江凝音

(遼寧東方發(fā)電有限公司；遼寧 撫順 113007)

引風機失速會引起爐膛壓力、風量大幅波動，使鍋爐燃燒不穩(wěn)，進而導致負荷波動，影響機組安全運行。遼寧東方發(fā)電有限公司(下文稱遼寧東方電廠)350 MW機組進行超低排放改造，更換安裝了2臺雙級動葉可調軸流式引風機后，多次出現引風機在運行期間發(fā)生失速的問題。對此，本文在對引風機失速的工況參數、煙風系統(tǒng)壓力等進行數據分析和計算基礎上，結合引風機的出廠設計相關參數，分析并確認引起風機失速主要原因為異常的出口壓力升高和阻力變大，并針對此失速原因，給出了處理辦法，處理后機組運行情況良好。

1 設備概述

遼寧東方電廠燃煤2×350 MW機組鍋爐型號：HG-1165/17.45-YM1型，為亞臨界、一次再熱、自然循環(huán)、燃煤汽包鍋爐，采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)、平衡通風、直流式燃燒器、四角切圓燃燒方式。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量：1 165 t/h。額定負荷時的鍋爐蒸發(fā)量：1 051.4 t/h。

2009年鍋爐完成脫硫改造工程，2016年完成了超低排放改造，引風機改造為HU25240-221G型軸流風機。

2 鍋爐引風機失速情況

兩臺350 MW機組中的1號機組負荷在200 MW以上、蒸發(fā)量700 t/h以上、A側B側引風機動葉開度70%左右、A側B側引風機電流達到200 A左右時，經常發(fā)生在鍋爐其他系統(tǒng)運行正常情況下，爐膛壓力、風量的大幅波動，導致鍋爐燃燒不穩(wěn)。隨著機組負荷持續(xù)升高，引風機出現振動增大，風機電流降低或大幅波動，現場檢查風機異音嚴重，其風機出力、系統(tǒng)負壓出現較大幅度波動等運行異常狀況。此時需及時解除自動，進行手動調整，關小動葉開度，降低負荷，平衡兩側風壓，消除負壓波動。如此時調整不及時，將造成設備損壞和鍋爐滅火情況發(fā)生，存在著較大的安全風險，影響機組安全穩(wěn)定運行。

3 引風機失速原因分析

3.1 引風機失速機理

HU25240-2210型軸流風機，其葉片為機翼型式，當風機正常運行時，氣流方向與葉片葉弦夾角的沖角很小，繞過機翼型葉片的氣流呈流線狀態(tài)，流動阻力較小。當氣流與葉片入口沖角大于零，并超過臨界值時，在葉片的背面氣流流動會出現明顯渦流區(qū)，此時氣流邊界層被破壞，流動工況開始惡化，流動阻力變大，產生“失速”現象。

當沖角大于臨界值越多，產生的失速現象越嚴重，流體的流動阻力也就越大，進而發(fā)生葉道阻塞，外在表現為風機風壓迅速降低。同時，由于風壓的劇烈波動，引起風機設備的振動和噪聲[1]。

一般產生“失速”問題的原因如下：

a.鍋爐各受熱面、空氣預熱器有嚴重積灰或煙氣通流受阻(如擋板誤關、調整失誤等)、煙風道堵塞、局部煙風道彎頭設計布置不合理等引起煙風系統(tǒng)阻力增大，造成動葉開度與實際煙氣量不符，使風機運行在不穩(wěn)定工況區(qū)，引起“失速”；

b.兩臺風機帶負荷不均衡，負荷較大風機進入失速區(qū)；

c.動葉調節(jié)的幅度過大、過快，使風機進入了失速區(qū)；

d.自動控制裝置反饋失真，風機實際進入失速區(qū)運行[2]。

實際運行過程中產生的大部分“失速”問題，從實踐經驗上看主要是a原因所致。

3.2 運行歷史數據的統(tǒng)計分析

兩臺350 MW機組鍋爐系統(tǒng)的生產運行管理，以LiEMS5.0產品的實時數據監(jiān)控系統(tǒng)為鍋爐經濟運行的核心技術指標，通過監(jiān)測大量的實時信息，掌握系統(tǒng)設備運行動態(tài)。通過對設備運行時其所產生的各項歷史數據的統(tǒng)計分析，對判斷引風機失速原因具有重要意義。

由于兩臺350 MW機組型式完全一致，其歷史統(tǒng)計運行數據通過統(tǒng)計處理可具有一定的可比性。通過對兩臺機組在包括產生風機出力、系統(tǒng)負壓出現較大幅度波動事件時間段內的歷史數據進行統(tǒng)計，取其中各30組數據，對各組的同一時點數據進行統(tǒng)計分析，其中的數據項包括：主蒸汽量、脫硫入口壓力、除霧器差壓、A引風機動葉開度、B引風機動葉開度、A引風機電流、B引風機電流、A引風機入口壓力、B引風機入口壓力、A預熱器出口壓力、B預熱器出口壓力、A反應器出口壓力、B反應器出口壓力、A反應器入口壓力、B反應器入口壓力。

由于鍋爐運行主蒸汽量與其他各參數間呈正相關，隨著主蒸汽量增減，各參數隨之增減，因此對統(tǒng)計各數據參數進行處理，將各參數與主蒸汽量間進行比例化后，取30組數據的平均值見表1，其中偏差百分比以2號爐數據為基準。

表1 兩臺爐各參數比例化后平均值比較

從表1可見，發(fā)生風機出力、系統(tǒng)負壓較大幅度波動的1號爐部分參數均大于正常運行的2號爐，兩臺爐偏差比較大的項目為：脫硫入口壓力與主蒸汽量之比、除霧器差壓與主蒸汽量之比，偏差分別達到了274%、543%，屬于較明顯的偏差。A引動葉與主蒸汽量之比、B引動葉開度與主蒸汽量之比、A引電流與主蒸汽量之比、B引電流與主蒸汽量之比等偏差項目，考慮到兩臺爐由于脫硫入口壓力、除霧器差壓差異較大影響，會引起相應引風機電流、動葉開度發(fā)生相應數據的偏差，造成以上項目存在一定的偏差。因此，初步分析引起1號爐發(fā)生風機出力、系統(tǒng)負壓較大幅度波動的原因與脫硫入口壓力高、除霧器差壓大密切相關。

3.3 風機出力、系統(tǒng)負壓較大幅度波動原因分析

對發(fā)生風機出力、系統(tǒng)負壓較大幅度波動時點的數據曲線進行分析，其存在明顯異于正常波動的曲線尖峰，對應的引風機電流、動葉開度即時數據等大幅增加。HU25240-221G型軸流風機設計各工況參數見表2.

表2 工況參數

風機出力、系統(tǒng)負壓較大幅度波動時點數據見表3。由于A、B側引風機并聯運行，當一側風機發(fā)生失速情況時，會引起煙風系統(tǒng)的壓力劇烈波動，為維持系統(tǒng)穩(wěn)定，必須進行及時人工調節(jié)干預，避免造成停爐事件發(fā)生。因此兩臺引風機中動葉開度最大的風機先進入失速狀態(tài)，從表3數據分析可知，風機出力、系統(tǒng)負壓較大幅度波動的3個時間點引風機參數，失速風機的動葉開度參數為78%，其對應HU25240-221G型軸流風機特性曲線圖上的動葉開度曲線的+5°曲線。

表3 1號爐風機的時點數據

由HU25240-221G型軸流風機特性曲線圖和表2工況參數表分析，當動葉開度相同的情況下，主蒸汽流量越大，風機系統(tǒng)入口容積流量越大，風機工作點在特性曲線上越不易接近風機失速曲線，因此，對3個風機出力、系統(tǒng)負壓較大幅度波動時間點參數可只選取主蒸汽流量最大點分析是否失速[3]。

按照表2風機工況參數，采用差值方法計算，主蒸汽流量788 t/h對應的風機系統(tǒng)流量為：

式中：lv1是運行工況1下的風機入口容積流量；lv2是運行工況2下的風機入口容積流量；q1是運行工況1下的鍋爐蒸發(fā)流量；q2是運行工況2下的鍋爐蒸發(fā)流量。

計算Q=232 m3/s，按動葉開度+5°線及風機系統(tǒng)流量232 m3/s，查HU25240-221G型軸流風機特性曲線其工作點已在風機失速曲線之上，說明此時風機已工作在失速區(qū)，發(fā)生失速。風機全壓查曲線對應值約為11 000 Pa，靜壓值為5 566 Pa，動壓約為5 434 Pa，符合風機動壓約為全壓50%工程實際的經驗值。

對照表3參數值進行2號爐相近運行數據統(tǒng)計見表4。

表4 2號爐風機的時點數據

與表3中 1號爐風機的時點數據比較，其存在較大差異項目為：動葉開度、脫硫塔入口壓力、除霧器差壓，結合運行歷史數據的統(tǒng)計分析結果和風機的時點數據分析結果，可以判斷脫硫塔入口壓力、除霧器差壓的異常大幅升高為風機失速產生的原因。進一步分析除霧器差壓增大原因，一般是由于噴淋層設備損壞造成吸收塔煙氣帶漿液量大，經過除霧器時，漿液附著在除霧器片上，并形成部分堵塞，造成差壓大。脫硫塔入口壓力測量點在吸收塔入口煙道與引風機出口煙道之間，按照現場煙道布置情況，初步判斷應為在吸收塔入口煙道處發(fā)生堵塞。

3.4 停機檢查實際情況及處理措施

機組停機進行檢查，發(fā)現除霧器堵塞(見圖1)，噴淋層設備損壞(見圖2)，脫硫塔入口煙道堵塞(見圖3)。

圖1 除霧器堵塞情況

圖2 噴淋層設備損壞情況

停機處理措施：通過對除霧器進行全面水沖洗，徹底清理葉片附著的漿液。噴淋層損壞噴頭、管路進行全面更換，對脫硫塔入口煙道堵塞石膏進行人工清理。處理后機組啟動正常運行，除霧器差壓、脫硫塔入口壓力在正常參數范圍之內。同時，風機動葉開度在對應主蒸汽流量下已降至正常范圍。

圖3 脫硫塔入口煙道堵塞情況

4 結束語

本文在350 MW機組鍋爐引風機頻繁發(fā)生失速無法帶高負荷、機組安全運行增加了風險的情況下，通過分析引風機失速機理、運行引風機性能調節(jié)曲線、鍋爐機組運行各項參數的統(tǒng)計對比，結合現場實際，確定產生失速的根本原因是噴淋層設備損壞導致除霧器部分堵塞以及吸收塔入口煙道堵塞，經停機檢查并進行人工清堵處理，啟動機組運行后，風機動葉恢復正常。此舉措可用于指導運行期間動葉可調引風機失速的防范措施制定，避免因風機失速所帶來的設備損壞、鍋爐滅火等事件的發(fā)生。并在機組停機處理前，有針對性地提前做好處理項目和人力資源安排，縮短機組停機處理時間。

目前，機組正常運行的大量參數中，只有部分主要參數在設備運行期間設置了事故報警及控制保護。由于機組運行參數、引風機結構設計以及各運行設備參數間相互關聯性的復雜，對各參數之間存在的關聯性的異常現象，難以有效地在正常運行期間進行預警和保護。有關這方面問題有待進一步的研究與討論，以期能真正應用到實際機組運行中，達到經濟安全穩(wěn)定運行的目的。