讀《鍋爐風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)》隨筆

1、讀鍋爐風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)隨筆鍋爐風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)一書,為作者從事電廠鍋爐和風(fēng)機(jī)運(yùn)行、試驗和技術(shù)管理等工作經(jīng)驗的總結(jié)，同時又是作者技術(shù)改造和革新成果的結(jié)晶，主要講述了風(fēng)機(jī)、管網(wǎng)基本理論、風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)的匹配以及通過對風(fēng)機(jī)和管網(wǎng)的改造取得節(jié)能成果的經(jīng)驗。該書所含內(nèi)容理論基礎(chǔ)扎實深厚，實踐經(jīng)驗深刻豐富，作為熱能動力專業(yè)人員，雖具體工作與作者有異，閱讀該書，尤其書中一些與專業(yè)工作所為所歷直接聯(lián)系的章節(jié)內(nèi)容，深感很受啟發(fā)教益，頗有些心得。“一臺風(fēng)機(jī)是否節(jié)能取決于以下因素；（1） 風(fēng)機(jī)自身效率的提高。（2） 管網(wǎng)設(shè)計合理、阻力小。（3） 風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)匹配良好。所謂匹配指的是風(fēng)機(jī)設(shè)計的風(fēng)量和風(fēng)壓與管網(wǎng)所需風(fēng)量和風(fēng)壓相符，也

2、就是說，風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的全風(fēng)壓應(yīng)能在克服管網(wǎng)阻力的前提下滿足管網(wǎng)風(fēng)量的需要。風(fēng)機(jī)的高效率固然重要,但是如何提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率更重要。而實現(xiàn)風(fēng)機(jī)和管網(wǎng)合理的匹配是節(jié)能降耗最有效的途徑?！闭栽摃?5頁此真深刻經(jīng)驗之談。管網(wǎng)（包括風(fēng)機(jī)所在系統(tǒng)的全部管道、附件、阻力元件（設(shè)備、裝置）的合理設(shè)計、正確的安裝施工和完善的運(yùn)行管理，是系統(tǒng)實現(xiàn)功能、確?？煽窟M(jìn)而經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)和保障。從設(shè)計角度，只有正確合理的系統(tǒng)設(shè)計，對管網(wǎng)的各部分阻力（和而為管網(wǎng)的總阻力）的有一定準(zhǔn)確度的計算、對有關(guān)運(yùn)行狀況的正確科學(xué)的預(yù)期和設(shè)想、合理的裕量選擇，才能實現(xiàn)風(fēng)機(jī)的正確選型（或合理改造），使風(fēng)機(jī)節(jié)能成為可能。以往在設(shè)計工作中于風(fēng)

3、機(jī)選型上出現(xiàn)的失誤，多是前述有關(guān)工作出現(xiàn)差錯所致?！皣忮仩t的風(fēng)機(jī)大都由鍋爐制造廠設(shè)計配套。由于選型合理，風(fēng)量風(fēng)壓余量適中，因此風(fēng)機(jī)效率高，能耗小。國內(nèi)鍋爐的風(fēng)機(jī)皆由電力設(shè)計部門配置。由于缺乏實際運(yùn)行經(jīng)驗，鍋爐、風(fēng)機(jī)制造商和設(shè)計院對風(fēng)機(jī)參數(shù)都留有余量，由此鍋爐投運(yùn)后普遍出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象，盡管選用的是高效風(fēng)機(jī)，但往往出現(xiàn)的是高效風(fēng)機(jī)在低效區(qū)運(yùn)行，效率低，電耗大、能源浪費(fèi)嚴(yán)重?！闭栽摃?5頁按我國的電力工程建設(shè)的慣例（工業(yè)鍋爐房設(shè)計中機(jī)組容量相對稍大一些的，情形仿佛，故亦可參比而思及），電廠鍋爐風(fēng)機(jī)的選配是電力設(shè)計院的設(shè)計工作內(nèi)容，據(jù)由鍋爐制造商（供應(yīng)商）提供以鍋爐進(jìn)出口為起止范圍的各個系

4、統(tǒng)的空氣動力計算，加和由設(shè)計院自己完成工程設(shè)計的外部系統(tǒng)（連接管道、附件和輔助設(shè)備裝置）的空氣動力計算的結(jié)果，整合成煙風(fēng)煤粉等各系統(tǒng)（即及書中提到的管網(wǎng)）的空氣動力計算，根據(jù)計算出的介質(zhì)流量和總阻力（一般按額定工況和標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀況），然后分別按規(guī)定的裕量系數(shù)和修正方法按各公式計算出所需選用的各個風(fēng)機(jī)的介質(zhì)流量和全風(fēng)壓，然后從風(fēng)機(jī)制造廠家的樣本中選出合適的風(fēng)機(jī)，必要時可能會遇到需特型設(shè)計和風(fēng)機(jī)改造的情況。在我國的電力工程建設(shè)中，一般電力鍋爐、風(fēng)機(jī)制造和電廠的工程設(shè)計是各自獨(dú)立的，而雖然外部系統(tǒng)的阻力一般相對鍋爐范圍內(nèi)的阻力要小得多，但絕不是可以忽略的也不宜很草率的粗估的，外部系統(tǒng)的設(shè)計要涉及多個工

5、程設(shè)計專業(yè)，有時建設(shè)條件還很有其特殊性，我國現(xiàn)行的電力工程建設(shè)中有關(guān)單位的分工方式自有其合理部分。理想的情況下，鍋爐制造商和電力工程設(shè)計院各自給出正確的空氣動力計算結(jié)果，實現(xiàn)正確的風(fēng)機(jī)選型應(yīng)是可能的，應(yīng)該說多數(shù)項目的風(fēng)機(jī)配套工作尚好。但實際確常有項目出現(xiàn)“大馬拉小車”的結(jié)果，究其因素是多方面的。相對要負(fù)責(zé)風(fēng)機(jī)設(shè)計配套的國外鍋爐制造廠，國內(nèi)鍋爐廠在空氣動力計算方面的壓力感覺較小，有些時候精確計算的意識不強(qiáng)烈，因而計算尤其是對一些不典型元件不規(guī)范連接形式的計算粗獷；鍋爐機(jī)組的空氣動力計算方法中各元件的阻力系數(shù)由過去的試驗數(shù)據(jù)總結(jié)而出，一般顯得有些粗略；由于熱力計算的可靠程度、實際運(yùn)行條件存在諸多變

6、數(shù)，風(fēng)機(jī)實際運(yùn)行的狀況會偏離理論設(shè)想，相對于因風(fēng)機(jī)偏小影響鍋爐出力，風(fēng)機(jī)偏大造成電力浪費(fèi)似乎過在較輕，無論鍋爐制造廠還是電力設(shè)計院（尤其電力設(shè)計院）從空氣動力計算到風(fēng)機(jī)選型整個設(shè)計過程中每遇選擇常采取保守的取值；有關(guān)各方在信息交流方面有時出現(xiàn)問題；由設(shè)計院來主張風(fēng)機(jī)的特型設(shè)計或新裝風(fēng)機(jī)的改造顯得成本太高（由制造廠來主張工作完成后會是一種新型或改型的風(fēng)機(jī)匹配一種型號的鍋爐，由設(shè)計院主張則只是幾臺（甚至僅一臺）風(fēng)機(jī)配幾臺（甚至僅一臺）鍋爐），常有在認(rèn)為不出大格的情況下，偏上選一機(jī)號將就了事的情形。還有其他一些因素，這些使書中所述的情況出現(xiàn)。想起關(guān)于某熱電廠循環(huán)流化床鍋爐一次風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的往事:在鍋

7、爐機(jī)組進(jìn)行試運(yùn)時，人們發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)在鍋爐近額定負(fù)荷工況下，風(fēng)門的開度只有30%不到，測試的結(jié)果推算，在110%負(fù)荷下鍋爐實際需要，風(fēng)壓的裕量在1.4左右（風(fēng)量的裕量也較大，但具體數(shù)值已忘記了）。探究原因，主要是由于鍋爐范圍內(nèi)和外部系統(tǒng)的空氣動力計算出阻力都偏大，加之一次風(fēng)機(jī)因風(fēng)機(jī)系列情況采取偏大機(jī)號選型所造成。根據(jù)風(fēng)機(jī)相似定律，同系列風(fēng)機(jī)流量與葉輪直徑的三次方成正比，全壓力與葉輪直徑的平方成正比，勉強(qiáng)地選用偏大機(jī)號的風(fēng)機(jī)往往造成風(fēng)機(jī)管網(wǎng)極不匹配的情形。再有，由于某些原因，施工設(shè)計開始后，建設(shè)方與鍋爐制造廠商定鍋爐由設(shè)計爐膛內(nèi)微正壓燃燒改為平衡通風(fēng)方式，這一信息并沒有反映給設(shè)計院，這產(chǎn)生的影響是

8、可以想見的。也正是因為包括這一因素在內(nèi)的各種因素影響的結(jié)果，鍋爐引風(fēng)機(jī)的出力就明顯有些不能滿足需要。一般說來，無論鍋爐廠還是設(shè)計院都不會犯“在一個地方摔兩次跟斗”的錯誤，在注意收集信息和認(rèn)真調(diào)研工作的情況下，亦能避免“在別人摔跟斗的地方摔跟斗”。而對于在型式、特性、容量等前所未有的鍋爐投入興建或鍋爐所聯(lián)系的外部系統(tǒng)極具特殊的情況，有關(guān)方面沒有成熟的全盤經(jīng)驗可言可鑒，要嚴(yán)格按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，認(rèn)真做好調(diào)查研究，汲取可借鑒的爐型或系統(tǒng)的經(jīng)驗，重要數(shù)據(jù)如有必要要不惜代價通過模型試驗等手段獲取，在理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備選型和數(shù)據(jù)計算等各方面嚴(yán)肅態(tài)度認(rèn)真工作，才可能在包括鍋爐風(fēng)機(jī)配置在內(nèi)的鍋爐機(jī)組建

9、設(shè)設(shè)計工作中避免出現(xiàn)大的偏差，為機(jī)組成功建設(shè)試運(yùn)投運(yùn)奠定基礎(chǔ)。其間風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)的良好匹配，也是在技術(shù)基本保障方面為運(yùn)行中實現(xiàn)風(fēng)機(jī)節(jié)能的目標(biāo)提供了條件。做好鍋爐煙風(fēng)煤粉系統(tǒng)設(shè)計做好風(fēng)機(jī)配置工作實現(xiàn)風(fēng)機(jī)節(jié)能目標(biāo)，有些時候技術(shù)層面之外的影響也是很重要的。記得有企業(yè)自備熱電廠的鍋爐選用的是某鍋爐廠改型設(shè)計的鍋爐，改型設(shè)計的鍋爐增設(shè)了空氣預(yù)熱器。在鍋爐制造生產(chǎn)、安裝工程設(shè)計已經(jīng)開始的時候，鍋爐的技術(shù)資料還有一些沒有完成，多少有點(diǎn)“三邊工程”的味道。在鍋爐廠提供的煙風(fēng)阻力計算數(shù)據(jù)匯總中，將新設(shè)的空氣預(yù)熱器的阻力加上實際上是改型前各部分阻力的計算結(jié)果作為送風(fēng)系統(tǒng)的總阻力。設(shè)計院已經(jīng)完成施工設(shè)計后，才見到在對爐

10、型結(jié)構(gòu)和安裝要素已經(jīng)了解后就不太重視的安裝使用說明書，見到其中有“因增設(shè)了空氣預(yù)熱器要注意煙風(fēng)阻力計算的溫度修正”一句。其實，對于這種爐型的空氣動力計算尤其是送風(fēng)系統(tǒng)的空氣動力計算，這類設(shè)計院的熱能動力專業(yè)設(shè)計人員一般不很熟悉，對這些鍋爐廠方面自是悉知，所以如此行事，首先是頗顧及“面子”，其次是相信設(shè)計院讀懂了這句后按管網(wǎng)牛頓型流體且處自?；瘏^(qū)粗粗修正一番，自會得出偏保守的數(shù)據(jù)；即使不做修正，那設(shè)計院做風(fēng)機(jī)選型大都是保守得很，想也吃得下這點(diǎn)計算失誤。遺憾的是，設(shè)計院只把這句段當(dāng)成對自己所負(fù)責(zé)的煙風(fēng)道部分設(shè)計工作的善意提醒，并沒有想到是要他們做點(diǎn)“越俎代庖”的修補(bǔ)工作，而這次風(fēng)機(jī)選型并沒留下多少

11、余量。而在設(shè)計院方面其實也應(yīng)該對于這種類型的鍋爐的煙風(fēng)系統(tǒng)阻力有一個大致的了解，何況設(shè)計院在一年前曾接觸過改型前的有關(guān)資料，只可惜，知道要做的是改型后的鍋爐的安裝設(shè)計，對此匆匆看過，未稍多加理會，設(shè)計之初，也不曾將兩爐資料對照比較。做好鍋爐風(fēng)機(jī)配置在內(nèi)的鍋爐機(jī)組建設(shè)設(shè)計工作，實現(xiàn)風(fēng)機(jī)節(jié)能目標(biāo)，需要有關(guān)方面懷有強(qiáng)烈的社會責(zé)任感，恪守職業(yè)道德，精誠合作，密切配合?！耙獪p少風(fēng)機(jī)的用電應(yīng)從提高風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的效率、降低管網(wǎng)與調(diào)節(jié)風(fēng)門阻力著手做好風(fēng)機(jī)的改進(jìn)工作。摘自該書第122頁該書的第四章題為“風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造”，作者從理論基礎(chǔ)、技術(shù)要點(diǎn)、實踐案例各個方面介紹了十余項具體的技術(shù)措施，如變型設(shè)計、適當(dāng)切割葉

12、片、加裝液力耦合器、加裝變頻器等。深入淺出，生動鮮明，翔實可信，值得亟需了解風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的人士用心一讀。在變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)的節(jié)能分析一節(jié)，作者寫道：“變頻器是實現(xiàn)交流電動機(jī)無極變速的先進(jìn)技術(shù)。他不但適用于鼠籠式電動機(jī)，而且適用于同步和繞線式電動機(jī)。與其他調(diào)速裝置相比具有調(diào)速范圍大，效率高和節(jié)電明顯之優(yōu)點(diǎn)。變頻器可以實現(xiàn)低速啟動、平滑調(diào)速，是用于鍋爐風(fēng)機(jī)最理想的調(diào)速裝置。”根據(jù)各種不同調(diào)節(jié)方式風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率的比較，作者指出“變頻調(diào)速最經(jīng)濟(jì)，其次是雙速風(fēng)機(jī)和液力耦合器調(diào)速，以風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)門調(diào)節(jié)方式較差 讀者注：風(fēng)機(jī)出口風(fēng)門節(jié)流調(diào)節(jié)方式未在“負(fù)荷率風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率圖” 中畫出，書作者在先前已提到這種調(diào)節(jié)方式效

13、率最低 。以與鍋爐相配套的風(fēng)機(jī)而言。當(dāng)鍋爐負(fù)荷率達(dá)到100%時，幾種調(diào)節(jié)方式風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率相差無幾，但隨著負(fù)荷率的降低，其差距逐漸加大?！惫こ虒嵺`，注釋著作者的準(zhǔn)確論述。許多鍋爐風(fēng)機(jī)選用安裝了變頻器調(diào)節(jié)系統(tǒng)后鍋爐風(fēng)機(jī)效率提高、調(diào)節(jié)性能變好、使鍋爐機(jī)組運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性都有改善。對于那些有風(fēng)機(jī)全壓力流量裕量偏大、負(fù)荷變動頻繁、較長時間在低負(fù)荷下運(yùn)行等情形的鍋爐風(fēng)機(jī)，采用變頻器調(diào)節(jié)的優(yōu)越性很是明顯。如風(fēng)機(jī)配置較合理且鍋爐高負(fù)荷滿負(fù)荷運(yùn)行時段較長，則因上變頻器調(diào)節(jié)系統(tǒng)費(fèi)用較高且自身也有一定電能消耗（有報道稱變頻器的效率為95%稍強(qiáng)），而當(dāng)此情形其他一些調(diào)節(jié)方式風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率與變頻調(diào)節(jié)相差無幾，

14、雖然風(fēng)機(jī)在風(fēng)量風(fēng)壓上有些調(diào)節(jié)裕量，也要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證決定鍋爐風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)方案。至于有一些運(yùn)行有年的鍋爐機(jī)組，鍋爐受熱面老化，排煙溫度升高，煙風(fēng)道漏風(fēng)嚴(yán)重，風(fēng)機(jī)風(fēng)門全開鍋爐出力還是不夠，首先考慮的是機(jī)組改造維修的問題，如某企業(yè)20t/h鍋爐就是如此，全面改造前鍋爐實際最大出力16t/h，引風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度100%，鍋爐長期高負(fù)荷運(yùn)行，當(dāng)此條件上變頻就沒有什么益處。近年來曾在網(wǎng)上偶見有關(guān)于某采用變頻器調(diào)節(jié)的鍋爐風(fēng)機(jī)在中間工況出些不正常現(xiàn)象的報道，其他途徑也曾有零星類似信息，由于已不再直接從事有關(guān)工作，未曾太用心關(guān)注，所以還沒見到關(guān)于這方面的研究、探討或解釋說明的材料。分析各類鍋爐風(fēng)機(jī)和管網(wǎng)特性以及鍋爐風(fēng)

15、機(jī)變頻調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，臆想會與這幾點(diǎn)因素有關(guān)：一些風(fēng)機(jī)的全壓流量曲線中間存在峰值且上升段較長較陡；一些管網(wǎng)特性曲線遠(yuǎn)不符合H=KQ2解析形式，有陡升段和較長的小斜率段（甚至近乎水平段）；實際運(yùn)行中，因阻力波動變化等造成極不正常的壓力波動。卻實在不知有幾許符合客觀實際。因書成年月稍早，未能讀到作者在這方面的真知灼見，頗有憾嘆?！耙粋€性能優(yōu)越的管網(wǎng)，應(yīng)該具備阻力小、性能好的特點(diǎn)。如果我們在對風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造的同時對風(fēng)機(jī)所屬的管網(wǎng)進(jìn)行改造，那么，我們就可以在設(shè)計風(fēng)機(jī)時，選取較低的風(fēng)壓，選用較小的風(fēng)機(jī)葉輪直徑，風(fēng)機(jī)的能耗將隨之減少。”摘自該書第184頁該書的第五章題為“鍋爐風(fēng)煙管網(wǎng)的節(jié)能改造”，作者提到的降低

16、鍋爐風(fēng)煙管網(wǎng)阻力的方法有：選用阻力小、性能好的設(shè)備；改造不合理的管段；拆除多余的煙風(fēng)門；選取適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速。在管網(wǎng)中各個設(shè)備也是阻力元件而且它們的阻力往往占有管網(wǎng)總阻力的絕大比重，它們具有良好性能，系統(tǒng)能夠處于較理想的運(yùn)行狀態(tài)，才有談風(fēng)機(jī)節(jié)能的基礎(chǔ)。作者用較大篇幅述及設(shè)備改造技術(shù)的內(nèi)容，涉及管式空氣預(yù)熱器、旋流燃燒器、鋼球磨煤機(jī)、粗粉分離器等設(shè)備，讀來很是感到有收益和啟發(fā)，即使是一些過去已知的內(nèi)容，感到也是加深了印象和體會。如：“空氣預(yù)熱器管的煙速與管子數(shù)量和直徑有關(guān)，而流經(jīng)管排的風(fēng)速則取決于管間的節(jié)距和管箱的高度，如管箱高度不夠、風(fēng)速高，不但會使空氣側(cè)阻力成平方比例地增加，而且會使預(yù)熱器發(fā)生共振?？ㄩT渦流引起的共振是產(chǎn)生管式預(yù)熱器共振和噪聲的根源。這種共振是氣流橫向沖刷管束時，在管子邊界上的渦流脫體頻率（卡門渦流頻率）與氣流容聲自振頻率相合拍的結(jié)果。其共振的聲學(xué)特點(diǎn)是具有強(qiáng)大的脈動氣壓和強(qiáng)烈的聲輻射?！闭栽摃?96頁作者接下來例舉了某公司熱電廠410