电站锅炉引风机提高出力的改造.pdf

东北电力技术 1998年第2期 电站锅炉引风机提高出力的改造 东北电力科学研究院 110006 冷 杰 吴惠文 徐宪斌 梁明文 沈 阳 人 民 风 机 厂 110141 商 华 摘 要 通过对朝阳电厂锅炉引风机出力不足原因的分析 提出了增加叶轮直径提高引风机出力的方法 改造 后实际运行表明引风机性能完全满足锅炉额定负荷的要求 从根本上解决引风机出力不足的问题 关键词 电站锅炉 引风机 改造 Abstract Based upon the cause analysis on the deficiency of boiler induced2draft fan output of chaoyang power plant the method of raising the output was put forard which increases the diameter of blade wheel The real operation shows that the chacteristics of the induced draft fan after reforming fully meets the requirement of boiler with rated load thus it solves the problem of output deficiency radically Keywords Power plant boiler Induced draft fan Reform 1 概述 朝阳电厂1号锅炉是哈尔滨锅炉厂制造的 HG670 140 1型双火室煤粉炉 配200 MW 汽轮机 设计燃烧平庄褐煤 1972年5月投产 该炉配有两台Y4 73 11 No2915型锅炉引 风机 由于空气预热器 水膜除尘器和尾部烟 道漏风 以及烟系统积灰造成烟气量和阻力增 大等原因 引起引风机流量和压力偏低 锅炉处 于缺氧燃烧状态 当煤质变差时引风机出力不 足现象更为严重 增大了锅炉的气体和固体未 完全燃烧热损失 不仅严重地污染了大气环 境 也影响了锅炉的安全 经济运行 鉴于上述 原因 对原引风机进行了的增容改造 改造后的 实际运行和热态试验表明引风机性能完全可以 满足锅炉带额定负荷的要求 从根本上解决引 风机出力不足的问题 2 引风机 211 引风机结构 引风机是由进气箱 进风口 集流器 机壳 和叶轮组成 具体结构见图1 212 原引风机性能参数 型号Y4 73 11 2915D 流量Q435 000 810 000m3 h 全压P5 420 3 830Pa 叶轮直径D22 950mm 烟气温度t200 烟气密度 01745kg m3 转速n745r min 电机功率N1 250kW 213 改进后引风机性能参数 型号 YB4 73 12 31D 流量Q446 750 850 500m3 h 全压P5 975 4 220Pa 叶轮直径D23 100mm 烟气温度t200 烟气密度 01745kg m3 转速n745r min 电机功率N1 250kW 214 改造前后引风机特性曲线 Y4 73 11 2915D型锅炉引风机与改 造后引风机的特性曲线的比较如图2所示 1 1995 2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 图1 风机结构简图 1 进风箱 2 导流器 3 进风口 4 机壳 5 叶轮 图2 风机性能曲线 3 引风机改造方案 通过综合考虑 为了节省改造费用 减少工 作量 原引风机进气箱 导流器 进风口 机壳 传动组和电机均保持不变 只进行引风机叶轮 改造 将叶轮由 2 950增大到 3 100 为了保 证风机轴向安装尺寸不变 叶轮进口尺寸和叶 轮出口宽度都不变 根据文献 1 当风机叶轮 直径D2变化率在10 以内时 其它部件如机 壳和进风口等不变的前提下 对4 73型风机 其性能按下列关系变化 Q Q D 2 D2 P P D 2 D2 me 2 式中 Q Q 分别为改造前后的流量 m3 h P P 分别为改造前后的压力 Pa N N 分别为改造前后的功率 kW 引风机改造后由于叶轮直径增大 圆周速 度由原来的115 m s增大到121m s 叶轮的 强度和刚性变差 在离心力负荷的作用下 后向 叶片有时发生扭曲变形及局部破裂 叶轮的前 后盘应力发生在前后盘内径部位 而叶片上的 最大应力发生在叶轮与叶片与轮盘焊接部位 根据这个原因叶片的损坏常从接近后盘的边缘 和前盘内径处开始 最大的弯曲发生在叶片的 宽度的中间 为了提高叶轮的安全性在前盘内 径处焊接了一个厚度12 mm 轴向宽度80 mm 的补强圈 在后盘与叶片的连接处加装了一个 6 mm厚的防磨板 在机翼形叶片前缘焊接一 根 32圆钢的防磨头 并且再包焊一块防磨 2 1995 2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 板 此外 由于叶轮直径增大后引起的叶轮重量 也增大 为了减轻增大的重量 叶轮后盘制作成 锯齿形 具体叶轮结构见图3 经过这种改造 后风机不但提高了出力 而且也比以前更加耐 磨 4 强度校核 411 前盘强度 前盘的最大应力在前盘内径处 其最大应 力为 tmax 2619 107N m2 16 Mn材质的屈服极限35 107N m2 因 此 K s tmax 35 107 2619 107 1130 112 安 全 412 后盘强度 后盘的最大应力在后盘内径处 其最大应 力为 tmax 2011 107N m2 16 Mn材质的屈服极限35 107N m2 因 此 K s tmax 35 107 2011 107 1174 112 安 全 413 叶片强度 一般来说 机翼形叶片的工作面是弧形 非 工作面是平的或弧形的 为了增加叶片刚性在 叶片腔内设有加强筋板 在强度计算时 将叶 片形状简化为椭圆形来处理 叶片的重心就是 椭圆的形心 忽略筋板对强度的有利影响 把 整个叶片看作承受均布载荷的梁 由于椭圆长 轴方向的叶片抗弯截面模数较大 离心力在椭 圆长轴引起的弯曲应力较小 可以忽略不计 而只计算椭圆短轴引起的弯曲应力 叶片最大弯曲应力为 tmax 2619 107N m2 16 Mn材质的屈服极限35 107N m2 因 此 K s tmax 35 107 2619 107 1130 112 安 全 414 轮毂的校核 目前在轮毂设计中尚无一定的计算方法 一般地选择轮毂材质时 可根据轮毂的最大圆 周速度u来确定 轮毂的最大圆周速度u按下式计算 u dn 60 式中 d 轮毂最大直径 m n 叶轮转速 r min 当u 30 m s时 可选用一般铸钢 如 HT25 47 当30 m s u 40 m s时 应选用铸铁 如ZG25 或选用经过热处理的韧 性较高的球墨铸铁 如QT45 5 该风机轮毂的最大圆周速度u 40 m s 材质为QT45 5 可满足强度的要求 415 轴的临界转速计算 通风机一般都在低于临界转速下运行 轴 是刚性的 要求nk 临界转速 1120 11 30 n 工作转速 改造后的风机临界转速nk 1 650 因此 K nk n 1 650 745 2121 安全 5 叶片强度和刚度的综合评价 在离心通风机中 叶轮是受应力最大的部 件 有时在离心载荷的作用下 后向叶片发生扭 曲变形 并会出现局部破裂 且破裂往往从联接 后盘的边缘开始 为了对叶片强度和刚度进行 综合评价 文献 3 中提出了一种较为可靠的判 定准则见下式 该准则被沈阳鼓风机厂多年的 使用经验证明是比较实用的 K D2 1 000 R n 1 000 b2 10 74 2 250 260 式中 K 判定准则数 D2 叶轮外径 mm 叶片厚度 mm R 叶片厚度修正系数 单板叶片取R 1 机翼型或双层叶片取R 015 n 风机最大工作转速 r min b2 叶轮出口宽度 mm 对于改造后的引风机 其判定准则数K 为 K D2 1 000 R n 1 000 b2 10 2 3 100 1 000 75 015 745 1 000 73515 10 30 2 24916 250 260 安全 强度和刚度判定准则数虽然小于250 但 是处于临界状态 为了安全起见 在前盘内径处 焊接了一个厚度12 mm 轴向宽度80 mm的补 强圈 在后盘与叶片的焊接处加装了一个6 mm厚的防磨加强板 即起防磨作用又加强作 用 因此 改造后的叶轮是安全的 6 改造效果 锅炉引风机进行改造后 实际运行和热态 试验表明在同样条件下与改造前相比较 在机 组带200 MW负荷的工况下 可以保证锅炉出 口氧量控制在4 5 而且引风机出力还有 裕量 改造后的锅炉引风机完全满足锅炉带额 定负荷的要求 从根本上解决引风机出力不足 的问题 7 结论 通过对朝阳电厂锅炉引风机出力不足原因 的分析 在引风机其它部件不进行改变的情况 下 提出了只增加叶轮直径提高引风机出力的 方法 改造后实际运行表明引风机性能完全满 足锅炉带额定负荷的要求 从根本上解决引风 机出力不足的问题 该方法是提高锅炉引风机 性能的一种投资少见效快的实用方法 参考文