利用引風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓代替軸承冷卻風(fēng)機(jī)在電站鍋爐上的應(yīng)用

左寧心 辛繼群 強(qiáng)小波

摘? 要：根據(jù)1913t/h鍋爐引風(fēng)機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)的安裝特點(diǎn)，針對(duì)其檢修困難、易腐蝕、振動(dòng)大等問(wèn)題，利用引風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓代替軸承冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻系統(tǒng)優(yōu)化，對(duì)優(yōu)化方案的可行性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析。實(shí)際應(yīng)用達(dá)到了保障系統(tǒng)安全和節(jié)能的目的，是鍋爐引風(fēng)機(jī)軸承冷卻系統(tǒng)優(yōu)化和改造的成功實(shí)例。為同類(lèi)機(jī)組提供了有益的參考。

關(guān)鍵詞：鍋爐;引風(fēng)機(jī);軸承冷卻風(fēng)機(jī);節(jié)能

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）30-0165-02

Abstract： According to the installation state of a induced draft fan cooling fan in the 1913t/h boiler， the cooling system was improved through a replacement of the bearing cooling fan by applying the inlet negative pressure of the induced draft fan， in order to deal with the common obstacles （e.g.， maintenance difficulties， corrosion， and vibration）. The feasibility and economy of the optimal case was analyzed. The practical application of the optimal case， which improved the bearing cooling system of boiler induced draft fan and thus enhanced its performance， succeeded in satisfying the demand for system safety and energy conservation， and therefore， provided a useful reference for similar systems.

Keywords： boiler; induced draft fan; bearing cooling fan; energy saving

引言

電站引風(fēng)機(jī)軸承冷卻系統(tǒng)一般采用循環(huán)油系統(tǒng)對(duì)軸承箱和液壓控制部分內(nèi)部進(jìn)行潤(rùn)滑及冷卻，同時(shí)利用冷卻風(fēng)機(jī)對(duì)以上設(shè)備外部進(jìn)行冷卻，同時(shí)保護(hù)軸承箱上的溫度及振動(dòng)測(cè)點(diǎn)不被高溫?zé)煔鈸p壞或被腐蝕，并且對(duì)油管路有一定的保護(hù)作用。

冷卻風(fēng)機(jī)就地吸風(fēng)，以上海鼓風(fēng)機(jī)廠雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)為例，每臺(tái)引風(fēng)機(jī)液壓控制部分和軸承箱各配備兩臺(tái)（一備一用）4-72-11離心式風(fēng)機(jī)，對(duì)其進(jìn)行冷卻。而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際冷卻風(fēng)機(jī)的性能優(yōu)劣和運(yùn)行穩(wěn)定與否，直接影響風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)型以及機(jī)組的運(yùn)行情況。

1 概況

長(zhǎng)安益陽(yáng)發(fā)電有限公司鍋爐型號(hào)為HG1913/25.4-PM8，超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)π型鍋爐，燃燒方式采用前后墻對(duì)沖燃燒。

風(fēng)煙系統(tǒng)采用2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、2臺(tái)送風(fēng)機(jī)和2臺(tái)引風(fēng)機(jī)平衡通風(fēng)。其中引風(fēng)機(jī)為上海鼓風(fēng)機(jī)廠有限公司出產(chǎn)的雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)。引風(fēng)機(jī)主要參數(shù)如表1。

引風(fēng)機(jī)位于電除塵之后，脫硫系統(tǒng)之前，所以引風(fēng)機(jī)工作介質(zhì)是含有硫分的高溫?zé)煔?。為了?duì)液壓缸及軸承箱進(jìn)行冷卻，同時(shí)達(dá)到隔離引風(fēng)機(jī)中煙氣的作用，廠家分別設(shè)置了兩臺(tái)（一備一用）小型離心式風(fēng)機(jī)對(duì)液壓缸和軸承箱位置鼓入空氣，已達(dá)到上述目的。冷卻風(fēng)機(jī)將空氣從下機(jī)殼入口將空氣鼓入引風(fēng)機(jī)液壓缸及軸承箱位置，然后經(jīng)上機(jī)殼出口排出。但這種設(shè)計(jì)存在幾個(gè)問(wèn)題：

（1）離心風(fēng)機(jī)易腐蝕。離心風(fēng)機(jī)一般布置在引風(fēng)機(jī)周?chē)?距離較近。而引風(fēng)機(jī)本體、煙道及其聯(lián)接補(bǔ)償器等易出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象，使得引風(fēng)機(jī)周?chē)嬖谳^多的含硫煙氣。同樣，離心風(fēng)機(jī)鼓入的空氣也會(huì)將少量的煙氣帶出引風(fēng)機(jī)機(jī)殼外。而這些煙氣在常溫下易對(duì)離心風(fēng)機(jī)的葉輪及機(jī)殼產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。風(fēng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，因腐蝕嚴(yán)重需進(jìn)行更換。

（2）離心風(fēng)機(jī)檢修困難，易造成檢修成本增加。小型離心風(fēng)機(jī)電機(jī)檢修時(shí)，需將葉輪進(jìn)行拆卸。而風(fēng)機(jī)葉輪較薄弱，在拆卸過(guò)程中易產(chǎn)生變形或者損壞，造成無(wú)法使用，無(wú)形中增加了檢修成本。

（3）運(yùn)行成本。每臺(tái)離心風(fēng)機(jī)功率為5.5kW，每臺(tái)機(jī)組利用小時(shí)按照5500h計(jì)算，每年每臺(tái)機(jī)組冷卻風(fēng)機(jī)使用電量為5.5*5500*4=121，000千瓦時(shí)。（每臺(tái)機(jī)組2臺(tái)引風(fēng)機(jī)，每臺(tái)引風(fēng)機(jī)同時(shí)有2臺(tái)離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行）

2 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化

為解決上述問(wèn)題，減少維護(hù)工作量，利用引風(fēng)機(jī)入口本身的負(fù)壓，通過(guò)管道連接，將外部空氣吸入引風(fēng)機(jī)液壓缸及軸承箱內(nèi)，達(dá)到同樣的冷卻和隔離效果。

2.1 進(jìn)、出口選擇

因原機(jī)殼不能進(jìn)行大的變動(dòng)，所以?xún)?yōu)化后的方案應(yīng)遵循原有的進(jìn)、出風(fēng)口。如果將原出風(fēng)口作為優(yōu)化后的出風(fēng)口，因原出風(fēng)口位于上機(jī)殼上，每次風(fēng)機(jī)檢修時(shí)都需要將連接管道進(jìn)行拆卸，非常不方便。因此，將出風(fēng)口選擇在下機(jī)殼的原進(jìn)風(fēng)口處。下機(jī)殼通常情況下不會(huì)移動(dòng)，不會(huì)因平時(shí)檢修而將連接管道進(jìn)行拆卸。原出風(fēng)口作為進(jìn)風(fēng)口。

2.2 管道計(jì)算

根據(jù)公式：wp=0.5·ro·v2 （1）

wp為風(fēng)壓[kN/m2]，ro為空氣密度[kg/m3]，v為風(fēng)速[m/s]。

由于空氣密度（ro）和重度（r）的關(guān)系為r=ro·g，因此有 ro=r/g。在（1）中使用這一關(guān)系，得到

wp=0.5·r·v2/g （2）

假設(shè)液壓缸與軸承箱室阻力分別為ΔP1，ΔP2，ΔP1≈ΔP2，管道阻力為ΔP，引風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓為P，則

wp=P-ΔP1-ΔP（3）

其中，P隨著機(jī)組負(fù)荷的變化而變化。

ΔP1，ΔP2可通過(guò)測(cè)得冷卻風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)壓及冷卻風(fēng)出風(fēng)口的壓力計(jì)算得到。

ΔP為管道沿程阻力。

根據(jù)流體力學(xué)原理，空氣在橫斷面形狀不變的管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)的摩擦阻力按下式計(jì)算：

ΔP=λν2ρl/8Rs? ? ?（4）

對(duì)于圓形風(fēng)管，摩擦阻力計(jì)算公式可改寫(xiě)為：

ΔP=λν2ρl/2D? ? ? （5）

圓形風(fēng)管單位長(zhǎng)度的摩擦阻力（比摩阻）為：

Rs=λν2ρ/2D? ? ? ? （6）

最終可得wp，通過(guò)公式（2）可得管道流速v。

v是含有D的計(jì)算式，

根據(jù)公式? Q=V*F? ? ? （7）

其中：V為氣體流速;F為管道截面積;Q由冷卻風(fēng)機(jī)參數(shù)可得

F=πr2=πD2/4? ? ? ? ?（8）

通過(guò)上述公式及測(cè)定風(fēng)機(jī)內(nèi)部通道的壓損，機(jī)殼計(jì)算出連接管道的大小。

3 系統(tǒng)優(yōu)化后，風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況

此次系統(tǒng)優(yōu)化在益電#4爐A引風(fēng)機(jī)進(jìn)行試點(diǎn)，#4爐B引風(fēng)機(jī)作為對(duì)比。經(jīng)過(guò)機(jī)組的啟停，各個(gè)負(fù)荷階段的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，對(duì)風(fēng)機(jī)軸承箱的溫度進(jìn)行對(duì)比，兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)軸承箱溫度基本相同，無(wú)明顯差別。見(jiàn)表2。

同時(shí)對(duì)冷卻系統(tǒng)投入前后對(duì)機(jī)組（608MW）的引風(fēng)機(jī)電流、氧量及冷卻風(fēng)機(jī)電流等進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)對(duì)比可知，冷卻系統(tǒng)的改造對(duì)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)影響很小。

4 優(yōu)化后經(jīng)濟(jì)性分析

按照每2年離心風(fēng)機(jī)更換一次，每臺(tái)風(fēng)機(jī)3000元，機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)為5500，0.23元/千瓦時(shí)的成本價(jià)計(jì)算，每臺(tái)機(jī)組每年可節(jié)約費(fèi)用約為3000*8/2+5500*5.5*4*0.23=39830元。

成本費(fèi)用管道及彎頭費(fèi)用約500元。且2個(gè)大修期（10-12年）以上不用維護(hù)，可忽略不計(jì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)引風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化，不但達(dá)到了對(duì)風(fēng)機(jī)本體的液壓缸及軸承的冷卻和隔離作用，也節(jié)約了檢修及運(yùn)行成本。既保證了機(jī)組的安全運(yùn)行，同時(shí)又達(dá)到了節(jié)能的效果?；诒疚脑淼脑O(shè)備系統(tǒng)已得到實(shí)際應(yīng)用。

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