7锅炉风烟系统介绍

第第 1 1 章章风烟系统风烟系统 1 11 1总的介绍总的介绍 1 1 1 概述 锅炉风烟系统是指连续不断的给锅炉燃料燃烧提供所需的空气量 并按燃烧的要求分 配风量送到与燃烧相连接的地点 同时使燃烧生成的含尘烟气流经各受热面和烟气净化装 置后 最终由烟囱及时的排至大气 锅炉风烟系统按平衡通风平衡通风设计 系统的平衡点发生在炉膛中 因此 所有燃烧空气侧 的系统部件设计正压运行 烟气侧所有部件设计负压运行 平衡通风不仅使炉膛和风道的 漏风量不会太大 而且保证了较高的经济性 又能防止炉内高温烟气外冒 对运行人员的 安全和锅炉房的环境均有一定的好处 二次风系统风系统供给燃烧所需的空气 设有 2 台 50 容量的动叶可调轴流式送风机 为使 两台送风机出口风压平衡 在风机出口挡板后设有联络风管 在送风机的入口风道上设有 热风再循环 当环境温度较低时 可以投入热风再循环 以提高进入空气预热器的空气温 度 从而防止空气预热器冷端积灰和腐蚀 烟气系统烟气系统是将炉膛中的烟气抽出 经尾部受热面 空预器 除尘器和烟囱排向大气 在除尘器后设有 2 台 50 容量的静叶可调的轴流式引风机 为使除尘器前后的烟气压力平 衡 使进入除尘器的烟气分配均匀 在两台除尘器进口烟道处设有联络管 为防止烟气倒 流入引风机 在引风机出口处装有严密的烟气挡板 风烟系统主要由下列设备和装置组成组成 其运行参数也就决定运行了风烟系统的参数 1 两台动叶可调轴流式送风机 二次风机 2 两台动叶可调轴流式一次风机 3 两台静叶可调轴流式引风机 4 两台容克式三分仓空气预热器 5 烟气再循环管 6 两台静电除尘器 7 两台火检冷却风机 8 两台密封风机 9 四角切圆间隔布置的燃烧器及二次风箱 10 连接管道 挡板或闸门 风烟系统其实是两个平行的供风系统 有共同的炉膛 受热面烟道和两台引风机构成 的风烟系统 输送至炉膛的空气 用于 1 燃料燃烧所需要的二次风 中心风和燃尽风由送风机供 2 输送和干燥煤粉的一次风 由一次风机供 Comment Z1 作用 3 冷却火检探测器的风 由火检冷却风机提供 取自大气 4 给煤机 磨煤机和煤粉管密封风密封风 由一次风机出口经密封风机增压后提供 本章节只介绍一 二次风系统 烟气系统和密封风系统 其他部分将在相关的章节介 绍 如火检冷却风等 1 1 2 二次风系统二次风系统图图 为了使燃料在炉内的燃烧正常进行 必须向炉膛内送入燃料燃烧所需要的空气 用送 风机克服烟气侧的空气预热器 风道和燃烧器的流动阻力 并提供燃料燃烧所需的氧气 二次风的主要流程图流程图 电厂环境空气经滤网 消声器与热风再循环汇合后垂直进入两 台轴流式送风机 由送风机提压后 经冷二次风道进入两台容克式三分仓空气预热器的二 次风分仓中预热 在锅炉 MCR 工况燃用设计煤种 神府东胜煤 时 空预热器出口热风 温度为 307 热风作为二次风由热二次风道送至二次风箱和燃烧器进入炉膛 送风机出 口冷二次风均流经空气预热器的二次风分仓加热 二次风再循环入口布置在消声器和二次 风机之间 其作用是用来提升空气预热器的冷端温度 防止低温腐蚀 每台空气预热器对应一组送风机和引风机 两台空预热器的进出口风道横向交叉连接 在总风道上 用来平衡两侧二次风压 在锅炉低负荷期间 可以通过交叉管道只投入一组 风机 送 引风机各一台 加热后的二次风 经热二次风总管分配到炉膛的前后墙的 4 个燃烧器风箱后 被分成 多股三种空气流 一是通过各二次风喷咀的二次风 中心风 二是通过一次风喷咀周边入 炉的周界风 三是通过燃烧器顶部燃尽喷咀的燃尽风 燃尽风可以减少炉膛内形成 NOx 的 数量 降低 NOx 的排放量 有利于减轻大气污染 用于锅炉点火和低负荷稳燃的油燃烧器是布置在二次风喷咀内的 因此没有独立的供 风通路 在燃烧器风箱内流向各个喷咀的通道上设有调节挡板 用以完成各股风量的分配和各 层喷咀的投停 锅炉二次风量是通过烟气中的含氧量来调节二次风机的动叶角度来实现的 同时炉膛 的负压控制是通过调节引风机的静叶实现的 烟气中的氧量大则送风机 送风机是将风吹进锅炉内部 的动叶开度小 因为氧气足 够用了 所以不用打开送风机给锅炉内部增加氧气了 反之则增大 锅炉的负荷越高 燃 烧需要的氧量增大 则烟气中的含氧量降低 调节送风机的动叶开度增加风量 满足燃料 的完全燃烧 而锅炉的二次风量增大 为了维持锅炉一定的负压 此时引风机静叶角度增 加 但是锅炉的负压是维持在一定的范围大约在 100Pa 50 Pa 左右 这是因为锅炉负压 过高 则烟气流速加快 对烟道各级受热面的磨损加剧 锅炉的机械不完全燃烧热损失增 加 烟道 炉本体不严密处以及空预器的漏风加大 引风机电耗增加 使锅炉的经济性降 低 同时加大锅炉受热面的损耗 炉膛负压过低 则烟气流速低 锅炉各级受热面上飞灰 的沉积率增大 烟道内受热面的热交换减弱 同时风箱 炉膛差压变小 影响到锅炉二次 风的进入 进而恶化炉内燃烧工况 同样使锅炉的效率降低 1 1 3 一次风系统一次风系统图图 一次风的作用是用来输送和干燥煤粉 并供给燃料燃烧初期所需的空气 大气经滤网 消声器垂直进入两台轴流式一次风机 经一次风机提压后分成两路 一 路进入磨煤机前的冷一次风管 另一路在经空预热器的一次风分仓 加热后进入磨煤机前 的热一次风管 热风和冷风在磨煤机前混合 在冷一次风和热一次风管出口处都设有调节 挡板和电动挡板来控制冷热风的风量 保证磨煤机总的风量要求和出口温度在 70 合格 的煤粉经煤粉管道由一次风送至炉膛燃烧 一次风机的流量主要取决于燃烧系统所需的一次风量和空气预热器的漏风量 密封风 机的流量尽管由一次风提供 但是最终进入磨煤机构成一次风的部分 一次风的压头主要 取决于煤粉流的阻力及风道 空气预热器 挡板 磨煤机的流动阻力 其压头是随锅炉需 粉量的变化而变化 可以通过调节动叶的倾角来改变风量 维持风道一次风的压力 适应 不同负荷的变化 1 1 4 烟气系统烟气系统图图 烟气系统的作用是将燃料燃烧生成的烟气经各受热面传热后连续并及时地排至大气 以维持锅炉正常运行 锅炉烟气系统主要由两台静叶可调轴流式引风机 两台容克式空气预热器和两台电除 尘器构成 锅炉采用平衡通风 炉膛保持一定的负压 负压是通过调节引风机静叶的角度 改变风机的流量实现的 引风机的进口压力与锅炉负荷 烟道通流阻力有关 其流量决定于炉内燃烧产物的容 积及炉膛出口后所有漏入的空气量 两台空气预热器出口有各自独立的通道与两台电除尘器相连接 电除尘的两室出口有 共同的通道与引风机连接 在引风机的进出口有电动挡板 满足任一台引风机停运检修时 的隔离需要 1 1 5 风烟系统的顺控启动风烟系统的顺控启动 1 21 2送风机和一次风机送风机和一次风机 风机是把机械能转化为气体的势能和动能的设备 风机可以分为轴流式和离心式两种 形式 轴流风机和离心风机比较轴流风机和离心风机比较 1 动叶调节轴流风机的变工况性能好 工作范围大 因为动叶片安装角可随着锅炉负 荷的改变而改变 既可调节流量又可保持风机在高效区运行 2 轴流风机对风道系统风量变化的适应性优于离心风机 由于外界条件变化使所需风 机的风量 风压发生变化 离心风机就有可能使机组达不到额定出力 而轴流风机可以通 过动叶片动叶关小或开大动叶的角度来适应变化 同时由于轴流风机调节方式和离心风机 的调节方式不同 这就决定了轴流风机的效率较高 3 轴流风机重量轻 飞轮效应值小 使得启动力矩大大减小 4 与离心式风机比较 轴流风机结构复杂 旋转部件多 制造精度高 材质要求高 运行可靠性差 但由于动调是引进技术使得运行可靠性提高 我公司锅炉送风机和一次风机每炉均为两台 采用液压 动叶可调轴流式风机 由上 海鼓风机厂有限公司引进德国 TLT 公司技术的基础上生产制造 1 2 1 轴流风机的工作原理工作原理 流体沿轴向流入叶片通道 当叶轮在电机的驱动下旋转时 旋转的叶片给绕流流体一 个沿轴向的推力 叶片中的流体绕流叶片时 根据流体力学原理 流体对叶片作用有一个 升力 同时由作用力和反作用力相等的原理 叶片也作用给流体一个与升力大小相等方向 相反的力 即推力 此叶片的推力对流体做功 使流体的能量增加并沿轴向排出 叶片连 续旋转即形成轴流式风机的连续工作 假设一较长的圆柱体静止 气流自左向右作平行流动 不计气体的粘性 即气体流动 的阻力 那么气体会均匀的分上下绕流圆柱体 气流在圆柱体上的速度及压力分布完全对 称 流体对柱体的总的作用力为 0 如图 5 1 所示 这种流体叫平流绕圆柱体流动 而圆柱体作顺时针的旋转运动 则圆柱体周围的气体也一起旋转 产生环流运动 这 时圆柱体上 下速度及压力分布亦完全对称 流体对柱体的总的作用力为 0 如图 5 2 所 示 这种运动为环流运动 P 流体 图 5 1 平行绕圆柱体流动 图 5 2 环流运动 图 5 3 机翼的升力原理 若流体作平行运动 圆柱体作顺时针旋转 这两种流动叠加在一起是 圆柱体上部平 流与环流方向一致 流速加快 圆柱体下部平流与环流方向相反 流速减慢 根据能量方 程原理 圆柱体上部与圆柱体下部的总能量相等 而圆柱体上部动能大 压力小 下部动 能小 压力大 于是流体对圆柱体产生一个自下而上的压力差 这个压差就是升力 机翼上升力产生的原理与圆柱体上升力的原理相同 如图 5 3 示 机翼上有一个顺时 针方向的环流运动 由于机翼向前运动 流体对于机翼来说是作平流运动 机翼上部平流 与环流叠加流速加快 压力降低 机翼下部平流与环流叠加流速减小 压力升高 此时就 产生一个升力 P 同时在流动过程中有流动阻力 机翼也受到阻力 轴流风机的叶轮是由数个相同的机翼形成的一个环型叶栅 如图 5 4 所示 若将叶轮 以同一半径展开 如图 5 5 示 当叶轮旋转时 叶栅以速度 u 向前运动 气流相对于叶栅 产生沿机翼表面的流动 机翼有一个升力 P 而机翼对流体有一个反作用力 R R 力可以 分解为 Rm 和 Ru 力 Rm 使气体获得沿轴向流动的能量 力 Ru 使气体产生旋转运动 所 以气流经过叶轮做功后 作绕轴的沿轴向运动 Ru P Rm R 图 5 5 环形叶栅中机翼与流体相互作用力分析图 图 5 4 轴流风机的叶轮 1 2 2 型式和参数 1 型式 送风机 动叶可调轴流式 FAF26 6 13 3 1 一次风机 动叶可调轴流式 PAF17 12 5 2 2 设计参数 见表 5 1 1 2 3 结构简介 图 5 6 5 7 分别为送风机 一次风机的结构图 送风机的结构和一次风机相类似 只是送风机是一级叶轮 一次风机为两级叶轮 送风机和一次风机由以下部件组成 驱动电机 联轴器 主轴承 轴承润滑油系统 消声器 进气箱以及连接管道 风机轴 轴流叶片 液压供油系统 确定叶片角度的液压 缸 调节杆 失速探针等 每台送风机均有润滑油系统 主轴承的润滑油是由位于轴承座 轴流式 轮廓内径 级数 轮廓外径 动叶调节 送风机 轮廓外径 轴流式 轮廓内径 级数 动叶调节 一次风机 上的 表 5 1 送风机及一次风机设计参数表 项目内容 单位送风机一次风机 型号 FAF26 6 13 3 1PAF17 12 5 2 额定转速 rpm9851450 动叶角度调节范围度 15 55 15 55 电机额定电压KV66 电机额定电流A133 2211 6 电机额定转速rpm9831485 风 机 电机额定功率 Kw11201800 油泵电机额定电压V380380 油泵电机额定功率Kw2 22 2 油泵电机额定转速 rpm14501450 冷却器进油温度 6060 冷却器出油温度 4545 冷却水压力MPa0 2 0 30 2 0 3 液压油系统冷却水量m3 h2 252 25 冷却面积m22 62 6 液 压 油 系 统 供油压力MPa3 53 5 电压V380380 功率kw2 22 2 油泵 电机 转速rpm14501450 电压V380380加热 单元功率kw2 52 5 润滑油压力Mpa0 80 8 润 滑 油 系 统 润滑油总供油量l min2525 图 5 6 送风机的结构 图 5 7 一次风机叶轮 油槽提供 当主轴承温度超过 90 时 将会报警 运行人员需监视该温度并分析产生的原 因 其原因可能为润滑油中断 冷却水系统故障 如温度继续升高达 110 时必须立即停 机 送风机和一次风机均采用挠性联轴承器 即在电动机与风机之间装有一段中间轴 在 它们的连接处装有数片弹簧片 其具有尺寸小 自动对中 适应性强的特点 一次风机主 轴承采用滚柱轴承并带有一个焊接轴承箱 可承受转子全部的载荷 主轴 轴承箱和动叶 调节的液压缸全部位于风机的芯筒内 每台风机均有扩压器 将动能转变成静压能 降低涡流损失 提高风机的效率 同时 使空气流更加均匀 风机的出口过渡段允许扩压器和风道相连接 扩压器的出口和过渡段 进口的连接均为挠性连接 可以减少风机传给风道的振动 1 2 4 技术特点 1 叶轮 叶轮叶轮是轴流风机的主要部件之一 气流通过旋转的叶轮 才能得到能量 并沿轴做螺 旋的轴向流动 图 5 7 为风机的叶轮图 它由动叶 轮毂 叶柄 叶柄轴承 平衡重等组 成 叶轮为焊接结构 重量轻 惯性矩小 叶片和叶柄等组装件的离心力通过推力球轴承 传递至承载环上 2 液压润滑装置 液压油站由油箱液压油站由油箱 油泵装置 滤油器 冷却器 仪表 管道和阀门等组成 其结构为 整体式 工作时 油由齿轮泵从油箱中吸出 经单向阀 双筒过滤器送给叶片调节装置 由于其压力较高 故称为压力油 另一路油经压力调节阀 单向阀 冷却器 节流阀 流 量继电器等供轴承润滑 为了风机的运行可靠 油站中大部分器件均为两套 设两台齿轮油泵 一用一备 正 常时工作油泵运行 遇有意外时 压力开关发信启动备用泵 保证继续供油 油泵的出口 压力由安全阀来调定 一般在 3 5Mpa 滤油器为双套结构 一只工作 一只备用 当工 作滤芯需要清洗或更换时 只要扳动三通阀即可实现 当冷油器发生意外需清洗或调换时 可以切换三通阀来进行旁路 电加热器用于加热油液 使得油保持一定的粘度 3 中间轴和联轴器 风机的转子通过风机侧的半联轴器 电动机侧的半联轴器和中间轴同电机相连 1 2 5 风机的运行和维护运行和维护 1 风机的启动 A 启动前的检查 检查与风机启动有关的润滑油系统 冷却水系统 液压油系统 一些保护和联锁装置 监测装置投入运行 B 风机启动可以采用就地 遥控和程控的方式启动 但是在风机检修后试转时 一 般采用就地近控启动 现场有专人检查风机的转向是否符合要求 检查风机的升速和运转 情况 以便在异常工况下及时分析处理 同时监测风机的电流和启动时间 并进行风量的 调节 一次风机试转时应确认系统内无积粉 以避免大量的可燃物进入炉膛 以防炉膛爆 炸或烟道内可燃物再燃烧 C 为保证送 一次风机的安全 风机应在最小负载下启动 即风机的动叶角度为 0 出口挡板关闭 这是因为轴流风机的轴功率 N 是随着风量 Q 的增加而减小 如图 5 8 为 带有动叶调节的送风机性能曲线 图 1 9 为动叶调节的一次风机性能曲线 从两图中可以 知道动叶角度越小 风量越大时风机的轴功率将越小 D 风机启动后逐渐开启动叶 同时注意避开喘振区 启动正常后应全面检查检查风机的 运行工况 包括 电动机及机械部分的振动 轴承温度 电流 风量风压 电机线圈和铁 芯温度 转动部件有无卡涩和金属摩擦声以及各附属设备及系统 润滑油系统 冷却水系 统等 的运行情况 本厂引风机启动逻辑 本厂引风机启动逻辑 2 风机的停止 A 风机的停用应考虑风机联锁的动作范围 并应将机组的负荷减小 开启有关的 连通风门 B 逐渐关闭需停运送风机的动叶 将需停用风机的负荷逐步转移至另一台风机 C 关闭送风机出口挡板 D 打开二次风联络门 E 停止送风机 F 根据情况停止风机油系统 3 风机正常运行时的注意事项注意事项 A 调节送风机负荷时 二台风机的负荷偏差不应过大 防止风机进入不稳定工况 运行 B 定期将冷油器切换运行 切换时先对备用冷油器充油放气 结束后开启备用冷油 器出油门和冷却水进 出口门 正常后再停运原运行的冷油器 C 当油系统滤网差压过大时 及时切换至备用滤网运行 通知维护人员清理 D 发现风机各处油位低时 及时联系加油 E 风机正常运行监视点 风机的电流是风机负荷的标志 同时也是一些异常事故 的预报 风机的进出口风压反映了风机的运行工况 还反映了锅炉及所属系统的漏风或受 热面的积灰和积渣情况 需要经常分析 运行时需检查风机及电机的轴承温度 振动 润 滑油流量 情况及各系统和转动部分的声音是否正常等 图 5 8 送风机性能曲线 图 5 9 一次风机性能曲线 4 轴流风机的调节 轴流式风机的运行调节有三种方式 动叶调节 节流调节 变速调节和进口静叶调节 动叶调节是通过改变风机叶片的角度 使风机的曲线发生改变 来实现改变风机的运 行工作点和调节风量 这种调节由于经济性和安全性较好 而且每一个叶片角度对应一条 曲线 且叶片角度的变化几乎和风量成线性关系 节流调节与离心风机的原理相似 采用节流调节是最不经济的 变速调节和进口静叶 调节时系统阻力不变 风量随风机特性曲线的改变而改变 风机的工作点易进入不稳定工 况区域运行 综上几点 考虑风机的经济运行 我公司送风机 一次风机均采用动叶调节 1 2 6 故障分析和处理 送风机 一次风机常见故障分析 见表 5 2 表 5 2 送风机 一次风机常见故障分析 故障现象故障原因检查项目 主轴承温 度过高 1 润滑油流量不足 2 冷却器的冷却水量不足 3 冷却器内粘附污物 4 轴承内有异物 1 适当调整溢流增加油压 2 检查冷却水量 冷却水管是否堵塞 3 清洗水冷管内外部 4 检查轴承 有异声则更换 系统油压 低 1 油泵故障 2 油泵吸入口不充满 3 油箱油位过低 4 溢流阀失灵 5 液压缸阀芯间隙过大或工作 状况不良 排油量大 1 检查维修 2 检查是否吸入口带空气 3 加油并检查管路是否漏油 4 调整或拆开检查 5 检查阀芯处间隙并调整液压缸 系统油压 过高 1 溢流阀工作异常 2 溢流阀卸荷管路堵塞 1 调整或拆开检查 2 检查并维修 备用油泵 不运行 1 电气故障 2 叶片被异物卡住 1 检查电路 2 检查修理 主 机 1 风机内有异物 2 旋转件与静止件相干涉 3 喘振 1 检查修理 2 检查修理 3 减小动叶开度使风机退出喘振区 异常噪声 油 泵 1 油泵内有空气 2 产生空蚀现象 1 排出空气 2 清洗吸入口 振动 1 风机未对中 2 主轴承故障 3 转子不平衡 4 喘振 5 风筒支板或底座板开焊 1 调正风机中心 2 检查轴承 若异常则更换 3 检查异常磨损 裂纹或粉尘粘附情 况 检查有无螺栓 螺母脱落 4 减小动叶开度使风机退出喘振区 5 补焊 主轴承处 漏油 1 润滑油油量大 2 密封圈或密封片损坏 3 润滑油回油阻塞或空气闭塞 1 检查润滑油进油管上的溢流阀 2 更换 3 检查修理 动叶滞卡1 轮毂内部调节机械损坏1 修理更换 故障现象故障原因检查项目 2 操作机构滞卡 3 动叶支撑轴缺油 2 修理更换 3 换润滑油和动叶支撑轴承 动叶角度 调节异常 1 铰接管接头和阀芯 阀套磨 损 2 活塞环和齿型密封损坏 3 挠性软管损坏 漏油 4 动叶滞卡 1 更换磨损件 2 更换 3 更换 4 按动叶滞卡的故障处理 1 31 3引风机引风机 我公司引风机每台炉两台 静叶调节轴流式 是成都风机厂引进德国 KKK 公司的 AN 系列技术的基础上制造生产 1 3 1 型式和参数 1 型式 引风机 静叶可调轴流式 AN35e6 V19 4 3 技术和性能参数 见表 5 3 表 5 4 表 5 3 引风机技术参数 序号项目单位数值 1风机型号AN35e6 V19 4 2风机调节装置型号A170T00 3叶轮直径mm3550 4叶轮级数级1 5每级叶片数片19 6叶片调节范围度 75 30 7转子重量kg3500 8转子转动惯量Kg m25000 9风机的第一临界转速r min770 10风机轴承型式滚动轴承 11轴承润滑方式脂润滑 12轴承冷却方式冷风机强制冷却 13风机旋转方向 从电机侧看 逆时针旋转 13风机总重量kg55000 14冷却风机型号 数量G9 19 4A 2 台 15冷却风机电压V380 16冷却风机功率kW3 17 冷却风机风量 风压 标准状态下 风量 840 2016 m3 h 风压 3816 3396 Pa 18冷却风机的转速rpm2900 表 5 4 引风机的性能参数 设计煤种工况 项 目 TB 工况B MCR 工况THA 工况 项 目 TB 工况B MCR 工况THA 工况 风机入口体积流量 m3 s 486 3425 6386 1 风机入口质量流量 kg s 409 2369 6336 6 风机入口温度 140130130 入口空气密度 kg m3 0 8410 8680 872 风机入口全压 Pa 3950 3253 2870 风机入口静压 Pa 4200 3450 3030 风机出口全压 Pa 450397330 风机出口静压 Pa 200200170 风机全压升 Pa 440036503200 风机静压升 Pa 440036503200 风机出口风温 146135134 风机附件损失 Pa 风机全压效率 85 485 985 2 风机轴功率 kW 251818231465 风机转速 r min 585585585 说明 A TB test block 点风量 风压参数为 B MCR 工况考虑了裕量的数据 B B MCR 系锅炉最大连续出力工况 此工况点的风量 风压为风机能力考核点 C THA 工况相当于 ECR 工况 此点为风机性能考核点 1 3 2 结构简介 A N 风机是一种子午加速风机 它由进气室 前导叶 集流器 叶轮 后叶轮和扩压 器组成 如图 5 10 工作时烟气进入 AN 风机进气室 经过前导叶的导向 在集流器中 加速 再通过叶轮的作功产生静压能和动压能 后导叶将烟气的螺旋运动转化为轴向运动 进入扩压器 并在扩压器中将烟气的大部分动能转化为静压能 图 5 10 AN 静叶调节引风机结构 轴承套管是减少烟气对轴承的冲刷 保护轴承不受高温烟气的磨损 冷却风机是冷却 轴承的 共两台 由成都风机厂生产 在冷却风道内有一油脂管 可以对风机的轴承加润 滑油 1 3 3 技术特点 引风机的结构简单 转子重量很轻 叶轮的转动惯性也比较小 如我公司的引风机型 号 其叶轮直径为 3550mm 但是转子重量仅为 3500kg 转动惯量为 5000kgm2 相应降 低了电机的拖动负荷 增加了轴承和电机的寿命 由于风机的结构 检修时叶轮无需与轴 承座整体吊装 我公司轴流引风机采用滚动轴承 油渍润滑 冷却风机强制冷却 故无需油站 液压 系统 冷却水系统及其他附属设施 减少了投资 事故点少 维护量小 运行更加安全可 靠 同时也降低了噪音 引风机在出厂前已采用 SKF 油脂注满 正常运行后每月加注 160 220 克油脂 1 风机的叶片为三维扭曲等强度叶片 轮毂为锅底形迎着气流方向是多圆弧面并沿流 向收敛 从而使叶轮的气流损失少 效率高 作功能力强 如图 5 11 图 5 11 引风机叶轮 图 5 12 引风机性能曲线 2 从图 5 12 中可以看出 TB 点 BMCR 点以及其他工况点对于失速线的偏离值均在 20 以上 运行点的趋势曲线也远离失速区进入 不会进入喘振危险区域 运行安全可靠 一般认为在偏离值为 8 时就不存在喘振危险 3 引风机是工作在温度较高 粉尘含量高的情况下 其耐磨损性主要表现在相同风机 的选型下 静调轴流风机比动调轴流风机转速低 而叶轮的直径相差不大 因为叶轮的耐 磨寿命与速度的平方成反比 因此转速低 耐磨性就比较好 同时为了防止烟气对轴承的 冲刷 再轴承上加装套管 4 由于前导叶的调节由电动执行器来实现 可以在很短的时间由最小开度到最大开度 同时烟气在前导叶流速低 磨损就小 因此维护量就降低 1 3 4 运行和维护 1 引风机启动前应确认有一台冷却风机正常运行 前导叶关闭并保持在 75 度位置 进口隔绝门在关闭位置 出口隔绝门在开启 100 位 同时确认空气预热器在运行 检查 滚动轴承及其内部空间已充满油脂 油脂无硬化现象 否则需更换油脂 2 运行时需监视主轴承的温度正常小于 70 当温度大于 90 时报警同时启动另一 台冷却风机 使其温度降至小于 70 并监视电动机的电流指示正常 到现场检查运行正 常 无异常声音 3 根据锅炉工况 逐渐调节前导叶至所需要的角度 由图 1 9 可知 引风机在经常 运行的高负荷区域 其调节效率较高 而在低工况区 调节效率稍低 其电耗相对较小 降低运行费用 4 由于每个月加油脂大约 150g 左右 而叶片的寿命在 40000 小时以上 一个轮毂可 以更换叶片 3 4 次 而后导叶可在运行状态下更换 没有润滑油站 冷却水系统维护 从 而降低了维护的费用 5 由于引风机的转速低 气流较平稳 噪音低 无油站 无冷却水冷却 避免了跑 冒 滴 漏现象 对维护电厂的运行环境有很好的作用 1 3 5 故障分析和处理 1 引风机振动大 主要原因是 由于叶轮摩擦 积灰 损坏等使叶轮失去平衡 联轴器不对中或联轴器 损坏 失去平衡 地脚螺栓松动或机械连接部分松动 叶轮与外壳摩擦 轴承间隙不正常 轴承损坏或磨损 2 处理方法 将风机切手动 适当降低负荷 并监视振动值 如继续上升至跳闸值 风机自动跳闸 否则手动停运 4 轴承温度高 产生的原因 轴承振动大 安装不对 损坏 润滑油过多 缺油或油质恶化 冷却水 量不足或水温高 处理方法 如为轴承本身的问题 应停运处理 如为冷却水流量不足 应调整 调整 油位或换油 若继续升高达跳闸值应自动跳闸 否则手动停运 1 41 4风机的失速和喘振风机的失速和喘振 1 4 1 失速失速 由流体力学知 当速度为 v 的直线平行流以某一冲角 翼弦与来流方向的夹角 绕流 二元孤立翼型 机翼 时 由于沿气流流动方向的两侧不对称 使得翼型上部区域的流线 变密 流速增加 翼型下部区域的流线变稀 流速减小 因此 流体作用在翼型下部表面 上的压力将大于流体作用在翼型上部表面的压力 结果在翼型上形成一个向上的作用力 如果绕流体是理想流体 则这个力和来流方向垂直 称为升力 其大小由儒可夫斯基升力 公式确定 FL 速度环量 绕流流体的密度 其方向是在来流速度方向沿速度环量的反方向转 90 来确定 轴流风机叶片前后的压差 在其它都不变的情况下 其压差的大小决定于动叶冲角的 大小 在临界冲角值以内 上述压差大致与叶片的冲角成比例 不同的叶片叶型油不同的 临界冲角值 翼型的冲角不超过临界值 气流会离开叶片凸面发生边界层分离现象 产生 大面积的涡流 此时风机的全压下降 这种情况称为 失速现象 如图 5 13 气流方向 正常工况时的气体流动 a 风机正常工况时的气体流动状况 气流方向 b 风机脱流工况时的气体流动状况 图 5 13 风机正常工况与脱流工况的气流状况对比 泵与风机进入不稳定工况区 其叶片上将产生旋转脱流 可能使叶片发生共振 造成 叶片疲劳断裂 现以轴流式风机为例说明旋转脱流及其引起的振动 当风机处于正常工况 工作时 冲角等于零 而绕翼型的气流保持其流线形状 如图示 当气流与叶片进口形成 正冲角时 随着冲角的增大 在叶片后缘点附近产生涡流 而且气流开始从上表面分离 当正冲角超过某一临界值时 气流在叶片背部的流动遭到破坏 升力减小 阻力却急剧增 加 这种现象称为 旋转脱流旋转脱流 或或 失速失速 如果脱流现象发生在风机的叶道内 则脱流将 对叶道造成堵塞 使叶道内的阻力增大 同时风压也随之而迅速降低 风机的叶片由于加工及安等原因不可能有完全相同的形状和安装角 同时流体的来流 流向也不完全均匀 因此当运行工况变化而使流动方向发生偏离时 在各个叶片进口的冲 角就不可能完全相同 如果某一叶片进口处的冲角达到临界值时 就首先在该叶片上发生 脱流 而不会所有叶片都同时发生脱流 如图 5 14 示 假设在叶道 2 首先由于脱流而出 现气流阻塞现象 叶道受堵塞后 通过的流量减少 在该叶道前形成低速停滞区 于是原 来进入叶道 2 的气流只能分流进入叶道 1 和 3 这两股分流来的气流又与原来进入叶道 1 和 3 的气流汇合 从而改变了原来的气流方向 使 流入叶道 1 的气流冲角减小 而流入 叶道 3 的冲角增大 由此可知 分流的结果将使叶道 1 内的绕流情况有所改善 脱流的可 能性减小 甚至消失 而叶道 3 内部却因冲角增大而促使发生脱流 叶道 3 内发生脱流后 又形成堵塞 使叶道 3 前的气流发生分流 其结果又促使叶道 4 内发生脱流和堵塞 这种 现象继续下去 使脱流现象所造成的堵塞区沿着与叶轮旋转相反的方向移动 试验表明 脱流的传播相对速度 W1远小于叶轮本身旋转角速度 W 因此 在绝对运动中 可以观察到 脱流区以 W W1的速度旋转 方向与叶轮转向相同 此种现象称为 旋转脱流 或 旋 转失速 风机进入不稳定工况区运行 叶轮内将产生一个到数个旋转脱流区 叶片依次经过脱 流区要受到交变应力的作用 这种交变应力会使叶片产生疲劳 叶片每经过一次脱流区将 受到一次激振力的作用 此激振力的作用频率与旋转脱流的速度成正比 当脱流区的数目 2 3 时 则作用于每个叶片的激振力频率也作 2 倍 3 倍 的变化 如果这一激振 力的作用频率与叶片的固有频率成整数倍关系 或者等于 接近于叶片的固有频率时 叶 片将发生共振 此时 叶片 的动应力显著增加 甚至可达数十倍以上 使叶片产生断裂 一旦有一个叶片疲劳断裂 将会将全部叶片打断 因此 应尽量避免泵与风机在不稳定工 况区运行 叶轮旋转方向 1 2 3 图5 14 动叶中旋转脱流的形成 图 5 14 动叶中旋转脱流的形成 如图 5 15 在轴流风机 Q H 性能曲线中 全压的峰值点左侧为不稳定区 是旋转脱 流区 从峰值点开始向小流量方向移动 旋转脱流从此开始 到流量等于零的整个区间 始终存在着脱流 锅炉50 负荷点 锅炉100 负荷点 锅炉的设计点 单台风机运行时的阻力曲线 容积流量 并联运行时的阻力曲线 全压 图5 15 风机的运行特性曲线 图 5 15 轴流风机的 Q H 性能曲线 风机叶片 测压管 失速测量探头 风机外壳 风机叶片 气流方向 高压侧探头 失速测量探头 低压侧探头风机旋转方向 图5 16 失速探头示意图 图 5 16 轴流风机失速探头安装位置示意图 图5 17失速探头性能 图 5 17 轴流风机失速探头性能图 旋转脱流对风机性能的影响不一定很显著 虽然脱流区的气流是不稳定的 但风机中 流过的流量基本稳定 压力和功率亦基本稳定 风机在发生旋转脱流的情况下尚可维持运 行 因此 风机的工作点如落在脱流区内 运行人员较难从感觉上进行判断 因为旋转脱流不易被操作人员觉察 同时风机进入脱流区工作对风机的安全终究是个 威胁 所以一般大容量轴流风机都装有失速探头 如图所示 失速探头由两根相隔约 3mm 的测压管所组成 将它置于叶轮叶片的进口前 测压管中间用厚 3mm 高 突出机壳的距 离 3mm 镉片分开 风机在正常工作区域内运行时 叶轮进口的气流较均匀地从进气室沿 轴向流入 那么失速探头之间的压力差几乎等于零或略大于零 如图 2 示中的 AB 曲线图 中 P 为两测压管的压力差 当风机的工作点落在旋转脱流区 叶轮前的气流除了轴向流动之外 还有脱流区流道 阻塞成气流所形成的圆周方向分量 于是 叶轮旋转时先遇到的测压孔 即镉片前的测压 孔压力高 而镉片后的测压孔的气流压力低 产生了压力差 一般失速探头产生的压力差 达 245 392Pa 即报警 风机的流量越小 失速探头的压差越大 如图 5 16 5 17 中 的 BCD 由失速探头产生的压差发出信号 然后由测压管接通一个压力差开关 继电器 压力差开关将报警电路系统接通发出报警 操作人员及时采取排除旋转脱流的措施 失速探头装好以后 应予以标定 调整探头中心线的角度 使测压管在风机正常运转 的差压为最小 1 4 2 喘振 轴流风机性能曲线的左半部具有一个马鞍形的区域 在此区段运行有时会出现风机的 流量 压头 和功率的大幅度脉动等不正常工况 一般称为 喘振 这一不稳定工况区称 为喘振区 实际上 喘振仅仅是不稳定工况区内可能遇到的现象 而在该区域内必然要出 现不正常的空气动力工况则是旋转脱流或称旋转失速 这两种不正常工况是不同的 但是 它们又有一定的关系 轴流风机在不稳定工况区运行时 还可能发生流量 全压和电流的大幅度的波动 气 流会发生往复流动 风机及管道会产生强烈的振动 噪声显著增高 这种不稳定工况称为 喘振 喘振的发生会破坏风机与管道的设备 威胁风机及整个系统的安全性 如图 5 15 所示 轴流风机 Q H 性能曲线 若用节流调节方法减少风机的流量 如 风机工作点在 K 点右侧 则风机工作是稳定的 当风机的流量 Q QK时 这时风机所产 生的最大压头将随之下降 并小于管路中的压力 因为风道系统容量较大 在这一瞬间风 道中的压力仍为 HK 因此风道中的压力大于风机所产生的压头使气流开始反方向倒流 由 风道倒入风机中 工作点由 K 点迅速移至 C 点 但是气流倒流使风道系统中的风量减小 因而风道中压力迅速下降 工作点沿着 CD 线迅速下降至流量 Q 0 时的 D 点 此时风机供 给的风量为零 由于风机在继续运转 所以当风道中的压力降低倒相应的 D 点时 风机又 开始输出流量 为了与风道中压力相平衡 工况点又从 D 跳至相应工况点 F 只要外界所 需的流量保持小于 QK 上述过程又重复出现 如果风机的工作状态按 F K C D F 周 而复始地进行 这种循环的频率如与风机系统的振荡频率合拍时 就会引起共振 风机发 生了喘振 风机在喘振区工作时 流量急剧波动 产生气流的撞击 使风机发生强烈的振动 噪声 增大 而且风压不断晃动 风机的容量与压头越大 则喘振的危害性越大 故风机产生喘 振应具备下述条件 a 风机的工作点落在具有驼峰形 Q H 性能曲线的不稳定区域内 b 风道系统具有足够大的容积 它与风机组成一个弹性的空气动力系统 c 整个循环的频率与系统的气流振荡频率合拍时 产生共振 旋转脱流与喘振的发生都是在 Q H 性能曲线左侧的不稳定区域 所以它们是密切相关 图5 18 轴流风机的 性能曲线 图 5 18 轴流风机的 Q H 性能曲线 的 但是旋转脱流与喘振有着本质的区别 旋转脱流发生在图 5 18 所示的风机 Q H 性 能曲线峰值以左的整个不稳定区域 而喘振只发生在 Q H 性能曲线向右上方倾斜部分 旋转脱流的发生只决定叶轮本身叶片结构性能 气流情况等因素 与风道系统的容量 形 状等无关 旋转对风机的正常运转影响不如喘振这样严重 风机在运行时发生喘振 情况就不相同 喘振时 风机的流量 全压和功率产生脉动 或大幅度的脉动 同时伴有明显的噪声 有时甚至是高分贝的噪声 喘振时的振动有时是 很剧烈的 损坏风机与管道系统 所以喘振发生时 风机无法运行 轴流风机在叶轮进口处装置喘振报警装置 该装置是由一根皮托管布置在叶轮的前方 皮托管的开口对着叶轮的旋转方向 如图 5 19 示 皮托管是将一根直管的端部弯成 90 将皮托管的开口对着气流方向 用一 U 形管与皮托管相连 则 U 形管 压力表 的读 数应该为气流的动能 动压 与静压之和 全压 在正常情况下 皮托管所测到的气流压 力为负值 因为它测到的是叶轮前的压力 但是当风机进入喘振区工作时 由于气流压力 产生大幅度波动 所以皮托管测到的压力亦是一个波动的值 为了使皮托管发送的脉冲压 力能通过压力开关 利用电接触器发出报警信号 所以皮托管的报警值是这样规定的 当 动叶片处于最小角度位置 30 用一 U 形管测得风机叶轮前的压力再加上 2000Pa 压 力 作为喘振报警装置的报警整定值 当运行工况超过喘振极限时 通过皮托管与差压开 关 利用声光向控制台发出报警信号 要求运行人员及时处理 使风机返回正常工况运行 为防止轴流风机在运行时工作点落在旋转脱流 喘振区内 在选择轴流风机时应仔细 核实风机的经常工作点是否落在稳定区内 同时在选择调节方法时 需注意工作点的变化 情况 动叶可调轴流风机由于改变动叶的安装角进行调节 所以当风机减少流量时 小风 量使轴向速度降低而造成的气流冲角的改变 恰好由动叶安装角的改变得以补偿 使气流 的冲角不至于增大 于是风机不会产生旋转脱流 更不会产生喘振 动叶安装角减小时 风机不稳定区越来越小 这对风机的稳定运行是非常有利的 防止喘振的具体措施 1 使泵或风机的流量恒大于 QK 如果系统中所需要的流量小于 QK时 可装设再循再循 环环管或自动排出阀门 使风机的排出流量恒大于 QK 皮托管 图 5 19 喘振报警装置 2 如果管路性能曲线不经过坐标原点时 改变风机的转速 也可能得到稳定的运行工 况 通过风机各种转速下性能曲线中最高压力点的抛物线 将风机的性能曲线分割为两部 分 右边为稳定工作区 左边为不稳定工作区 当管路性能曲线经过坐标原点时 改变转 速并无效果 因此时各转速下的工作点均是相似工况点 3 对轴流式风机采用可调叶片调节 当系统需要的流量减小时 则减小其安装角 性 能曲线下移 临界点向左下方移动 输出流量也相应减小 4 最根本的措施是尽量避免采用具有驼峰形性能曲线的风机 而采用性能曲线平直向 下倾斜的风机 失速和喘振是两种不同的概念 失速是叶片结构特性造成的一种流体动力现象 它的 一些基本特性 例如 失速区的旋转速度 脱流的起始点 消失点等 都有它自己的规律 不受风机系统的容积和形状的影响 喘振是风机性能与管道装置耦合后振荡特性的一种表现形式 它的振幅 频率等基本 特性受风机管道系统容积的支配 其流量 压力功率的波动是由不稳定工况区造成的 但 是试验研究表明 喘振现象的出现总是与叶道内气流的脱流密切相关 而冲角的增大也与 流量的减小有关 所以 在出现喘振的不稳定工况区内必定会出现旋转脱流 1 51 5空气预热器空气预热器 空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需要空气的一种热交换装置 由于 它工作在烟气温度最低的区域 回收了烟气热量 降低了排烟温度 因而提高了锅炉效率 同时由于燃烧空气温度的提高 有利于燃料着火和燃烧 减少了不完全燃烧损失 1 5 1 空气预热器的类型及特点 空气预热器按传热方式分可以分为 传热式和蓄热式 再生式 两种 前者是将热量 连续通过传热面由烟气传给空气 烟气和空气有各自的通道 后者是烟气和空气交替地通 过受热面 热量由烟气传给受热面金属 被金属积蓄起来 然后空气通过受热面 将热量 传给空气 依靠这样连续不断地循环加热 在电厂中常用的传热式空预热器是管式空预热器 蓄热式空气预热器是回转式空气预 热器 随着电厂锅炉蒸汽参数和机组容量的加大 管式空气预热器由于受热面的加大而使 体积和高度增加 给锅炉布置带来影响 因此现在大机组都采用结构紧凑 重量轻的回转 式空气预热器 管式空预器和回转式空预器两者相比较各有以下特点 1 回转式空气预热器由于其受热面密度高达 500m m 因而结构紧凑 占地小 体 积为同容量管式预热器的 1 10 2 重量轻 因管式预热器的管子壁厚 1 5mm 而回转预热器的蓄热板厚度为 0 5 1 25mm 布置相当紧凑 所以回转式预热器金属耗量约为同容量管式预热器的 1 3 3 回转式预热器布置灵活方便 是锅炉本体更容易得到合理的布置 4 在相同的外界条件下 回转式空气预热器因受热面金属温度较高 低温腐蚀的危险 较管式轻些 5 回转式空气预热器的漏风量比较大 一般管式不超过 5 而回转式在状态好时为 8 10 密封不良时可达 20 30 6 回转空气预热器的结构比较复杂 制造工艺要求高 运行维护工作多 检修也较复 杂 7 回转式空气预热器有两种布置形式 垂直轴和水平轴布置 垂直轴布置的空气预热 器又可分为受热面转动和风罩转动 通常使用的受热面转动的是容克式回转空气预热器 而风罩转动的是罗特缪勒 Rothemuhle 式回转预热器 这两种均被采用 但较多的是受 热面转动的回转式空气预热器 按进风仓的数量分类 容克式空气预热器可以分为二分仓和三分仓两种 由圆筒形的 转子和固定的圆筒形外壳 烟风道以及传动装置组成 受热面装在可转动的转子上 转子 被分成若干扇形仓格 每个仓格装满了由波浪形金属薄板制成的蓄热板 圆筒形外壳的顶 部和底部上下对应分隔成烟气流通区 空气流通区和密封区 过渡区 三部分 如图 5 21 烟气流通区与烟道相连 空气流通区与风道相连 密封区中既不流通烟气 又不 流通空气 所以烟气和空气不相混合 装有受热面的转子由电机通过传动装置带动旋转 因此受热面不断地交替通过烟气和空气流通区 从而完成热交换 每转动一周就完成一次 热交换过程 另外由于烟气的流通量比较大 故烟气的流通面积大约占转子总截面的 50 左右 空气流通面积占 30 40 左右 其余部分为密封区 图 5 22 1 5 2 回转式空气预热器的结构 空气预热器结构 如图 5 24 1 外壳 回转式空气预热器壳体呈圆柱形 由两块主壳体板 一块侧座架体护板 两块转子外 壳组件和一块一次风座架组成 如图 5 23 主壳体板分别与下梁及上梁连接 通过主壳体板的四个立柱 将预热器的绝大部分重 量传给锅炉构架 主壳体板内侧设有弧形的轴向密封装置 外侧有调节装置对轴向密封装 置进行调整 侧座架体护板与上量连接 并有两个立柱承受空预热器部分重量 转子外壳组件沿圆周方向分成两部分 2 转子 转子是装载传热元件 波纹板 并可旋转的圆筒形部件 为减轻重量便于运输及有利 于提高制造 安装的工艺质量 采用转子组合式结构 主要有转轴 扇形模块框架及传热元 件等组成 图 5 21 空气预热器外观图 图 5 22 空预热器密封区 图 5 23 空气预热器的壳体 图 5 24 回转式空气预热器结构部件 空气预热器轴承有导向轴承和支撑轴承两种 如图 5 25 导向轴承采用双列向心滚 子球面轴承 导向轴承固定在热端中心桁架上 导向轴承装置可随转子热胀和冷缩而上下 滑动 并能带动扇形板内侧上下移动 从而保证扇形板内侧的密封间隙保持恒定 导向轴 承结构简单 更换 检修方便 配有润滑油冷却水系统 并有温度传感器接口 空气予热 器的支承轴承采用向心球面滚子推力轴承 支承轴承装在冷端中心桁架上 使用可靠 维 护简单 更换容易 配有润滑油冷却水系统 支承轴承和导向轴承均采用油浴润滑 另外 引起油温不正常升高的一般原因是 1 导向轴承周围空气流动空间有限 2 油位太低 3 油装的太满 4 油受到污染 5 油的粘度不合适 a 导向轴承 b 支撑轴承 图 5 25 空预器支持与导向轴承 我公司空预热器是采用三分容克式回转空气预热器 其传热元件按烟气流动方向可以 分为热端 中层 和冷端层 传热元件盒均制成较小的组件 检修时热端传热元件盒 中 间层传热元件盒 冷端传热元件盒全部抽屉式从侧面检修门孔处抽出 安装 更换非常方 便 传动装置是驱动转子转动的部件 由电动机 液力耦合器 减速器 传动齿轮 传动 装置支承 空气预热器的传动采用中心传动 中心传动装置包括主电机