邱勇

摘要：我國對節(jié)能減排力度的逐步加大，原來的燃煤火力發(fā)電機組由于沒有配套的脫硫設施，需要進行脫硫改造?，F(xiàn)普遍采用了對除塵器進行技術改造，改造后的除塵器型式多為電袋復合除塵器或純袋式除塵器。設備改造前應進行全面的技術可靠性評估，以防止設備改造后引風機不能安全穩(wěn)定運行。文中對幾個發(fā)電企業(yè)在不同設備改造中，引起的引風機喘振、失速這一共性問題進行針對性分析，提出必須關注的問題及相應的解決辦法。

關鍵詞：電廠鍋爐：引風機;失速裕度;分析

一、脫硫設備改造后的失速問題

1.1問題描述

某A燃煤電廠2號機組鍋爐系東方鍋爐（集團）股份有限公司引進美國福斯特·惠勒能源公司（FWEC）技術設計制造的DG1025/17.4-II14型“W”火焰煤粉鍋爐，配300MW汽輪發(fā)電機組，單元制運行。鍋爐原配2臺引風機，型號AN28e6（V19+4°）、轉速740r/min、全壓4828Pa、電機功率1800kW，沒有進行脫硫系統(tǒng)改造前，引風機能滿足機組從低負荷150～300MW額定負荷的調節(jié)需要，并且穩(wěn)定運行沒有發(fā)生失速問題。200年進行鍋爐煙氣系統(tǒng)的脫硫改造，脫硫系統(tǒng)為濕法脫硫、不設增壓風機和GGH（再熱式煙氣-煙氣換熱器）、脫硫塔為平流塔，增設脫硫系統(tǒng)后在脫硫島投入運行情況下引風機運行中出現(xiàn)失速、出力不足的問題。

1.2原因分析

對引風機在不同鍋爐運行工況下進行參數(shù)測試（見圖1）。圖中“#”點表示脫硫系統(tǒng)解裂時風機運行工作點;“*”點表示脫硫系統(tǒng)投入時風機運行工作點。

在脫硫系統(tǒng)解裂狀態(tài)下，引風機在鍋爐不同負荷下的工作點，距離理論失速線較遠，，風機工作于安全區(qū)域;而在脫硫系統(tǒng)投入的狀態(tài)下，引風機運行中還需克服脫硫系統(tǒng)增加的阻力，煙氣流量基本不變，系統(tǒng)阻力增加。

鍋爐燃燒過程中爐膛壓力和煙氣量的波動，會波及引風機的工作點發(fā)生變化，穩(wěn)定狀態(tài)很容易遭到破壞，風機工作點靠近理論失速線，風機進入不穩(wěn)定區(qū)運行（圖1中虛線圈內淡綠色的部分），發(fā)生失速現(xiàn)象，均可造成風機轉子有關部件的疲勞與損壞，危及風機本身和機組安全。軸流式風機應有足夠的失速裕度，失速裕度可用失速安全系數(shù)k來表示，k由設計工況點和該開度下的失速工況點的風量、風壓按下式求出，在選型設計時，宜選取k大于1.3。

k=pk/p×（q/qk）2（1）

式中：p為設計工況點的風壓，Pa;q為設計工況點的風量，m3/s;pk為失速工況點的風壓，Pa;qk為失速工況點的風量，m3/s。

脫硫系統(tǒng)解裂時，各工作點測試表明，機組額定負荷運行引風機對應的失速裕度2.97，機組運行在240MW負荷及以下，對應靜葉開度在小于45°的運行區(qū)不發(fā)生失速現(xiàn)象，鍋爐引風機運行不會發(fā)生失速現(xiàn)象，運行安全。脫硫系統(tǒng)投入運行時，各工作點測試表明，機組額定負荷運行引風機對應的失速裕度系數(shù)1.42，運行中煙風的波動導致煙氣量和系統(tǒng)阻力發(fā)生波動，引風機運行工作點接近或越過理論失速線，引風機發(fā)生失速現(xiàn)象，電機電流發(fā)生波動;在機組210MW負荷以下，對應靜葉開度在小于45°的運行區(qū)沒有發(fā)生失速現(xiàn)象。

1.3解決對策

為解決機組運行中引風機出現(xiàn)的失速現(xiàn)象，風機改造選型參數(shù)的選取，充分考慮夏季工況運行，由于鍋爐排煙溫度的升高，引起同負荷下煙氣量和系統(tǒng)阻力增加，軸流式風機型號尺寸的選擇應使發(fā)電機組在經濟負荷下（一般為發(fā)電機組額定出力）運行時，引風機處于最高效率區(qū)運行，同時當機組低負荷運行時，工作點遠離理論失速線，引風機各工作點的失速裕度系數(shù)k大于1.3。

在確保風機改造后安全運行的同時，盡量降低改造工作量和投資成本的原則上，基礎不做大的改動，原有電機功率1800kW能滿足風機轉速、軸功率的運行要求;保持風機基礎、進出口接口不變，僅需改造葉輪和葉輪外殼（含KSE裝置）、進氣箱、小集流器、前導葉芯筒、后導葉外殼等。

二、防止引風機失速的措施和建議

2.1試驗測試

在對現(xiàn)有設備改造前，應進行機組不同運行負荷下的測試工作;若為新上機組，則可通過了解同類型機組的情況，獲取必要的實際運行數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為引風機的選型和評估提供依據(jù)。

2.2風機選型或改造時煙氣量的選取原則

在對引風機容量參數(shù)選取時，應考慮在不同季節(jié)和臨近下次大修時機組狀態(tài)變化影響，包括鍋爐燃煤煤質變化而引起煙氣量的變化;夏季環(huán)境溫度增高對鍋爐排煙溫度影響引起煙氣體積增大;同時夏季汽輪機真空降低、機組老化效率降低、閥門泄漏等因素影響引起汽耗量增加，導致機組同樣負荷鍋爐出力增加引起引風機的出力增加;煙道、空氣預熱器漏風直接引起的煙氣量的增加導致引風機出力增加，在機組額定負荷運行時引風機的風量選取應留有10%的裕量。

2.3風機選型或改造時壓頭的選取原則

考慮煙道和空氣預熱器積灰引起系統(tǒng)阻力增加;空氣預熱器漏風量增加后引起鍋爐煙氣量增加并造成系統(tǒng)阻力的增加;脫硫系統(tǒng)若不設置增壓風機，脫硫塔不同漿液泵運行方式以及除霧器阻力變化而引起整個脫硫系統(tǒng)阻力增加;除塵器經過電袋除塵方式改造后，隨著運行時間增加布袋除塵器阻力上升而引起除塵系統(tǒng)阻力增加，因此在風機選型或改造時壓頭的選取應留有20%的裕量。

2.4引風機的改造選型

電廠鍋爐引風機的型式有離心式、靜葉可調軸流風機和動葉可調軸流風機。風機選型不當造成風機實際運行點在不穩(wěn)定氣流區(qū)或接近甚至進入失速區(qū)，以及風機管路系統(tǒng)特性不合理，造成引風機的工作不穩(wěn)定。通過試驗測試得到運行實際狀況數(shù)據(jù)，根據(jù)規(guī)程要求選取額定負荷的流量和壓頭，確定轉速后，結合具體使用場合并經技術經濟比較確定風機型式。選擇軸流風機時，風機的設計工況點（TB點）應落在比相應最高效率工況動葉（或靜葉）開度再開大15°左右的曲線上。這樣，即使機組在低于額定工況下運行，風機仍可在最高效率區(qū)內運行。對于燃煤鍋爐，由于動葉可調軸流風機圓周速度高，考慮到磨損問題宜采用中轉速。

2.5安全性預評估

通過改造選型的試驗測試，獲取同類型機組設備的實際運行參數(shù)，進行必要的理論推算，預測設備改造后引風機不同的工作點狀態(tài)和選型后的引風機特性曲線進行對比分析，進行風機運行安全性的評估工作，防止設備選型改造出力不足、運行可靠性差、裕量過大而造成設備選型浪費現(xiàn)象。

參考文獻：

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