大型CFB锅炉风机选型研究.

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1、大型CFB机组风系统技术交流会资料汇编 全国电力行业CFB机组技术交流服务协作网CFB锅炉风机选型研究西安热工研究院 刘家钰1 引言目前，我国大型CFB锅炉风机(不论是国产还是引进)几乎均是高效风机，但其在电厂运行的经济性(或耗电率)和可靠性却有很大差别。究其原因，最主要最关键的是所选风机的特性是否与其工作的管网系统阻力特性相匹配。因此，选择好与锅炉风(烟)系统相匹配的风机极为重要。而要选好与锅炉风(烟)系统相匹配的风机的首要关键是合理确定风机的选型设计参数，其次才是风机型式和调节方式的选择。2 风机选型所需的原始数据和工况参数风机选型设计参数是否合理是风机运行经济性和可靠性好坏的首要关键，选

2、大了则会使风机运行不到高效区内，造成高效风机低效运行的后果，甚直可能导致离心风机及其进出口管道的剧烈振动和轴流风机失速(喘振)等不安全现象发生，威胁机组的安全经济运行。选小了又会造成不能满足机组满发的需要。我国电站风机的选型参数均是按锅炉最大连续蒸发量所需的风(烟)量和风(烟)系统计算阻力加上一定的富裕量确定的。其中锅炉本体的风(烟)量和风(烟)系统阻力由锅炉厂提供，辅机设备的出力、阻力、漏风等由制造厂提供，锅炉岛内的风、烟管道由设计院设计，最终选型设计参数由设计院提出。因此，作为业主单位必须深入了解锅炉和辅助设备制造厂提供参数的依据，是否留有裕量及其大小(特别是空气预热器一、二次风的漏风率)

3、；设计院的管道设计是否合理和风(烟)量及阻力计算时是否已留有裕量。从而得出最后总的裕量是否合适。还要特别强调的是，提供风机的选型参数不能只有一个设计工况点参数，否则往往会造成选出的风机不能满足低负荷工况的需要。甚至造成轴流风机失速（喘振），或离心风机工作在气流高脉动区，给风机安全稳定运行带来隐患。2.1 风机选型必须的原始数据（1）当地气象条件大气压力干、湿空气温度空气相对湿度湿空气标准密度 (2) 锅炉热力计算结果(包括各典型工况)（3）锅炉各典型工况下风机参数2.2 风机选型必须的典型工况及参数(1)典型工况BMCR工况点发电机组满发(ECR)工况点50%BMCR附近工况点不投油最低稳燃工

4、况点锅炉点火啟动工况点CFB锅炉其它特殊工况点(如有)(2)各典型工况下的风机参数风(烟)量 风(烟)系统总阻力 风机入口侧系统总阻力介质温度介质标准密度2.3 机组年负荷率即机组在不同负荷下运行的小时数3 风机选型设计参数的确定 风机选型设计参数(TB工况参数)是在锅炉最大连续出力(BMCR工况)时所需风(烟)量及系统总阻力的基础上再加一定富裕量确定的。3.1 风(烟)量和压力裕量的选取一次风机、二次风机和引风机的基本风量按DL 5000-2000火力发电厂设计技术规程(以下简称大火规)确定。其裕量选取建议修改如下：(1) 一次风机：风机风量裕量宜选取20%，另加温度裕量，可按“夏季通风室外

5、计算温度”来确定；风机压力裕量宜为25%。(见本文第6章)(2) 二次风机： 当采用两分仓或管箱式空气预热器时，二次风机风量裕量宜为10%，风机压力裕量宜为20%。(3) 引风机：烟气量裕量宜选取10%，另加15的温度裕量；风机压力裕量宜为20%。 对于新开发出的首台机组(如第一台300MW机组)，由于设备制造厂及设计院均无实践经验，提供的原始数据误差可能大些，为稳妥起见，允评风机裕量适当增大些，待第一批投产后根据实际运行情况及时进行调整。3.2 选型设计参数的确定每台风机的选型设计参数确定如下：(1) 风量每台风机的风量按上述选取的裕量计算出每台锅炉的总风量除以每台锅炉选配的台数(风机台数按

6、“大火规”规定选取)并做适当圆整确定。(2) 压力风机压力(即风机所在管网系统的总阻力)按上述选取的裕量计算并适当圆整确定。但在规范书中(向制造厂提供的参数)应分别提供风机进口侧和出口侧的总阻力，或提供进口侧的总阻力(而不是静压力)和风机压力。(3) 风机入口介质温度风机入口介质温度由当地气象条件和锅炉热力计算及管道散热等计算出。(4) 风机入口介质密度风机入口介质密度按当地气象条件和介质(湿空气、湿烟气、)的标准密度及入口介质温度计算。这由选型设计工程师进行，业主(电厂或设计院)只提气象条件及介质温度和标准密度。因为风机入口静压与风机入口动压(即风机入口面积)有关，而风机未选出型号前不能确定

7、该动压大小。(5) 风机转速风机转速通常由风机选型设计工程师选定。一般情况下，一次风机宜选取4极电机(1485r/min)；二次风机宜选用4极或6级电机(1485r/min或980r/min)；引风机的转速宜选用6级以上电机(即最高980r/min)。4 风机型式及大小的确定4.1 风机型式选择原则可用作CFB锅炉的风机型式有：离心式、静叶调节子午加速轴流式、多级离心式及罗茨鼓风机。风机型式选择原则上应按比转速确定(即先按TB工况参数计算出所需风机的比转速，然后选取比转速最接近的风机型式)。或先按“大火规”进行初步选择，再按比转速确定。风机比转速ns的定义式为： 式中： n风机转速，r/min

8、；qv风机入口容积流量，m3/s； pF风机压力，Pa； 1风机入口气体密度，kg/m3； kp气体压缩修正系数。 若风机进口气体密度为1.2kg/m3的标准进气状态时，比转速的公式为： 上速比转速的定义是指单级、单吸入时的比转速，因而：对双吸离心式风机，比转速公式写成： 对双级轴流和双级离心式风机，比转速公式写成： 不同类型的大型CFB锅炉风机比转速的范围大致如下：离心式风机：ns=1880静调子午加速轴流式风机：ns=80120高压流化风机的比转速一般在10以下，己属鼓风机范畴。宜选用多级离心式风机。对于小容量循环流化床锅炉可采用罗茨鼓风机比转速介于可选离心式和子午加速和标准轴流式之间的，

9、则根据现场安装条件、机组负荷率及选用调节方式综合比较确定。4.2 选择风机型号大小方法(1) 选取原则为选择到合适的风机型式和型号，首先要有风机所在系统的阻力特性，即发电机组在各种负荷工况及可能的异常工况(如上节所列)下运行时该系统的流量和阻力。其次要了解机组的负荷特性(即负荷率)。选型时，首先按TB工况参数选取风机型式和型号大小，然后将系统阻力特性(换算到所要选择的风机特性曲线相同的状态)画到所选的风机性能特性曲线图上，观查所要选的风机是否能满足安全稳定运行的需要。即阻力线要完全落在风机稳定区域内且失速裕度足够。在满足安全运行需要后，再按机组负荷率进行计算比较，选择年耗电量最小的风机型号。但

10、在确定风机型式(离心、静调轴流)时，还要考虑风机设备费、年维护费、基础费、占地大小及运行可靠性等进行技术经济比较后再最终确定。(2) 具体方法应按TB工况参数选取风机型式和型号大小 离心风机型号的选取1) 据TB工况参数计算风机比转速ns；2) 由ns值查相应风机的无因次特对曲线，得出风机的流量系数、压力系数和风机效率；3) 由下二式计算风机直径D2并圆整；此二式计算结果应相等或很接近，否则就是计算错误或查曲线错误，或者无因次曲线本身有误。应查明原因予以排除。轴流式风机型号的选取1) 据TB工况参数计算风机比转速ns；2) 按下式计算在设计ns值下不同流量系数值对应的压力系数值。然后，在轴流式

11、风机无因次特性曲线图上绘制出该比转速的-曲线；此曲线应通过所选轴流式风机无因次特性曲线的最高效率区，否则所选型式不合理，应更换风机型式。风机设计工作点在这条曲线上选取，选取原则是：在满足TB工况前提下，风机经常运工况的效率最高，还必须满足DL/T 468-2004电站风机选型和使用导则7.1.2条关于失速裕度的规定。3) TB工况点的流量和压力系数和确定后，风机直径的确定方法与离心式相同。5 风机调节方式的选择5.1现有电站风机调节方式初步比较CFB锅炉风机最好的调节方法为无级变转速调节，其次是双速(电机)静叶调节轴流式风机(若低速运行可满足机组ECR工况需要)，以下依次是双速离心式风机(低速

12、运行可满足机组ECR工况需要)、单速的静叶调节轴流式风机、入口导叶调节离心风机、采用进风箱进口百叶窗式挡板调节的离心式风机最差。无级变转速调节在我国电厂中成功应用的主要有：调速型液力耦合器和变频器。5.2风机调节方式选取原则风机调节方式选取的原则显然是：在滿足安全可靠条件下，长期运行的经济性最好。可用技术经济比较方法相关标准计算的方法来评定。对于CFB锅炉的一、二次风机，因压力高都选用离心式风机，且裕量还较大。建议采用变频调速。引风机如选用离心式，亦宜选用变频调速。但考虑到其功率较大，变频器价格较高，若机组低负荷运行时间较短，则选择调速型液力耦合器调速更现实些。如选用静叶调节亦或双级动叶调节轴

13、流式引风机，则可不用变速调节。5.3 风机选用变速调节应注意的问题(1) 在所选风机与管网系统匹配的前提下，再选变速调节装置；若所选风机与系统不匹配，即系统阻力特性线未通过风机的高效区域，风机在全速运行时的效率就不高。那么采用变频调速后，风机运行效率始终也不高，节能达不到理想状况。(2) 要分别计算不同负荷下的节电量进行经济分析(见附件1)；(3) 要特别注意由于变速运行可能带来的设备安全可靠性问题，例如：无级变速后风机转动部件的固有频率有否与某一或某些运行转速下的通频(每秒转速与叶片数乘积)合拍发生共振及有否可能发生轴系扭振等问题；变频器最好配有自动切换装置(旁路开关柜及相应的操作保护装置)

14、和较完善的自动控制系统。以保持当变频器故障跳闸后风机能自动切换至工频运行，且锅炉燃烧稳定，避免锅炉相关运行参数大幅度变化，甚至跳机，造成等巨大经济损失。6 关于我国300MWCFB锅炉一次风机的富裕量6.1 我国己投运300MWCFB锅炉一次风机的富裕量我国引进300 MW CFB锅炉机组示范工程和几个国产化300 MW CFB锅炉机组的一次风机选型参数如表1。表1 我国几台300 MW CFB锅炉机组一次风机选型参数项 目白马电厂引进示范厂大唐红河发电厂国电小龙谭电厂秦皇岛热电厂BMCR工况TB工况BMCR工况TB工况BMCR工况TB工况BMCR工况TB工况风机入口流量/m3/s58.0683.5665.0080.0051.6863.6062.5676.27风机总阻力/kPa23.529.823.70031.85021.40030.2024.20035.700风机进风温度/17.541.120.020.019.819.820.030.0进口气体密度/kg/m31.1291.061.061.061.061.221.18电机功率 kW3100300028003700TB工况风量裕量/%43.923.023.021.9TB工况风压裕量/%26.834.4041.1047.52从表1可见，各300 MW CFB锅炉机组TB工况相对于BMCR工况的风量裕量基本相同(白马初设