摘要：在循环流化床（CFB）锅炉发电机组中，一、二次风机及引风机均属于厂用电耗电量大的设备，随着电力体制改革的不断深入，竞价上网的不断推广，电厂负荷的波动变化大，对风机的运行要求较高。因此，对一、二次风机及引风机进行调节可有效的提高电厂运行效率，保证设备的安全稳定运行，提高机组的技术经济性、降低生产成本，只有这样才能提高电厂的竞争力。
关键词:循环流化床锅炉；风机；挡板调节；液力偶合器；变频电机；节能
1.目前状况
根据有关资料的数据统计，在风机等辅助设备不采用调速措施时，循环流化床（CFB）锅炉发电机组厂用电率高达11%～12％，明显地削弱了CFB锅炉燃烧效率高、排放污染低、煤种适应性强等优势。
在循环流化床（CFB）锅炉发电机组运行中，无调速设备时，根据机组负荷调节的要求，基本上采用风机进口挡板门开度来控制风量，使风道的管路阻力增大并产生振动，既消耗了电能又增加了检修维护费用。因此，在电厂中风机的节流损失以及维护、检修费用占到生产成本的7%~25%。随着电力体制改革的不断深入，竞价上网的不断推广，电厂负荷的波动变化大。风机调速降耗已成为降低生产成本、提高产品质量和电厂竞争力的重要手段之一。
目前国内投运的135MW等级及以下CFB锅炉配套一、二次风机、引风机基本均选用离心风机，为了节能降耗，一般引风机均采用液偶调速，部分工程一、二次风机采用了液偶调速，部分工程则沿用传统的进口挡板调节方式。
2.调速的主要方式
离心风机采用节流调节时，是改变管道特性，使工作点在Q-H特性曲线上滑动。降低流量是用增大阻力来换取的，这降低了离心风机的运行效率。变转速调节方式是只改变Q-H特性曲线，管道特性不发生变化，离心风机的运行效率也不变化。
变转速调节目前有多种方式：变频调速、电磁滑差调速、液偶调速、绕线电机的串级调速等。其中大功率电磁滑差调速电机国内尚无产品，绕线电机的串级调速因涉及滑环和大功率可控硅冷却等技术问题，运行的可靠性不高。因此，国内目前风机调速采用的是变频调速和液偶调速。
2.1变频调速技术
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
2.2液力偶合器调速技术
液力偶合器调速技术基本原理是通过电动机带动风轮轴旋转，因定于风轮轴上的传动齿轮和风轮同时转动，带动齿轮油泵工作，为偶合器提供工作油和润滑油。工作油充入腔体形成循环圈。在风轮叶片的带动下，工作油因离心力作用从涡轮内侧流向外缘，形成高速液流，冲击涡轮叶片，带动涡轮随风轮同向旋转。涡轮固定涡轮轴上，从而使涡轮轴带动离心机械工作。控制循环中的油量就能控制涡轮轴的转速，从而达到调速目的。
3风机调速设备的选择
3.1液力偶合器调速
目前国内投运的135MW等级及以下CFB锅炉配套一、二次风机、引风机普遍采用的是液力偶合器调速，从实际运行情况看，一、二次风机、引风机采用液力偶合器调速是一种可靠，稳定的调速技术。
3.2变频电机调速
变频电机调速是效果最佳的调速技术，但其一次性投资太高，备件多，对操作人员的技术素质要求也很高，目前在国内中小型机组锅炉给水泵及送引风机中使用并不广泛。
3.3两种调速方式的比较
液力偶合器调速的控制方式有安装方便、操作性好、工作稳定可靠等优点，但其存在着调速精度差、范围窄、线性不好、能耗高等缺点，而变频调速系统的特点正好克服了传统滑差调速系统的不足，具有效率高、无转差损耗、调速范围宽、特性硬、精度高、起制动方便灵活、能耗小的特点，既具有交流感应电机的长处，又具有直流电机的调速性能，有非常显著的可靠节能效果。与传统的滑差电机相比变频调速系统更有维护量小、启动电流小、系统功能较为完善、给操作人员提供了便利等优势。
液力偶合器调速一次性投入单价远低于变频电机，以1900kW等级电机为例：液力偶合器(每千瓦约为150元人民币)单价约为28.5万元，1900kW等级变频电机（每千瓦约为500元人民币）单价约为95万元。变频电机安装方便，但电气设计、安装困难，需要专门的电气盘柜控制。从电厂的综合投资与技术经济性比较，中小型电厂推荐采用传统的液力偶合器调速。
3.4液力偶合器调速与节流调节的经济性比较
从Q-H关系图可看出，当风机的流量由Q降到Q1时。节流调节管路阻力由R1上升到R2，消耗功率为OHBBQ1所包容的面积。而液力偶合器调速由于管道阻力不增加，则为OHCCQ1所包容的面积。两者之差为节能功率，即为阴影线所包容面积。所以液力偶合器调速对风机的节能效果明显。
4风机调速技术经济比较
在循环流化床（CFB）锅炉发电机组中，一、二次风机及引风机均属于厂用电耗电量大的设备，并且启动及电厂负荷波动时调节幅度相对比较大。
4.1挡板调节
一、二次风机是循环流化床锅炉燃烧的送风机，其中一次风机是循环流化床锅炉床料燃烧的和床料沸腾主要送风风机。二次风机是循环流化床锅炉燃烧的助燃风风机。随着锅炉负荷的变化，一、二次风机的流量有较大的波动。采用挡板调节，动作频繁，管道阻力变化大，大大降低了风机运行效率。
引风机采用入口导向挡板调节恒速运行，在带满负荷情况下运行，引风机入口导向挡板开度一般在30%～50％之间，造成风机的运行效率偏低。特别是由于机组担负电网的调峰任务，更加恶化引风机的运行效率，降低其经济性能，严重影响厂用电率和节能降耗的指标。
4.2液力偶合器和变频电机调速
国内某项目配置的一次风机电机功率约1900kW（1台）；二次风机电机功率约1400kW（1台）；引风机电机功率约1600kW（2台）。如果一、二次风机和引风机采用液力偶合器调速，液力偶合器的总价约为100万元人民币（单台炉）；如果采用变频电机调速，变频电机的总价约为325万元人民币（单台炉）。采用液力偶合器调速与变频电机调速比较，变频电机调速一次性投入偏高，成本回收时间长。所以推荐使用液力偶合器。
4.2.1液力偶合器调速节能效果明显
一、二次风机和引风机使用液力偶合器调速具有良好的节能效果。由于按设计选型与实际运行工况比较，风机流量和扬程有富裕量。采用挡板调节，挡板门开度小，管道阻力增大，风机运行效率低。采用液力偶合器调速对管道阻力不产生变化，风机运行效率高。
4.2.2液力偶合器调速保护电机
一、二次风机和引风机使用液力偶合器调速能降低风机马达的启动时间，峰值电流和峰值时间大为减少，峰值电流一般只有挡板调节启动时间的8%，峰值时间只有15%。电机可以软启动，配套电机的裕度系数可降低，减少投资。电机寿命得到提高。
4.2.3液力偶合器调速调节性好
挡板调节的执行机构力矩大，经常发生卡死现象。使用液力偶合器调速，风门力矩可采用小力矩执行机构，调节性能更好。
5.结束语
在循环流化床（CFB）锅炉发电机组中，一、二次风机和引风机属于厂用电中耗电量较大的设备。对它们进行液力偶合器变转速调节能有效的提高运行效率，保证设备的安全稳定运行。提高机组的技术经济性，节能效果优异，投资回收快。
参考文献
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[2]吴剑恒.75t/h循环流化床锅炉引风机节能改造[J].能源技术, 2008.
[3]李志伟,郭国宪,何宏舟.135MWCFB锅炉一二次风机改造及优化运行[J].电站系统工程,2011.
作者简介
刘淑颖(1982-)女，汉族，大学专科，工程师，主要从事热机专业设计工作。
论文作者:刘淑颖
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：风机论文; 电机论文; 液力论文; 锅炉论文; 偶合器论文; 流化床论文; 挡板论文; 《电力设备》2019年第4期论文;