摘要：电站锅炉是大型火力发电厂的三大主机之一，锅炉的引风机、送风机、一次风机称为锅炉三大风机，锅炉采用平衡通风方式，三大风机的选型对锅炉机组的安全经济运行起着至关重要的作用。本文以某660MW超临界燃煤空冷机组为基础，机组三大主机均为东方电气集团的产品，简要分析三大风机的选型及存在的问题，请各位同行专家讨论批评指正。
关键词：锅炉；风机；设计；选型
1.三大风机型式选择
1.1 一次风机型式
大型电站选择动叶可调轴流风机或离心式风机作为一次风机都是可行的方案，由两者特性曲线的特点可知：当风机在高负荷时，尽管两者最高效率点相差不大，后者的实际运行工况几乎不能在高效点上，特别是风机部分负荷运行时，运行效率更是远远低于前者。但离心风机更易满足一次风机流量小、压头高的参数特点选用轴流风机时需要两级叶轮，设备价格高于离心风机。
冷一次风机具有风量小（一般仅占炉膛燃烧总风量的20%左右）、风压高（直吹式制粉系统中大于15kPa），运行中风量变化大，风压变化小的特点。在此条件下，动叶可调轴流式风机将采用2级叶轮。采用2级叶轮，虽然动叶可调风机的价格较高、初投资大，但其运行效率高，尤其是在变负荷工况下更加明显。目前电网备用容量越来越大，机组调峰力度较大，选用动叶可调轴流风机经济效益比较明显。
一次风机若选择进口导向叶片调节、定速离心式风机，虽然设备投资费相对较低，但风机运行效率很低，特别是低负荷工况下效率更低。也可采用离心式一次风机加变频器的模式，通过变频器调频来改变离心式风机的转速，降低离心式风机在低负荷下的转速，从而提高风机效率，其节电效果还是非常明显的，但高压变频器价格比较高，经济性并不好。
《大中型火力发电厂设计规范（DL5660-2011）》中规定冷一次风机可采用动叶可调轴流式风机或调速离心式风机，对轴流式一次风机应采取预防喘振失速的保护措施。一次风机的台数宜为 2 台，不应设备用。
基于以上原因本工程推荐采用两台50%容量的动叶可调轴流式一次风机。
1.2 送风机型式
送风机的工作条件较好，动叶、静叶调节轴流风机及离心式风机都可采用。
离心式风机外形尺寸过大，重量比动调轴流风机和静调轴流风机重得多，大型机组均为双吸双支承离心风机，叶轮本体和主轴都很重，并且叶轮是热套在主轴上的。这种热套转子的结构形式，在更换叶轮时非常困难。因此，双吸离心风机作为送风机在国内大型机组上极少使用。
送风机的设计是按锅炉最大连续蒸发量及空气预热器漏风最不利的情况来考虑的，再加上风机的裕量等因素，使送风机的实际运行值偏离设计点较多。动叶可调轴流风机与静叶可调轴流风机相比，具有调节范围广、效率高、体积小、重量轻等优点，当机组负荷大范围变化、运行工况偏离设计值时，动叶可调风机仍能保持高效率。
采用动叶可调轴流风机虽然价格略贵，一次性投资较大，但因能长期高效运行，因而年运行费用必然最小，经济效益显然优于其它类型的风机。
《大中型火力发电厂设计规范（DL5660-2011）》送风机宜选用动叶可调轴流式风机，也可选用调速离心式风机。目前国内600MW及以上等级机组的送风机基本上都采用动叶可调轴流风机。
基于以上原因，本工程送风机推荐采用两台50%容量动叶可调轴流式送风机。
1.3 吸风机型式
吸风机输送介质为具有含尘且温度较高的烟气。选用吸风机的因素除考虑风机体积、重量、效率和调节性能外，还要求耐磨、对灰尘的适应性好，以保证在规定的检修周期内能安全运行。在此可供选择的风机型式有三类：动叶可调轴流式风机、静叶可调轴流式风机以及双速或变频、双吸入口导叶离心式风机。根据电厂的负荷特性，要求机组具备调峰能力和变负荷运行方式。双速离心式风机调峰经济性差，运行电耗大；此外，离心式风机设备体积和重量庞大，给检修和维护带来很大困难，国内目前极少使用。
动叶可调轴流式风机即叶片角度在风机运行中可依靠液压调节机构进行调节，改变风机风压、风量。静叶可调即风机在运行中风机进口导叶依靠调节机构进行调节，从而达到改变风压、风量的目的。静叶可调调节风机存在节流损失，经济性不高。静叶可调轴流式风机的高效区域要比动调风机小，一般静调轴流风机在低负荷工况运行时，系统阻力曲线离喘振线较近，易引起风机喘振叶片断裂。近年来，风机制造厂采取了一些静调轴流风机防喘振动措施，例如设计KSE分流装置，大大扩大了风机的使用范围。动叶可调轴流式风机具有调峰性能好，运行经济，电动机启动力矩小，启停快。无论动调还是静调风机，都可以通过增加耐磨层提高耐磨性能，但静调风机可应用空动理论优化设计叶轮流道，使含尘烟气避免冲刷叶片根部而均匀流过叶片尖部和后导叶，在耐磨性能上有一定优势，目前动静调风机的耐磨性能已能满足运行要求，加上目前环保标准越来越高电除尘后烟气含尘量很小，耐磨已不是引风机选择的主要矛盾。
静叶可调轴流式风机的设备投资及运行维护费用比动叶可调轴流式风机都要低不少。
引风机不但要考虑烟道系统的阻力，还要考虑脱硝系统大约1Kpa的阻力，目前工程都不单独设置脱硫增压风机，采用引增合一的方案，引风机选型时考虑脱硫系统的阻力，比传统的引风机压头要大，但系统简单，节约占地。由于静叶可调风机压头上限问题，600MW机组的引风机及可选动调风机和静调风机，1000MW机组已只能采用动叶可调轴流风机。
《大中型火力发电厂设计规范（DL5660-2011）》规定300MW 级及以上机组的引风机宜选用轴流式风机，每台锅炉宜设置 2 台引风机，不应设备用。
综上所述，根据本工程实际情况，本项目是电网主力发电机组，负荷率较高，从耐磨性、液压系统可靠性、检修维护方便性、投资比较低的角度出发，本工程吸风机推荐采用两台50%容量静叶可调轴流式吸风机。
2.三大风机及烟风系统初步选型
2.1 一次风系统
该系统供给磨煤机所需的热风、磨煤机调温风（冷风）、磨煤机（经密封风机后接入）和给煤机的密封风，系统内设两台50%容量的动叶可调轴流式一次风机。
2.2 二次风系统
该系统供给燃烧所需的空气。设有两台50%容量的动叶可调轴流式送风机。
2.3 烟气系统
该系统是将炉膛中的烟气抽出，经过尾部受热面、空气预热器、静电除尘器、脱硫装置和烟囱排向大气。在除尘器后设有两台50%容量的静叶可调轴流式吸风机。总烟道为钢烟道。两炉合用一座烟囱。
2.4 空预器
烟风系统按平衡通风设计。空气预热器采用容克式三分仓。
3.三大风机设计选型
3.1 三大风机的选型基本过程
一般在三大主机确定后，在初步确定的风机形式基础上，锅炉厂提出最终的锅炉热力性能计算汇总表，电力设计院利用数据表结合自己设计范围，确定三大风机的基本风量和风压，根据《大中型火力发电厂设计规范（DL5660-2011）》中规定的风压、风量裕量系数，计算出风机TB工况点参数，由风机制造厂根据此参数确定风机选型。目前风机在选型中都采用最大连续蒸发量工况（BMCR）数据，比额定工况大不少，选型过程中涉及锅炉厂、电力设计院、风机制造厂三个环节，三家单位都按自己的考虑选取一定的裕量倍数，存在重复考虑，所以实际中三大风机选型都明显偏大，运行中动叶或静叶的开度很小，实际中有些项目采用BRL工况代替BMCR工况进行风机选型计算，收到了一定的效果。作者建议风机最终定型生产前召开三方联络会，对系统的各处阻力及系统裕量进行认真核定，尽可能减小重复的裕量系数，或者由设计院统一考虑系统裕量，降低风机的轴功率，减小风机的电耗。
3.2 设计院确定的风机选型参数
3.2.1 一次风机选型参数
3.2.2 送风机选型参数
3.2.3 吸风机选型参数
（BMCR工况，包括SCR阻力1000 Pa，包括FGD阻力1300 Pa，取消增压风机）
结语：
对于锅炉的一次风机、送风机和吸风机选型，业内人士有着不同的看法。该文通过分析三大风机型式的选型，然后讨论了三大风机及烟风系统初步选型，最后提出了设计院确定的风机选型参数，希望为相关人员提供一些帮助。
参考文献：
[1]邓敏华，林中达.模糊识别在电厂送风机故障诊断中的应用[J].风机技术，2010，（6）.
[2] 王永平.浅谈锅炉风机的安装[J].内蒙古石油化工.2009（08）
论文作者:马建刚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/19
标签：风机论文; 轴流论文; 送风机论文; 三大论文; 工况论文; 机组论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第17期论文;