鍋爐輔機節電改造

一、輔機耗能與鍋爐經濟運行的關系：

鍋爐輔機主要包括通風設備，給水與補水泵，熱水循環泵，燃料處理與輸送設備，出渣、除塵以及水處理設施等。這些設備的正常工作是鍋爐安全與經濟運行的重要組成部分。不難設想，輔機經常出事故，運行不正常，鍋爐的安全與經濟運行就會受到嚴重影響。因此，加強對輔機的合理選配與控制，并不斷進行節能改造與檢修維護，是非常重要的。

鍋爐輔機設備如此之多，限于篇幅關系，本節著重介紹鍋爐的通風設備與給水設備及熱水循環泵。

二、鍋爐通風設備節電改造：

1. 合理選配風機，防止“大馬拉小車”：

鍋爐鼓風機的風量與風壓是根據鍋爐最大負荷，即最大燃料消耗量，經計算確定的。所計算出的實際空氣量，通常加10％的富余系數，來選配風機；風壓的大小是根據燃燒方式、料層與管道阻力等因素經計算確定的，并加20％的富余系數。

同理，引風機的風量也按最大燃料消耗量確定煙氣量，根據測試結果或經驗，選取各部位的漏風系數，即可得出煙囪底部的最大煙氣量，再加10％的富余系數，來進行選??；關于風壓的確定，系以爐膛到煙囪底部的煙氣流程阻力計算為準，再加20％的富余系數，并減去煙囪吸力，最后選定引風機型號。

從理論上講，以上有關鼓風機和引風機的選取方法并沒有錯，而問題在于：

①有關鍋爐供熱負荷的統計并不準確，有寧大勿小的思想。因而鍋爐實際運行負荷率較低，達不到鍋爐額定出力，存在“大馬拉小車”現象，主輔機不匹配，影響鍋爐熱效率。

②企業的用熱負荷并不穩定，工況時有變化。尤其是企業自備的中小型鍋爐，負荷變動頻繁，風機控制方法又比較落后，最大燃料消耗量與最小燃料消耗量所需風量懸殊太大，鍋爐操作難以適應。

③風機風量變化大，偏離了風機特性曲線效率最高區域，因而風機在低效率下運行，功率因數低，電耗升高。應根據實際情況，合理選配風機，使其在高效率區間工作，并研究風機在變工況下的合理控制技術，是風機節電潛力所在。

2.改進風機調節控制方法：

（1）鼓、引風機聯鎖控制并采用導向器調節　中小型工業鍋爐的鼓風機或引風機多數是利用閘板或轉動擋板調節風量的，風量的減小靠增加節流阻力實現。風機壓頭有一部分用來克服節流阻力，致使風機在較低效率下工作，必然多消耗電能，很不經濟。有少數鍋爐仍把調節裝置安裝在風機出風口處，這是不對的，應安裝在進風口處。比較經濟適用的調節方法是改用導向器調節。因為導向器可以使氣流在進入風機工作輪前先行轉向，達到調節風量的目的，比前者優越，并可節電。其結構比較簡單，可根據實際情況進行改進。

如前所述，鼓風機與引風機是密切相關的，為保證爐膛壓力在微負壓下穩定運行，可實施聯鎖控制，既滿足操作方便要求，又可節電。

（2）更換與風量相匹配的電機　在現實生產中，由于種種原因，確有風機容量選大，電機功率隨之加大，造成“大馬拉小車”的現象，致使電耗升高。更換全套風機，一次性投資加大，很不劃算，可更換與實際風量相匹配的電機功率的方法來實現。此方法需要核算電動機所需功率，現作一簡要介紹。

在風機產品目錄或風機銘牌上所標出的性能參數，是在風機效率不低于90％時所對應的性能。表中Qnet,ar指燃料的收到基發熱量，單位是kJ/[m3（kg）]?？諝庀禂郸翍獮闊焽璧撞康闹?。如已知爐膛煙氣出口的空氣系數，還必須加上該出口至煙囪底部區間的總漏風系數。明顯漏風處應封堵后進行測試，然后再乘以燃料消耗量，即為每小時實際排出的煙氣量?？梢娐╋L系數越大，排出的煙氣量越大，引風機消耗電能越高。

注：Qnet,ar為收到基低位發熱量，kJ/kg（m3）；α為爐膛燃燒的空氣系數，也可表示為αL；Vα為爐膛燃燒生成的煙氣量，m3/kg（m3）。

通過以上計算，如果核算的電機功率與銘牌標注的功率相差不大，就認為是基本合理的。如果核算的功率比銘牌標注的功率小得多，則應更換與實際情況相匹配的電機，便可節電，促進經濟運行。

3.采用變頻調速與追蹤負載節電新技術：

（1）變頻調速技術的應用　交流感應電動機變頻調速裝置或變頻電機，就是通過改變電源的頻率，對其進行調速的。

鍋爐用鼓風機、引風機、水泵等，一般均為電動機恒速運轉，輸出一定風量或出水量。如要改變風量，以往是通過調節風機入口處的擋板或導向器的開度來實現；水泵的出水量則是通過調節泵出口管道上的調節閥開度來達到。風機的風量和水泵的出水量與其轉速成正比，其消耗的功率與轉速的立方成正比。因此，采用變頻調速技術，改變電機的轉速來調節風量或出水量的大小，優于過去的落后控制方法，從而達到節電目的。

變頻調速技術經過許多生產廠家多年的開發研究與不斷改進，目前已有很大進步，技術相當成熟。通過不少企業實際應用，證明能較好地解決上述存在的問題，節電效果顯著。同時，每千瓦容量的造價也有降低，在當前電價上漲的情況下，更顯示出應用該技術的優越性。

（2）變頻調速與恒速追蹤負載綜合節電新技術　近年來日本神王電氣（北京）有限公司等生產廠家研制出將變頻調速與恒速追蹤負載一體化的綜合節電技術，開發出具有國際先進水平的自適應全自動節電裝置。應用微電腦和內置PID閉環自動跟蹤控制系統，將數字技術與通信技術相結合，把普通變頻調速節電技術又推上了一個新臺階，使風機、水泵節電技術進一步完善，成為目前節電技術的首選設備。

①用于鍋爐額定出力大于供熱負荷，長期處于低負荷下運行，造成輔機選配偏大，與實際不相匹配，存在“大馬拉小車”情況。除更換相匹配的電機外，還可采用變頻調速與恒速追蹤負載綜合節電技術，達到雙重節電。

②工業鍋爐供熱負荷波動大。由于風機、水泵是按最大供熱負荷選配的，當供熱負荷小時，富余量太大，偏離了特性曲線效率最佳區間，功率因數太低，機組效率明顯下降，電耗必然升高。采用變頻調速與恒速跟蹤負載綜合節電裝置后，其功能組合可根據負荷變化的實際情況自由設定，可單一設定，也可組合設定，使功率因數保持在0.96以上，機組始終處于高效運行狀態，便可節電。

③工業鍋爐使用的風機、水泵負載經常發生變化，但其轉速要求保持相對穩定，即輸送介質壓力保持一定。當電機負載發生變化時，綜合節電裝置設有閉環自動跟蹤控制系統，將測量參數與設定參數相比較，自動跟蹤負載的變化，輸入電機負載所需要的電壓，滿足功率所需，而轉速保持恒定，最大限度地提高功率因數在0.96以上，節電效果顯著。

④變頻調速與恒速跟蹤負載節電裝置，均設有軟啟動、軟停車功能，克服了以往電機啟動不平穩、噪聲大、啟動電流大，對設備與電網造成沖擊，影響使用壽命等弊病。同時增設了全方位的保護功能，有過電流、過電壓、欠相、欠壓、過熱、瞬時斷電等保護，及時發出報警，保證安全、靜音運行。

⑤工業鍋爐尤其是中小型工業鍋爐，控制方式單一落后，多數為手動控制，不能與計算機聯網，無通信功能，無接口，需要更新換代。采用節電器后，這些問題可得到同時解決。

三、鍋爐水泵節電改造：

1. 鍋爐水泵功能與節電潛力分析：

鍋爐給水設備有給水泵、補水泵及熱水循環泵等。這些設備是滿足鍋爐正常供熱與連續安全運行所必需的。其耗電量的大小占輔機電耗相當大的比例，存在問題與節電潛力主要表現在以下幾點：

①存在“大馬拉小車”現象。如同鍋爐通風設備分析的那樣，鍋爐額定出力大于實際供熱負荷，因而負荷率低，造成水泵選配偏大，不相匹配，電耗升高。

②多數蒸汽鍋爐降壓運行，很少按額定壓力運行。而水泵是按鍋爐額定壓力選配的，且留有一定的裕量，造成水泵揚程高，電機功率大，有浪費電的現象。

③工業鍋爐供熱負荷波動大，而水泵選配大，變工況調節控制方法落后，一般采用調節閥門開度來達到，阻力損失大，電耗升高。

④高溫熱水鍋爐多數按低溫熱水鍋爐運行，且供熱負荷的變化，習慣于用溫度來調節，很少用循環水泵流量進行量調節，造成電耗高。

⑤管網布置不合理，阻力損失大，也能造成水泵電耗升高。

2.水泵節電改造：

（1）鍋爐多級給水泵抽級改造　上述節電潛力分析中證明，水泵的揚程余量較大，實際給水系統所需要的揚程小于原配套的揚程，存在浪費現象，造成電耗升高。據此可進行多級泵抽級改造，把富余部分揚程去掉，便可節電。在改造時應經詳細核算，按揚程富余量多少，抽掉一級或幾級葉輪，換上等長度的套管代替便可。抽級后的多級給水泵流量基本不變，揚程隨之降低，軸功率明顯減小，節電效果顯著，已被很多工廠實踐所證明。水泵抽級改造一般選在進口側較好，方法簡單，普通工廠均可自行改造。

（2）鍋爐單級給水泵切削葉輪改造　根據水泵的葉輪直徑與流量、揚程和功率的比例關系呈一次方、二次方和三次方的規律，開發了切削葉輪外徑節電法。

該方法的要點是適量切削葉輪外徑，使葉輪外徑與泵殼體之間的間隙比原來適當加大。切削后水泵的轉數保持不變，流量略有減小，揚程呈二次方下降，功率呈三次方降低，因而節電效果明顯，已被很多工廠實踐所證明。

改造前應經詳細測算，按所需揚程等參數，計算出葉輪外徑切削量，加以適當修正后，作為實際切削量。

3.變頻調速與恒速追蹤負載綜合節電新技術：

①水泵應用變頻調速與風機完全相同，前面已作了詳細講解，在此不贅述。近年來不少企業的鍋爐給水泵安裝了變頻調速器，節電效果明顯。

②鍋爐給水泵、補水泵更適合應用變頻調速與跟蹤負載綜合節電技術。因為水泵一般要求具有一定的揚程，即電機轉速應恒定。如果原安裝的水泵揚程有裕量，又可按變負荷進行調節控制，應用組合設定或單一設定功能，雙重節電，效果會更好。

③熱水循環泵同樣可應用綜合節電技術。對供熱負荷的變化，以往習慣于用溫度來進行調節。如果安裝變頻調速器，用以調節電機轉速，對水泵揚程會受到影響，不能滿足供熱要求。當安裝綜合節電裝置后，能保持電機恒速運轉，并可連續、準確、自動跟蹤電機負載變化，及時調整電機輸入電壓，保證電機在高效區間運行，功率因數在0.96以上，節電效果明顯。如果循環泵揚程有裕量，再加上變負荷調節控制，節電效果會更好。

④水泵節電改造后，仍可應用綜合節電技術。因為上述水泵改造只能按實際最大供熱負荷確定，當負荷變小時，水泵仍有節電潛力。

4.風機、水泵管網改造，減小阻力損失：

有些風機、水泵管網，包括風室結構和煙道等設計、安裝不合理，系統阻力損失大，影響電機電耗升高，諸如渦流損失、急轉彎撞擊損失、漏風損失等。要設法進行改造，減小阻力損失，便可節電。這種節電潛力普遍存在，不應忽視。只要用心分析并解決實際問題，必然會取得節電效果。