孙庆生
摘要：本文分析了东方锅炉（集团）股份有限公司440t/hCFB锅炉配套进口XLP型高压罗茨流化风机在运行中存在的问题，简要介绍了采用国产风机的改造过程及其改造后的运行情况，论述CFB锅炉选用国产高压风机的可靠性及经济性。
关键词：技术改造；高压流化风机；罗茨鼓风机；国产化
中图分类号：TH444文献标识码：B
由于循环流化床（CFB）锅炉清洁燃烧方式从根本解决了酸雨问题，使该技术在全世界工业锅炉和电站锅炉行业得到广泛应用。循环流化床燃烧技术的特性要求必须保证物料处于流化状态。流态化过程是由气流以一定速度穿过布风板装置上的物料，使物料颗粒通过与气流的接触而转变成拟流体的状态。随着气流速度的提高，气流对床内物料颗粒产生的曳力与作用在颗粒上的重力和浮力逐渐达到平衡，使床内物料达到流化状态。
因此，循环流化床燃烧技术的关键是需要用气力输送不同浓度的物料，输送的动力来源于高压头风机提供的高压风源，因此高压头风机作为CFB锅炉的主要辅机，决定着CFB锅炉能否安全稳定运行，其性能至关重要。
我国在大型CFB锅炉开发设计方面起步晚，国内辅机制造厂家设计制造能力及信息滞后，多采用进口高压风机。由于各种原因，进口辅机运行状况不很理想，国内制造企业在详细分析了循环流化床锅炉烟风系统及该工艺流程对风机的技术要求后，开发设计出自己的新产品。
目前国产高压头风机已成功配套于大型循环流化床锅炉。神火佛光电厂是首批将国产高压流化风机应用于CFB锅炉的电厂之一。
一、罗茨鼓风机的工作原理
罗茨鼓风机是一种容积式气体鼓风机，机壳内两个叶轮彼此保持一定的啮合间隙，通过同步齿轮带动作等速反向旋转，把吸入气体从进口推移到出口，并克服出口侧高压气体阻力而强制排气。
二、东方锅炉（集团）股份有限公司配套回料高压流化风机系统简介
1．东方锅炉（集团）股份有限公司CFB炉高压流化风气力输送系统简介
东方锅炉（集团）股份有限公司440t/hCFB锅炉的物料主循环系统工艺流程：固体粒子循环主回路包括炉膛、旋风分离器以及回料器。在炉膛的后墙，布置两台J阀回料装置，通以回料松动风和回料风，保证J阀内物料一直处于流化状态，并保持旋风分离器负压和下燃烧室正压之间的密封状态，使再循环床料从旋风分离器连续稳定地回到炉膛。因此，回料流化风需要克服较大的阻力，高压流化风机（罗茨风机）压力高达58kPa以上。J阀回料器共配备有三台定容式高压头的罗茨风机，每台风机出力总用力的50%，正常运行时，两运一备。回料风量的调节是通过旁路将多余的气送入一次风道内而完成的。
2．东方锅炉（集团）股份有限公司配套高压流化风机运行中存在的问题
东方锅炉（集团）股份有限公司440t/hCFB锅炉配套回料高压流化风机系美国德莱塞罗茨霍尔姆斯公司生产的XLP108型罗茨鼓风机，配套电机功率75kW，MCR工况风机全压效率76.4%，单台风机22万元。其使用中存在如下问题。
(1)轴承温度高。由于轴承冷却采用自然空冷方式，效果不好；过滤器阻力增大或夏季高气温，都将引起轴承超温发生抱死。
(2)皮带断裂频繁。每月需更换2~3次，最短的只运行1天。电机与风机的传动采用皮带传动方式，松时皮带打滑甚至断裂，过紧时引起过载，极易发生摩擦发热，再加上风温升高导致整个设备大幅温升，致使皮带过热，严重降低了使用寿命。皮带需成组全部更换，进口皮带一次更换成本在千元以上。
(3)安全门经常漏气。由于定容式风机本身随负荷变动自动调节性差，加上风机本身振动，安全阀经常处于活动状态。因弹簧安全阀采用铜芯密封，密封面易损坏，故安全门经常漏气。
(4)进口滤网经常堵塞。由于CFB锅炉属正压炉，锅炉侧环境卫生状况不佳，导致滤网堵塞。
(5)由于风机故障频繁，不能达到额定出力，致使回料不畅、机组甩负荷等，造成严重经济损失、设备寿命缩短。
(6)进口主要配件供货周期长、价格高，每月仅此一项，成本在二千元左右。
(7)制造标准非国产化、检修工艺复杂、维修难度大、需配有价格昂贵的轴承专用检修工具。
三、国产3H系列三叶罗茨鼓风机的技术特点
国内鼓风机厂设计生产的3H系列三叶罗茨鼓风机采用多项专利技术已广泛应用于各行各业。该产品性能已达到国际先进水平，可替代进口产品。其特点如下。
1．叶轮采用新型宽渐开线三叶型线，使用专用数控机床精密加工而成，能保证具有良好的间隙值、泄漏小、风机的容积效率高、密封性能好。
2．叶轮与轴采用热装，转子经G2.5级精度动平衡，震动小、运转平稳、噪声低。
3．压力高。单级压力达到98kPa，两级串连压力达到196kPa；风量覆盖面大（流量为0.42~850m3/min)，应用范围广，用户可选择最实用的机型。
4．噪声低。叶轮采用特殊降噪型曲线，壳体采取了降噪结构，齿轮采用5级精度，轴承采用进口轴承，主要零部件采用数控设备和加工中心加工，精度高，因而产品性能好、运行可靠、使用寿命长。
5．气流脉动小、运转平稳。
6．采用水冷墙板，轴承温升控制好，同时降低了风机内部气体温度8~l0℃，提高了出气密度，增加了质量容积。
7．运转时机壳内不需润滑，输出空气清洁。
8．结构简单紧凑、体积小、重量轻，保养维护方便。
9．机壳、墙板采用优质灰日铸铁，保证了风机的强度，提高了风机的整机寿命。
10．墙板部轴密封采用迷宫密封，防止气体泄漏；轴承座尾部密封采用回油槽密封及V形密封，防止漏油，并密封气体。
11．齿轮采用油浴润滑；轴承采用飞溅润滑。
12．齿轮材质为铬锰钦优质合金钢，齿面渗碳、淬火精磨而成，精度5级。齿轮与轴、齿轮圈与轮毂均采用锥度配合，同心自锁，保证了齿轮寿命。
13．轴承采用JIS一级特殊游隙向心轴承和圆柱滚子轴承。
14．电机与风机采用联轴器联结，运行维护成本明显降低。
15．风机出日接弹性橡胶接头，可接受风机及管路的热膨胀并隔振。
四、改造效果
神火佛光电厂1#CFB锅炉J阀流化风参数设计及运行数据见表1。
表1
根据运行参数，选择3HE－150型风机：流量45.4m3/min，排汽压力68.6kPa，转速1450r/min，轴功率67.1kW，主机重量950kg；电机Y280S-4功率75kW，电压380V，额定电流139.7A，转速1480r/min，MCR工况风机全压效率78%。单台价为4.5万元.
改造后，风机已运行1年多，一直安全稳定。运行工况下设计效率77.4%，实际运行效率74单台风机电机平均运行电流102A，比原来电流了6A。此外还加装了隔音罩，大大降低了风机周围的环境噪声，同时又起到初步过滤空气的作保护了风机过滤器滤芯。运行中，当电流增至108A以上时，说明过滤器滤芯已有堵塞，只空气吹扫即可继续使用，延长了过滤器的使用周期。严重堵塞时，更换滤芯，滤芯为过滤海绵，价格便易。
风机改造后，运行效率较高，但供风效率并不高，多余的风进入一次风道，降压使用，风压由49.2kPa降至13kPa，效率只有20%。若采用变频技术，风机的使用效率将提高。如我厂高压流化风机采用变频调速，风机转速在1150r/min，可满足使用要求，电流将降至82A左右。
参考资料：
刘德昌流化床燃烧技术的工业应用．北京：水利电力出版社，1998.
张全胜．大型CFB锅炉配套高压头风机特点与国产化分析，《中国设备工程》，2005(7).
440t/h超高压再热CFB锅炉说明书．东方锅炉股份有限公司，2000.
3H系列高压罗茨鼓风机说明书，2002.
德莱塞罗茨霍尔姆斯公司XLP108型罗茨鼓风机使用说明书，2002.