轴流式引风机失速原因分析及预防措施.doc

轴流式引风机失速原因分析及预防措施张乐君浙江浙能兰溪发电有限责任公司 浙江省 金华市 321100摘要：针对浙能兰溪电厂锅炉引风机曾多次发生失速的情况，在介绍轴流引风机失速机理基础上, 根据实测数据对引风机失速原因进行了分析, 认为空预器堵塞严重导致管路阻力特性变化、引风机静叶开度过大是引风机失速的原因, 并提出了引风机失速的处理及预防措施。关键词： 轴流式引风机；失速；静叶可调；预防措施；Abstract： The mechanism about stall of axial fan is introduced in this paper， it is analyzed that why the boiler induced draft fan will stall based on the measured data， in connection with that the boiler induced draft fan have stalled times in Lanxi power plant，the stalling cause of boiler induced draft fan is concluded that pipelines resistance changed because of ash clogging in regenerative air heater and the angle of fixed blade is over opened. The paper also puts forward stall of induced draft fan operating and opinions to avoid fan stall.Keywords：axial flow induced draft fan； stall；blade adjustable； prevention measures；0 引言浙能兰溪电厂1#4号机组额定容量为600 MW，锅炉容量为1903 t/h，是北京巴威公司制造的超临界参数变压运行、一次中间再热、单炉膛、平衡通风，露天布置，固态排渣，全悬吊结构型锅炉。锅炉配有2台三分仓回转式空预器，2台型号为AN35e6(V13+4)的静叶可调轴流式引风机，静叶调节范围为-7531（对应静叶开度0%100），设计风量为482 m3/s，设计静压为4 835 Pa，风机转速为595 r/min。我公司配有脱硫系统，引风机后串接增压风机。浙能兰溪电厂1号机组于2006年投产发电；2号机组于2006年；3号机组于2006年投产发电；4号机组于2007年投产发电。1号机和2号机分别于2007年5月和2007年10月进行了A级检修，3号机和4号机未进行过A检修。在2008年1月2008年2月期间，4台锅炉的引风机都曾多次发生失速现象，一度影响了机组带负荷能力，经过技术人员分析，认为引风机失速的主要原因是空预器堵灰严重，风道阻力特性变化使引风机动静开度过大、运行在不稳定区所致。于是对1号炉和4炉的空预器进行了在线水冲洗，使空预器压差减小，减少了引风机失速的发生，由于冲洗技术的差别（1号炉的空预器为本厂设备部冲洗，4号炉的空预器为专业公司冲洗）1号炉的空预器压差还是比较大，低负荷时引风机仍会发生失速。1 轴流式引风机失速机理轴流风机叶片通常是机翼型的, 轴流式风机叶片气流方向如图1所示。当空气顺着机翼叶片进口端(冲角= 0) ,按图1（a）所示的流向流入时, 它分成上下两股气流贴着翼面流过,叶片背部和腹部的平滑“边界层”处的气流呈流线形。作用于叶片上有两种力, 一是垂直于叶面的升力, 另一种平行于叶片的阻力, 升力阻力。当空气流入叶片的方向偏离了叶片的进口角, 它与叶片形成正冲角(0),如图1（b)所示。在接近于某一临界值时(临界值随叶型不同而异) , 叶背的气流工况开始恶化。当冲角增大至临界值时, 叶背的边界层受到破坏, 在叶背的尾端出现涡流区, 即所谓“失速”现象。随着冲角的增大, 气流的分离点向前移动, 叶背的涡流区从尾端扩大到叶背部, 脱离现象更为严重, 甚至出现部分流道阻塞的情况。此时作用于叶片的升力大幅度降低, 阻力大幅度增加, 压头降低。轴流风机的失速特性是由风机的叶型等特性决定的，同时也受到风道阻力等系统特性的影响，引风机的静叶调节改变烟气的流向，从而改变烟气和引风机动叶的冲角，使得引风机的特性曲线随静叶开度的改变而改变，这和送风机、一次风机改变动叶开度的特性曲线相似。如图2所示：1表示静叶开度较大的风机特性曲线；2表示静叶开度较小时的风机特性曲线。依上述曲线特性，那增大增压风机出力，降低引风机出口压力，减少引风机静叶开度，可保证风机出力不变，保证炉膛负压稳定，而且可以使风机的特性曲线从1向2方向移动，使的风机远离失速区。静叶调节和动叶调节的风机特性虽具有一定的相似性，但动叶调节关下动叶时可以使冲角变的很小，甚至可以使冲角变负，可以使风机从失速变为不失速，但静叶调节时，静叶关小虽然可以使烟气周向流速增加，但其周向流速相对与风机转速而言就很小了，而风机动叶的开度很大且不可调，所以对失速区域烟气流量大小的影响就很小了。烟气与风机动叶的冲角如图3所示：11表示风机动叶的周向转速；2表示烟气的流速矢量；3表示烟气相对于动叶的流速矢量；4表示风机动叶的开度方向；那么a就是烟气和风机动叶的冲角。由图3看出，如动叶可调，只要动叶关小即4矢量线向左偏，那冲角a就可以变的足够小，消除失速工况；但对于静叶调节的风机，关小静叶可以使2矢量线向右偏，使相对速度3矢量右偏，但烟气的周向速度变化是有限的，且由于静叶关小的节流作用，使烟气量减少，减少烟气的轴向流速，使矢量线2增长有限，有可能还会变短，这样就使的冲角a变小有限且有变大的可能。而如果能让风机烟气流量增加，使烟气轴向流速增加，如上图所示，增加矢量线2的长度，即便是让矢量线2左偏一些，也可以使冲角a减小很多，从而躲过失速区。所以引风机靠关小静叶来脱离失速区可能没什么效果，机组启动时负荷低，引风机静叶开度小，引风机就长期处于失速报警状态，等负荷升高后报警才会消失，这种情况是符合引风机特性的。根据电厂的运行经验，当并联运行的轴流风机出现下列现象时，说明风机发生了失速：失速风机的压头、流量、电流大幅降低；失速风机噪声明显增加，严重时机壳、风道、烟道发生振动；在投入“自动”的情况下，与失速风机并联运行的另1台风机电流、容积比能大幅升高；与风机“喘振”不同，风机失速后，风压、流量降低后不发生脉动。风机的失速现象是风机的一种不稳定运行工况，对于风机的运行安全危害很大：风机失速时，风量、风压大幅降低，引起炉膛燃烧剧烈变化，易于发生灭火事故；并联运行的另1台风机投入“自动”时，出力增大，容易造成电机过负荷；失速风机振动明显增高，可能风机设备、风道振动大损坏；处理过程不正确时，易于引发风机“喘振”，损坏设备。2 兰溪电厂引风机失速分析2.1现象分析2008年1月2008年2月期间，4台炉多次发生引风机失速现象，每次失速现象基本相似，下面以2号炉为例进行分析：空预器堵灰前：负荷300MW 总风量：1741t/h2A2B引风机电流（A）176177引风机静叶开度（）4144空预器前后二次风差压（kPa）0.680.89空预器前后烟气差压（kPa）1.181空预器前后一次风差压（kPa）0.880.62空预器堵灰后：负荷：276MW 总风量：1739t/h2A2B引风机电流（A）187187引风机静叶开度（）4147空预器前后二次风差压（kPa）1.031.03空预器前后烟气差压（kPa）1.551.52空预器前后一次风差压（kPa）1.31.01上面表格的对比可以看出，空预器的差压上去了，同静叶开度下，引风机的电流也增加了10A。空预器发生了堵灰，这也是最近导引风机频繁失速的主要原因。2.2预防引风机失速的措施首先还是看一下静叶可调轴流引风机性能曲线，如图4： 由图4可以看出只要我们尽量让风机运行在失速线的右下部分，就会离失速区越远。浙能兰溪电厂针对引风机失速进行了一系列设备治理并提出了相应的措施运行：1）对1号炉和2号炉空预器进行了在线水冲洗，以减少空预器前后差压。其中1号炉空预器为本厂设备部冲洗，效果不是特别理想，4号炉的空预器为专业公司冲洗，效果比较明显；2）在低负荷运行时，可以适当的增大总风量，这可以让风机的运行曲线右移；3）增加引风机进口压力，减少出口压力，这可以让风机的运行曲线下移，由于风机本身的性能决定了进口压力我们很难调节，但出口压力我们可以通过开大脱硫系统增压风机的开度来增加风机出口负压。4）增加空预器的吹灰次数，减少空预器积灰。在投入空预器吹灰前，应做好充分疏水，提高吹灰蒸汽的过热度最好有130度的过热度，避免汽水混合物使积灰硬化。尽量采用主汽空预器吹灰(我厂空预器吹灰汽源由主汽和辅汽提供，正常时由主汽供)。5）低负荷时提高排烟温度，投运热风再循环，提高空预器的冷端温度，防止低温腐蚀，最好能提高金属温度比烟气露点高10-20度，可以减轻腐蚀。6）另外由我厂淮南烟煤的供应紧张，现掺烧三台磨的优混煤，煤的含硫量增加，生成的SO3也会越多，而SO3与水蒸汽作用会形成硫酸蒸汽，对受热面造成腐蚀。烟气中SO3的含量往往代表了对受热面腐蚀的性能。低负荷时，安排停运烧优混煤的磨煤机，最多不超过两台磨煤机优混，以减轻烟气中的含硫量，同时也能使烟气露点温度下降。7）在正常运行中, 尽量保持2 台引风机的风量相平衡。当发生1台引风机失速时, 应迅速调节引风机静叶, 使引风机尽快回到稳定工况区运行。3 结束语在本电厂实际运行中，锅炉尾部空预器受热面积灰严重或风门、挡板操作不当误关，脱硫系统增压风机跳闸，造成风道阻力增大，促使风机运行在不稳定工况区域是轴流引风机失速的主要原因之一。根据运行经验，轴流引风机风压、风量、电流大幅降低后未发生脉动，风机振动、静叶开度突增是判断引风机发生失