机变频改造前后节能效果对比可以看出变频调节后，在变频调速控制下，引风机耗电量约相当于挡板节流调节控制下的65% ～70%，节能约 30% ～ 35%。

综上所述，随着节能增效政策的实施，变频调速技术已经被广泛的应用，其具有高电压、大容量变频技术发展趋势，与变极调速、滑差调速、液力耦合器调速等方法相比，变频调速节能技术具有更明显的优势，因此企业通过采取变频运行方式对锅炉引风机进行改造后，有效解决了引风机故障发生率、为企业节省了大量的资金，有效推动火电厂高质量发展。

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