摘要： 就 2118AZ/944/8 型离心式风机用于 300MW 燃煤机组锅炉一次风机存在的能耗偏高问题进行了论述，简要对比分析了风机改造几种方式的可行性，并应用改造实例的经济技术分析对一次风机节能改造优缺点进行了总结。

引言

随着国家节能减排政策的逐步深化，推行设备节能改造，降低厂用电率，降低发电成本，最大限度地挖掘设备潜力，已成为火力发电厂生产经营管理的重要任务。在 火电厂各类辅机设备的能耗 中 ，风机水泵类设备占了绝大部分 。目前，国内 风机水泵类设备 改造多集中于送、引风机和给水泵，对一次风机节能改造的研究较少，且大部分的一次风机节能改造倾向于应用变频技术。 2008 年，厦门华夏国际电力发展有限公司嵩屿电厂采用更换叶轮方式对 1 号机组两台 2118AZ/944/8 型离心式一次风机进行了节能改造，取得了较好的效果， 现 予以 介绍。

1 存在问题及原因

厦门华夏国际电力发展有限公司嵩屿电厂 4 × 300MW 国产引进型燃煤机组， SG1025t/h 亚临界压力 、 一次再热控制循环锅炉 由上海锅炉厂 采用美国 CE 公司技术设计制造 。一期工程两台机组分别于 1995 年、 1996 年投产发电， 2006 年二期 3 号、 4 号机组投产运行。 4 台锅炉配置的 8 台一次风机均采用上海鼓风机厂 2118AZ/944/8 型离心式风机。最大出力（ TB 点） 75.4 m 3 /s ，总压升 11431Pa ，轴功率 1073kW ，所配的电机功率为 1250kW ，额定电流 136.2A 。实际运行中，发电机组满负荷时的单台一次风机风量为 45m 3 /s ，风压为 8500Pa ，风机进口导叶开度为 50% 左右，电流 79A 。由于一次风机风量裕度偏大，实际运行中存在风机出力过大，电耗偏高的情况。

图 1 为风机性能曲线图。可以看出：机组满负荷工况下风机运行在非高效区域，最大效率约为 61% ；而在发电机组调峰时，一次风机出力仅为 33.75m 3 /s ，为最大出力的 44.76% ，此时风机效率更低，约为 53% 。且由于该离心式一次风机仅采用调节进口导叶开度的方式调节出力，存在大量的节流损失，造成风机运行中电耗居高不下，改造前每年单台炉一次风机耗电高达 1120kW • h 。

图 1  2118AZ/944/8 （ D=1932 ）离心式风机性能曲线 [1]

比输传功=风机全压×压缩系数/进口密度

2   一次风机节能改造方式的确定

按照厦门华夏国际电力发展有限公司节能规划， 2007 年对 1 号机组一次风机进行节能改造，并根据其改造后经济性、稳定性，为后续各机组一次风机节能改造积累经验。

根据一次风机运行及配置情况，参考国内同类型发电企业的经验，提出解决一次风机电耗高的节能改造方式的几种方式：

（ 1 ）增设液力偶合器，通过降低转速实现风机出力调节。

（ 2 ）增设变频装置，通过降低转速实现风机出力调节。

（ 3 ）在较高负荷时运行在高效区的一次风机及功率因数高的电机替换原风机、电机。

（ 4 ）更换一次风机叶轮，使风机出力适中，使风机较高负荷时运行在高效区。

考虑到公司 2006 年安装脱硝设备时，在炉后一次风机设备区域敷设了数根混凝土支撑柱，对一次风机空间位置有一定影响。因此，增设液力偶合器以及更换出力适中的一次风机和电机的实施难度较大。而几中改造方式中变频装置投资费用较大，综合考虑可靠性、经济性，本次改造暂未选用该方式，拟结合后续设备节能实际情况纳入下阶段改造计划。

按照设计文件，磨煤机的设计风量为 93.69m3/s ，考虑风道与空气预热器漏风率为 34.3% ，单台一次风机应向 5 台磨煤机提供的总风量 =93.69 × 1.343 ÷ 2 =62.91 （ m 3 /s ）。而按照设计煤种计算，单台风机的设计风量为 62.5m 3 /s 、 设计风压为 11635Pa ，风量与风压的裕量系数均为 1.40 。实际上，一次风机运行风量为 75.4m 3 /s 、风压为 11431Pa ，风量大大超过计算值。

若选用 2118AZ/910/7 型离心式风机叶轮，风量为 65m 3 /s ，风压 11040Pa ，风压与计算结果相近（裕量系数 1.40 ），风量则略小于计算值，但裕量系数仍然有 1.32 ，符合不小于 1.25 的设计要求。可见，将一次风机叶轮更换为 2118AZ/910/7 型离心式风机叶轮从风量与风压上看可行，且该方式具有投资低、施工工艺简单、现场作业条件不受影响，运行控制方式无需改变等优点。

综合分析，最终决定采用更换一次风机叶轮的节能改造方式。

3   节能改造经济性分析

1 号炉一次风机于 2008 年 12 月 2 日改造完成， 12 月 6 日正式投入运行，至今未出现任何影响机组安全稳定情况，现将改造后的经济性效果进行分析评价。

改造前 1 号锅炉一次风机为 2118AZ/944/8 （ D=1932 ）型离心式风机，更换为 2118AZ/910/7 （ D=1837 ）离心式风机叶轮后，风机叶轮直径由原来的 1932mm 变更为 1837mm ，缩小了 98mm 。风机轴功率从 1073kW 下降为 871kW ，下降了 18.8% 。风机运行时电机电流也明显下降，改造前后各运行工况下参数对比见表 2 。

表 2   改造前后各运行工况下参数对比

改造后的风机在 300MW 负荷时，根据风机性能曲线和实际风量值计算，风机效率为 73.5% （图 2 ），比改造前提高了 12.5 个百分点。

按机组平均年利用 5600h 计算，改造后两台一次风机年节能约为 1230992 kW • h 。按一期机组上网电价 0.397 元 /kW • h 计算，改造后每年可以节约 4887 03 元。

一次风机改造的设备购置费为 38 万元，设备安装、调试费为 4 万元，共花费 42 万元，一年内即可收回投资成本。

4 节能改造优缺点

采用更换叶轮方式对一次风机进行节能改造具有如下优势：首先，在备品配件仍然采用上海鼓风机厂生产的离心式风机，其质量、运行可靠性与改造前相同，控制系统及设备运行操作方式不受影响。其次，虽然改造后的风机流量、压头有所下降，但仍然在合理的范围。图 2 的性能曲线显示，风机最大压头 11kPa ，最大风量 65m 3 /s ，而 300MW 时的实际最大压头为 9.6kPa ，最大风量 50m 3 /s ，压头余量为 11.5% ，流量余量为 23% ，符合设计规范及实际应用需要。

但是，一次风机改造后，出力降低，对异常工况下机组运行可靠性有一定影响。按照设计参数计算，单台一次风机故障时，锅炉最高可满足 60% 的额定负荷，较改造前约降低 3% 。且节能改造未涉及风机电机部分，电机额定功率为 1250 kW ，改造后风机轴功为率为 871kW ，电机额定功率是风机轴功率的 1.44 倍，存在“大马拉小车”的现象，电机功率因数较低，仍有较大的节能空间。

5 小结

采用更换一次风机叶轮的节能改造，投资少，见效快。改造后厂用电、煤耗明显降低， CO 2 、 SO 2 、 NO X 等气体排放量也相应减少，经济效益和社会效益较显著，而且未来仍具备应用变频技术进行后续改造的条件。公司已计划按同一工艺方式对 2 、 3 、 4 号机组一次风机进行节能改造。