曹燦

摘要：近年來(lái)，為有效降低大氣污染，在既有火電機(jī)組中增加設(shè)置脫硫設(shè)備與脫銷(xiāo)系統(tǒng)，盡量降低氮氧化物的含量，減少排放量。在脫銷(xiāo)系統(tǒng)投入使用以后，同樣也對(duì)相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生了一定的影響，特別是空預(yù)器與軸流風(fēng)機(jī)。基于此，文章將某大型火電廠作為重點(diǎn)研究對(duì)象，闡述在脫銷(xiāo)系統(tǒng)投入以后導(dǎo)致軸流風(fēng)機(jī)失速的原因與相關(guān)對(duì)策，希望有所幫助。

關(guān)鍵詞：大型火電廠；脫銷(xiāo)系統(tǒng)；軸流風(fēng)機(jī)；失速原因；對(duì)策

現(xiàn)階段，對(duì)于國(guó)內(nèi)大型火力發(fā)電機(jī)組而言，軸流式一次風(fēng)機(jī)與正壓直吹式制粉系統(tǒng)最常見(jiàn)。若一次風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)與制粉系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很容易導(dǎo)致風(fēng)機(jī)失速的問(wèn)題，會(huì)損壞風(fēng)機(jī)或者是燃燒不穩(wěn)定，嚴(yán)重的還會(huì)致使鍋爐滅火機(jī)組停止運(yùn)行。由此可見(jiàn)，一次風(fēng)機(jī)合理選型與設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展，也是確保機(jī)組運(yùn)行安全的重要措施。將脫銷(xiāo)系統(tǒng)引入大型火電廠，會(huì)影響軸流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量與效果，所以有必要深入研究并分析軸流風(fēng)機(jī)失速的原因與對(duì)策。

一、大型火電廠鍋爐與脫銷(xiāo)設(shè)備概述

在某大型火電廠中，8號(hào)600兆瓦機(jī)組選擇使用的是亞臨界自然循環(huán)且緊身封閉的全鋼構(gòu)架Ⅱ型汽包爐。其主要的爐膛燃燒方式就是正壓直吹前后墻的對(duì)沖燃燒，所配備的低氮軸向旋流式煤粉燃燒器數(shù)量為30，以三層分布方式被布置于鍋爐前后墻的水冷壁中。在煙道的下部位置布置了兩臺(tái)受熱面回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器，在制粉系統(tǒng)中布設(shè)了六臺(tái)磨煤機(jī)，且鍋爐爐膛風(fēng)煙系統(tǒng)是平衡通風(fēng)的方式。

此機(jī)組的脫銷(xiāo)系統(tǒng)主要選擇使用的是液氨來(lái)制備脫銷(xiāo)換還原劑，而在系統(tǒng)當(dāng)中，還選用了選擇性催化還原法的全煙氣脫銷(xiāo)工藝。SCR是選擇性催化還原法的簡(jiǎn)稱(chēng)，其反應(yīng)器主要被布設(shè)于省煤器出口和空預(yù)器入口間的高含塵區(qū)域之內(nèi)，且處于鍋爐的工況之下，實(shí)現(xiàn)了全煙氣脫硝目標(biāo)。其中，布置的結(jié)構(gòu)主要是單爐體雙SCR，而催化劑的層數(shù)則以“2+1”的模式布置，初始階段裝入兩層，其余一層預(yù)留。將雙吹掃裝置安裝在反應(yīng)器當(dāng)中，具體包括了聲波吹灰器與蒸汽吹灰器，而具體的反應(yīng)原理表現(xiàn)為：

SCR脫銷(xiāo)系統(tǒng)對(duì)催化劑使用的過(guò)程中，要求在特定溫度背景下，混合煙氣當(dāng)中所含的氮氧化物和氨氣供應(yīng)系統(tǒng)中的氨氣，通過(guò)還原反應(yīng)而形成氮?dú)馀c水，使得氮氧化物的實(shí)際排放量不斷減少，以免煙氣污染生態(tài)環(huán)境。在SCR反應(yīng)器中所發(fā)生的主要反應(yīng)就是。通常情況下，煙氣中所含有的氮氧化物一般都是通過(guò)形式存在，若缺少催化劑，反應(yīng)僅僅會(huì)在較小的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行[1]。在對(duì)催化劑進(jìn)行合理選擇的情況下，能夠使反應(yīng)的溫度下降，同時(shí)拓展其溫度范圍，控制在290-430攝氏度之間，與電廠的實(shí)際工況相吻合。

分解與氧化成反應(yīng)，要求溫度超過(guò)350攝氏度才會(huì)進(jìn)行，而且在超過(guò)450攝氏度的情況下反應(yīng)會(huì)更加劇烈。通常來(lái)講，選擇性催化還原工藝中的反應(yīng)溫度會(huì)超過(guò)300攝氏度，所以有部分會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)并形成。

二、大型火電廠投入脫銷(xiāo)系統(tǒng)后軸流風(fēng)機(jī)失速問(wèn)題與原因

（一）失速表現(xiàn)

該大型火電廠投入脫銷(xiāo)系統(tǒng)以后，其空預(yù)器的差壓明顯增加，即便在停爐以后會(huì)沖洗空預(yù)器，但在啟動(dòng)一定時(shí)間滯后，各個(gè)風(fēng)機(jī)電流與出口壓力等都會(huì)出現(xiàn)小幅度的擺動(dòng)，直接影響了一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，且風(fēng)機(jī)失速的情況經(jīng)常出現(xiàn)。以某一次風(fēng)機(jī)失速事故為例進(jìn)行分析，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)生異常之前，機(jī)組的復(fù)核是600兆瓦，且磨處于運(yùn)行狀態(tài)，每小時(shí)的煤量是320噸，而F磨煤機(jī)是備用機(jī)，同時(shí)A、B一次風(fēng)機(jī)處于運(yùn)行的狀態(tài)。大概在11時(shí)左右，煤量由每小時(shí)296噸提高到每小時(shí)320噸，而且A空預(yù)器的差壓是2.1千帕，B空預(yù)器的差壓是1.7千帕[2]。經(jīng)過(guò)兩分鐘，A一次風(fēng)機(jī)的出口壓力達(dá)到了13.4千帕，而風(fēng)機(jī)的風(fēng)量則由每小時(shí)370噸驟降到0，此時(shí)一次風(fēng)機(jī)出現(xiàn)了失速的情況。另外，A一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉有83%是跳手動(dòng)，同時(shí)電流是120安，而B(niǎo)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉處于全開(kāi)狀態(tài)，電流是260安。除此之外，一次風(fēng)壓下降到7.3千帕且始終呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。隨后，通過(guò)手動(dòng)形式減少B一次風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉開(kāi)度，以免其出現(xiàn)過(guò)流的情況。將燃料自控自動(dòng)解除，將E磨煤機(jī)打掉，將通風(fēng)與密封風(fēng)關(guān)閉。失速原因第一，風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的沖角不大，使氣流繞過(guò)機(jī)翼型的葉片始終處于流線(xiàn)的狀態(tài)，在動(dòng)葉開(kāi)大的情況下，在氣流和葉片呈現(xiàn)出正沖角時(shí)，沖角會(huì)超出臨界數(shù)值。此時(shí)，葉片背面流動(dòng)工況會(huì)不斷惡化，嚴(yán)重破壞邊界層并且在葉片的背部尾端形成渦流區(qū)。在實(shí)踐過(guò)程中，沖角超出臨界值越大，失速的情況就越明顯，且流體流動(dòng)的阻力也會(huì)隨之增加，最終阻塞葉道，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓下降，使得風(fēng)機(jī)處于不穩(wěn)定工況狀態(tài)。

第二，風(fēng)機(jī)亦或是制粉系統(tǒng)發(fā)生故障，具體表現(xiàn)在擋板關(guān)閉、磨煤機(jī)風(fēng)門(mén)聯(lián)關(guān)或者是磨煤機(jī)跳閘等。在風(fēng)量瞬間下降的情況下，系統(tǒng)的阻力也會(huì)提高，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)壓力上升且風(fēng)量下降。這樣一來(lái)，風(fēng)機(jī)就會(huì)進(jìn)入到不穩(wěn)定的區(qū)域，引發(fā)嚴(yán)重的失速問(wèn)題。

三、大型火電廠投入脫銷(xiāo)系統(tǒng)后軸流風(fēng)機(jī)失速解決對(duì)策

（一）預(yù)防風(fēng)機(jī)失速對(duì)策

第一，將磨煤熱風(fēng)門(mén)的開(kāi)度作為參考，對(duì)一次風(fēng)母管的壓力進(jìn)行控制，保證一次風(fēng)機(jī)處于大風(fēng)量低壓頭的工況之下。如果高負(fù)荷一次風(fēng)機(jī)的出口壓力大于13千帕亦或是一次風(fēng)機(jī)的擋板開(kāi)度超過(guò)80%的情況下，需要對(duì)一次風(fēng)壓的負(fù)偏置進(jìn)行調(diào)整，以保證一次風(fēng)機(jī)的處理下降。

第二，如果是漲負(fù)荷的狀態(tài)，要對(duì)一次風(fēng)機(jī)電流的變化進(jìn)行監(jiān)視，特別是針對(duì)兩風(fēng)機(jī)處理失衡的情況要及時(shí)采取調(diào)平的措施，以保證出力相同。與此同時(shí)，要對(duì)一次風(fēng)機(jī)對(duì)油壓力變化的控制效果進(jìn)行監(jiān)視，一旦壓力增加就代表動(dòng)葉出現(xiàn)了卡澀的情況，要對(duì)機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行限制，以達(dá)到風(fēng)機(jī)出力下降的目標(biāo)。

（二）空預(yù)器堵灰對(duì)策

導(dǎo)致風(fēng)機(jī)處于失速狀態(tài)的另一原因就是空預(yù)器，所以在火電廠投入脫銷(xiāo)系統(tǒng)以后，針對(duì)空預(yù)器堵灰的問(wèn)題要合理地采取相應(yīng)的措施，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

首先，空預(yù)器進(jìn)口冷風(fēng)溫度的有效提高。將一、二次風(fēng)暖風(fēng)器供汽門(mén)的開(kāi)度加大，以保證供氣壓力的提高，保證空預(yù)器一、二次的冷風(fēng)溫度得以增加。在冬季期間，鍋爐暖風(fēng)器的及早投入使用能夠保證空預(yù)器的冷端溫度不斷提升。

其次，對(duì)機(jī)組噴氨量的有效控制。因鍋爐的風(fēng)道相對(duì)較大，所以氮氧化物的分布與噴氨并不均勻，致使煙氣當(dāng)中所含氨氣量過(guò)多。通過(guò)對(duì)機(jī)組脫硝系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)測(cè)點(diǎn)位置的優(yōu)化，能夠保證測(cè)量更加準(zhǔn)確與有效。對(duì)出口的氮氧化物進(jìn)行控制，在達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，保證氨的逃逸量不超過(guò)3 ，盡量降低副反應(yīng)，使得硫氫氨生成量減少，在降低空預(yù)器堵灰的基礎(chǔ)上減少液氮實(shí)際消耗量。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，在大型火電廠中投入脫銷(xiāo)系統(tǒng)以后，很容易引發(fā)軸流風(fēng)機(jī)失速的故障問(wèn)題。在這種情況下，在環(huán)保的基礎(chǔ)上盡量降低機(jī)組的噴氨量，減少硫酸氫氨生成量，將鍋爐的一、二次風(fēng)暖風(fēng)器供汽門(mén)全部打開(kāi)，對(duì)停爐的時(shí)間予以充分利用沖洗空預(yù)器，將在線(xiàn)水沖洗設(shè)備加裝在鍋爐中，能夠有效地解決空預(yù)器的堵灰問(wèn)題，而且風(fēng)機(jī)電流明顯降低，在確保設(shè)備運(yùn)行安全正常的基礎(chǔ)上，火電廠的用電量也顯著節(jié)省。由此可見(jiàn)，在脫銷(xiāo)系統(tǒng)應(yīng)用于大型火電廠以后，有必要深入探究軸流風(fēng)機(jī)的失速原因，基于此采取解決的對(duì)策，以保證火電廠的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵寶坤.某大型火電廠投入脫硝系統(tǒng)后軸流風(fēng)機(jī)失速原因及對(duì)策[J].中文信息，2016（10）：266-267.

[2]馬瑞.脫硝噴氨自動(dòng)控制在大型火電廠中應(yīng)用案例分析[C].2016燃煤電廠超低排放形勢(shì)下SCR（SNCR）脫硝系統(tǒng)運(yùn)行管理及氨逃逸與空預(yù)器堵塞技術(shù)交流研討會(huì)論文集.2016：339-344.