0 引言

电站锅炉风机性能关系到机组的稳定运行和节能降耗。如果风机选型过小，不仅会造成风机喘振、失速，更会影响锅炉的出力和效率^[1-2]，选型过大又会增加电耗^[3]。因此，选择风机时，使其在最佳性能区工作，与锅炉、除尘、脱硫系统合理配套，是新建锅炉及环保改造工作中的重要一环^[4]。

本文对内蒙古某电厂在一次风机设计选型中存在的问题进行了说明，并通过对比分析，重新进行了风机选型，消除了由于选型不当可能造成的设备隐患，经验可供其他电厂参考。

1 机组概况 1.1 锅炉机组

内蒙古某电厂一期工程建设2×350 MW超临界、燃煤、空冷、供热机组。锅炉为超临界参数变压运行，墙式对冲燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、紧身封闭、全钢构架的Π型直流炉。

1.2 制粉系统

锅炉制粉系统采用中速磨、冷一次风、正压直吹式系统，每台锅炉各配置6台磨煤机（5台运行，1台备用）。

1.3 锅炉风烟系统

锅炉风烟系统采用平衡通风系统。每台锅炉的送风机、引风机及一次风机各按照2×50%容量进行配置。一次风机、送风机均采用动叶可调轴流风机；引风机与脱硫增压风机合并设置，采用动叶可调轴流风机，所有风机均采用电动机驱动。

1.4 环保设施

（1）锅炉烟气系统设置高效电袋除尘器。

（2）设置100%容量的烟气脱硫系统，采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，1炉1塔方案，脱硫系统不设置旁路烟道，不设GGH。

（3）设置烟气脱硝装置，采用选择性催化脱硝（SCR）工艺。脱硝系统设置省煤器旁路和SCR反应器旁路，催化剂层数按照2+1层设计，还原剂为尿素。

1.5 燃煤特性

电厂设计煤种为锡林郭勒盟神华胜利煤田的褐煤（混煤），当地煤为校核煤种。设计煤种、校核煤种均为褐煤，属于高挥发分、低灰分、高水分、中高硫分、低热值的褐煤。

2 存在的问题及分析 2.1 存在的问题

由于设计煤种的原因，造成该电厂一次风率较高，磨煤机的通风能力按满足锅炉燃烧所用空气的37%~42%选取（即锅炉的燃烧一次风率为37%~42%）。受这些因素的局限，使该电厂一次风机的选型区间变得狭窄。

该电厂原设计的一次风机为上海鼓风机厂有限公司引进德国TLT公司技术设计制造，型号为PAF18.6-13.6-2，风机叶型为24NA24-2.5%（4GD34852）。

在工程招标及签署协议阶段，相关技术人员通过研究选型风机的性能曲线，发现上海鼓风机厂有限公司提供的几种版本的一次风机在锅炉低负荷和中负荷阶段均存在磨煤机跳闸时一次风机易失速的风险，给锅炉机组的安全稳定运行带来隐患。为慎重起见，又对设计风机的性能参数进行了反复核算，最终确定一次风机的选型确实存在问题，并提出了改进意见。

2.2 选型问题分析

图 1为上海鼓风机厂有限公司提供的原设计一次风机的特性曲线（2013-09-24投标版本）。从图 1可以看出，该类型风机的压力特性在动叶角度较大时较平坦，而动叶角度较小时则变得较陡。随着动叶角度的减小，压力特性曲线越来越陡，造成压力失速裕量增大而流量失速裕量减小^[5-6]。

正压直吹式制粉系统的磨煤机按多台设置，随着锅炉负荷的降低，给煤量除了用减小各磨煤机的出力进行调节外，最主要、最经济的调节手段是通过减少投运磨煤机的台数而尽可能维持运行磨煤机的最佳出力。一次风机的运行压力随机组负荷的降低而下降较缓慢，但流量却随投运磨煤机数量的减少而呈现出梯级跳跃下降趋势^[5]。风量的剧烈变化如果超过一次风机在该动叶角度时的失速裕量，就会使1台一次风机落入失速区域运行而发生抢风现象。

通过分析上海鼓风机厂有限公司提供的3个主要版本的一次风机性能曲线，即2013-09-24投标版（PAF18.6-13.6-2，24NA24-2.5%），2013-09-29澄清版（PAF20.5-15-2，24HB24），及2013-10-25签订协议前的版本（PAF20.5-15-2，22HB24），发现均存在锅炉在低负荷和中负荷阶段磨煤机跳闸、一次风机失速的风险，且在100%THA、75%THA、50%THA工况下，风机效率较低。

3 解决办法

基于上述分析，在进行风机选型时，应尽可能做到在任何工况下有1台磨煤机跳闸时，即使不关小一次风机的动叶角度，也不会导致一次风机失速，以保证风机及锅炉机组运行的安全稳定性^[7-8]。由于一次风机为锅炉机组的重要辅助机械，为慎重起见，决定对一次风机进行重新选型。

从上海鼓风机厂有限公司提供的各种风机型号中，通过对比分析，认为DA叶型版风机可以满足要求，最终选定的风机型号为18-13.3-2，风机叶型为20DA20（4GK11429a）。

3.1 DA叶型版风机特点

2013-10-27DA叶型版风机（PAF18.6-13.6-2）的性能曲线如图 2所示。从图 2可以看出，DA叶型版风机设计运行区间距离失速区域较远，且效率较高，在上海鼓风机厂有限公司各版备选风机中具有明显优势，能够满足该电厂对一次风机的运行要求。表 1为各版本风机效率对比。

从表 1可见，最终选型风机的效率在各工况下均比前期各版本明显提高，尤其是在风机的常用工况下（75%THA工况），效率优势更加突出。

3.2 经济效益

表 2为20DA20叶型风机在各运行工况下的轴功率。

由于该型风机效率提高，仅风机节约电能1项每年就可为电厂产生约40万元的直接经济效益；且随着运行安全稳定性的提高，每减少1次因风机造成的停机事故，即可避免100余万元的间接经济损失，经济效益十分可观。

4 结语

一次风机为电厂非常重要的辅机设备，其运行性能直接影响锅炉机组的安全稳定运行^[9]。重新选型后的一次风机投产后运行平稳，能够满足锅炉机组的各项运行要求，为整个电厂的安全稳定运行和节能降耗工作做出了贡献^[10-11]。