摘要：高压流化风系统是循环流化床锅炉的重要系统之一，也是循环流化床锅炉与煤粉炉的重要区别标志。高压流化风系统的耗电率约为0.1～0.2%，虽然耗电率不大，但是降低其耗电率仍具有重要意义。
关键词：高压流化风系统;锅炉改造;节能降耗;
为改善多台并联高压流化风机的运行条件，通过数值模拟和工程应用，对传统式和平行式高压流化风管的流场情况进行分析研究，得出后者可以改善风机运行工况的结论。该成果可以推广应用到其它类似的锅炉岛烟风煤系统。
一、管路特性对多台并联运行风机的影响
从目前已经投入商业运行的大型循环流化床电厂运行情况来看，管路设计是否合理，直接影响到高压流化风系统运行的可靠性。以2台并联运行的高压流化风机为例，其运行特性见图1。曲线工、Ⅱ表示单台风机的性能曲线(一般情况下，尽管选型参数相同，但各风机的性能曲线不会完全一致)，曲线工+Ⅱ为2台风机并联后的性能曲线。曲线1为阻力较低的管路性能曲线，它与曲线I+Ⅱ的交点b是鼓风机与管路联合运行工作点，流量为Qmb，比压能为￡b，这时风机I的工作点为a，鼓风机Ⅱ工作点为c。虽然2台风机并联运行时总的流量大了，但每台鼓风机本身的流量却较其单独工作时(a’和c‘)的要小。因此，并联后各鼓风机的工作点已偏离了其单独运行时的工作点。如果管路阻力增加，如图中曲线2，整个系统的工作点为S，虽然风机I还在工作范围内(见a”点)，但风机Ⅱ(见c”，)已越过喘振界限线'即鼓风机Ⅱ已不能正常工作。
通过以上分析可以发现，与单台风机相比，并联式运行风机的稳定工作范围变小，对管路尤其是风机出口管路特性比较敏感。若设计不合理，容易导致风机进入喘震区。通过采用Fluent软件对高压流化风机的2种出口管道三维流场进行模拟计算，开发出合理的管道型式。
二、设备简介
某公司2×135MW供热机组于2014年底正式投入商业运行，锅炉为无锡锅炉厂生产的480t/h超高压、中间一次再热循环流化床锅炉。每台锅炉设两台高压流化风机，风机为罗茨风机，正常运行时一运一备。循环流化床锅炉炉膛出口烟气中含有大量的细物料，其进入旋风分离器其中大部分的物料补捕捉下来进行返料器，高压流化风机为每台锅炉的两台返料器提供返料用流化风量，返料风将这部分物料流化起来重新送入炉膛内部再燃烧，从面提高了锅炉的效率。返料用风量多余的高压流化风送往一次风系统做为高压流化风系统的调节手段。
三、高压流化风系统的运行优化与改造
1.高压流化风系统的运行优化。循环流化床锅炉的返料量决定于旋风分离器捕捉下来的物料量，与返料风量基本无关，旋风分离器捕捉下来的物料量多，返料量就大;反之返料量就小。返料量过大不仅无益于正常返料，反而有可能破坏旋风分离器效率，使部分旋风分离器捕捉下来的物料重新被带出炉外，降低锅炉效率;返料风量增大还会使高压流化风机的耗电量增大。当然返料量也不能过小，否则会造成无法正常返料，影响锅炉的正常运行。该公司两台锅炉设备调试完毕后，锅炉的高压流化风母管压力一直维持在40kPa，由于高压流化风机是罗茨风机，母管压力越高，其耗电量越大。为了降低高压流化风机的耗电率，决定对高压流化风系统的运行方式进行优化。经过逐步降高压流化风母管压力试验发现，当高压流化风母管压力维持在33kPa以上，前返料风量大于2000m3/h，后返料风量大于1600 m3/h时就足以保证返料的正常进行。经运行方式优化高压流化风机的日耗电量由原来5．87MW．h降低至5．03MW．h(由于高压流化风系统的耗电量与机组负荷无关，所以用日耗电量更能反映其节能情况)，耗电量降低了14.3%。
返料阀用风量只占到高压流化风机提供风量的42%，而卸往一次风母管的风量则占到了58%，一台高压流化风机完全可以满足两台机组返料用风量的需要。为此该公司进行了两台机组共用一台高压流化风机的改造。（1）设备改造。为了实现两台机组共用一台高压流化风机，首先将两台机组高压流化风母管接在一起，中间加一手动门和电动门。两台机组共用一台高压流化风机后高压流化风机的备用容量较低，为了防止原来的高压风至一次漏量过大造成风量不足，所以在高压风至一次风管道上增加一手动门。（2）逻辑修改问题。由于高压流化风机在循环流化床锅炉逻辑中占有重要地位，要想两台机组共用一台高压流化风机，必然有一台机组正常运行中没有高压流化风机运行，因此要考虑对逻辑造成的影响。如果对没有高压流化风机的机组逻辑进行修改，要至少如下几条进行修改:一是去除两台流化风机都没运行，延时3秒锅炉MFT;二是去除高压流化风机全停时联跳一次风机、二次风机、石灰石风机;三是去除一次风机启动允许条件中“任意一台高压流化风机运行”四是去除二次风机启动允许条件中“任意一台高压流化风机运行”。从上面可以看出涉及高压流化风机的逻辑较多，如果对以上逻辑进行删除等改造，一则工作量较大，二则可能影响运行人员对逻辑的掌握。为了避免对逻辑进行大幅度改动，可以在两台机组同时运行时将无高压流化风机运行的机组的一台高压流化风机开关送至“实验位”合闸，这样在DCS上会显示这台高压流化风机运行，DCS逻辑中也会认为有一台高压流化风机运行，而实际上这台高压流化风机并未启动，从而避免了对逻辑的改动。（3）系统改造后高压流化风系统的运行方式。一台机组运行另一台机组备用时的运行方式。当一台机组运行另一台机组备用时，关闭两台机组之间的高压流化风母管联络门，高压流化风系统运行方式与原来相同。两台机组同时运行时的运行方式:当两台机组同时要运行时(以现在#1机组运行，要启动备用的#2机组为例)，#1机组启动一台高压流化风机，打开两台机组的高压流化风母管联络门，#1机组的高压流化风机同时向两台机组提供用风。这时将#2机组一台高压流化风机开关在试验位合上，另一台高压流化风机开关送至工作位投入备用。这时#2机组可以按正常方式启动，而不会产生任何影响。（4）系统改造后的安全性评价。由于高压流化风正常运行基本不需要调节，所以两台机组共用一台高压流化风机不会加重运行人员的操作负担。风机逻辑也未改动所以也不存在逻辑改动造成的 风险。当两台机组高压流化风母管连接在一起后，每台机组的高压流化风机相当一运三备，相比原来的一运一备可以说增加了运行的可靠性和安全性。（5）改造后的经济效益分析。经过上述改造后，两台机组同时运行时只需要运行一台高压流化风机，按每年两台机组同时运行300天，高压流化风机每耗电量5．03MW．h计算，每年将节约电量5．03*300=1509MW．h。
对高压流化风系统运行方式的优化，在没有进行设备改造的前提下比原来节约电量14．3%。随后又在运行方式优化的基础上大胆进行了两台机组共用一台高压流化风机的改造，创造了全国的先例，不仅保证了机组运行的安全性，还大幅降低了高压流化风系统的耗电率，值得同类型的机组借鉴。
参考文献：
[1]张秀英，李明，等．循环流化床锅炉理论设计与运行.2016.
[2]刘青云，赵美玉，大型循环流化床锅炉技术与工程应用.2016.
[3]周群英，李秋月，循环流化床锅炉理论设计与运行.2017.
[4]朱明阳，赵海生，浅谈循环流化床锅炉高压流化风系统运行优化与改造.2017.
论文作者:宋海滨
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/12
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