關(guān)于15 t/h燃水煤漿鍋爐鼓風(fēng)機(jī)喘振及失速的淺析

(鞍山鍋爐廠有限公司，遼寧 鞍山 114016)

關(guān)于15 t/h燃水煤漿鍋爐鼓風(fēng)機(jī)喘振及失速的淺析

高景偉

(鞍山鍋爐廠有限公司，遼寧 鞍山 114016)

喘振和失速是鼓風(fēng)機(jī)常見故障，具有較大危害性。本文通過對(duì)一臺(tái)15 t/h燃水煤漿鍋爐所配套的鼓風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中所產(chǎn)生的喘振及失速現(xiàn)象的分析，找出問題產(chǎn)生的原因，提出在空氣預(yù)熱器出口設(shè)置熱空氣旁通管路，將一部分熱空氣引至鼓風(fēng)機(jī)前來增加鼓風(fēng)機(jī)流量，從而解決鼓風(fēng)機(jī)喘振問題，實(shí)踐證明，該方法簡單有效，可以為類似案例提供參考。

水煤漿鍋爐;通風(fēng)機(jī);喘振及失速

0 前言

鞍山某化工廠于2012年底竣工一臺(tái)15 t/h燃水煤漿鍋爐，在點(diǎn)火調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)爐膛壓力波動(dòng)較大，燃燒工況不穩(wěn)。打開小爐門觀察孔時(shí)不定期的有火焰噴出，長度有時(shí)可達(dá)2 m以上。由于當(dāng)時(shí)廠區(qū)所需負(fù)荷較大，通過增加料床(載體為石英砂)厚度，負(fù)荷達(dá)到70%以上時(shí)，情況有了明顯的緩解，但通風(fēng)機(jī)(Q=20 000 m3/h,p=14 400 Pa)電機(jī)(K=132 kW)電流常有超流現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)取暖期過后，生產(chǎn)用汽僅需鍋爐額定負(fù)荷的50%時(shí)，問題就突顯出來了，在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，布風(fēng)裝置內(nèi)壓力波動(dòng)幅度很大，爐內(nèi)沸騰段沸騰工況不佳，沸騰高度變化很大，運(yùn)行很短的時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)落床現(xiàn)象，造成高溫結(jié)焦，鍋爐熄火。

模擬鍋爐額定負(fù)荷的50%工況做冷態(tài)試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的電流波動(dòng)、振動(dòng)及噪聲呈周期性變化。故初步判斷上述不良工況是風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振[1-5]及失速[6]造成的。

1 通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生喘振及失速的典型現(xiàn)象

(1)通風(fēng)機(jī)的出口壓力最初先升高，繼而急劇下降，并呈現(xiàn)周期性大幅波動(dòng)，從而使?fàn)t膛負(fù)壓波動(dòng)燃燒不穩(wěn);

(2)通風(fēng)機(jī)的流量急劇下降，并大幅波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)空氣倒流;

(3)通風(fēng)機(jī)電機(jī)的電流出現(xiàn)不穩(wěn)定大幅波動(dòng);

(4)通風(fēng)機(jī)機(jī)體產(chǎn)生振動(dòng)，同時(shí)發(fā)生異常的氣流噪聲。

2 通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生喘振的概述

圖1 鼓風(fēng)機(jī)的性能曲線

一般通風(fēng)機(jī)的p-Q性能曲線的左半部都有一個(gè)馬鞍形的區(qū)域，如圖1所示，這是風(fēng)機(jī)的固有特性，在此區(qū)域工作時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)風(fēng)機(jī)的流量、壓頭大幅度脈動(dòng)，風(fēng)機(jī)及風(fēng)道會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，噪聲顯著增加等不正常工況，這種情況一般稱之為喘振，這一不穩(wěn)定區(qū)域稱為喘振區(qū)。實(shí)際上，喘振區(qū)僅僅是不穩(wěn)定區(qū)域可能遇見的現(xiàn)象，而在該區(qū)域內(nèi)必定出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象。

3 通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生喘振的充要條件

(1)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)落在具有馬鞍形p-Q性能曲線的不穩(wěn)定區(qū)域;

(2)風(fēng)道系統(tǒng)具有足夠大的容積，它與風(fēng)機(jī)組成一個(gè)彈性的空氣動(dòng)力系統(tǒng);

(3)整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的頻率與氣流振蕩頻率耦合時(shí)，就產(chǎn)生共振。

4 通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生喘振的原理

在通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)通風(fēng)機(jī)在性能曲線的單向下降部分工作時(shí)，其運(yùn)行工況是穩(wěn)定的，一直到工作點(diǎn)K。當(dāng)通風(fēng)機(jī)負(fù)荷降至低于QK時(shí)，這時(shí)風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)域工作，只要有微小擾動(dòng)使供風(fēng)管路壓力稍稍升高，則由于通風(fēng)機(jī)的流量大于管路流量(QK>QG),管路工作點(diǎn)向右移動(dòng)至A點(diǎn)，當(dāng)管路壓力pA超過通風(fēng)機(jī)正向輸送的最大壓力時(shí)，通風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)即改變到B點(diǎn)(A、B點(diǎn)等壓)，風(fēng)機(jī)抵抗管路壓力產(chǎn)生的壓力而做功。此時(shí)，管路中 的氣體向兩個(gè)方向輸送，一方面供給負(fù)荷需要，另一方面倒送給通風(fēng)機(jī)，故管路壓力迅速下降至D點(diǎn)(C、D點(diǎn)等壓)時(shí)停止倒流，但由于風(fēng)機(jī)的流量仍小于管路流量(QC

喘振是風(fēng)機(jī)性能與管道裝置耦合后振蕩特性的一種表現(xiàn)形式，它的振幅、頻率等基本特性受風(fēng)機(jī)管道系統(tǒng)容積的支配，其流量、壓力、功率的波動(dòng)是由不穩(wěn)定工況區(qū)造成的，喘振現(xiàn)象的出現(xiàn)總是與葉道內(nèi)氣流的脫流密切相關(guān)，而沖角的增大也與流量的減小有關(guān)。所以，在出現(xiàn)喘振的不穩(wěn)定工況區(qū)內(nèi)必定會(huì)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)脫流。

當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，說明工況點(diǎn)已經(jīng)落在非穩(wěn)定區(qū)域，應(yīng)積極采取有效措施消除喘振，以減小對(duì)生產(chǎn)的影響，若想消除喘振，就得把工況點(diǎn)移至穩(wěn)定區(qū)域。

5 喘振現(xiàn)象的處理方法

為消除該臺(tái)水煤漿鍋爐通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的喘振現(xiàn)象，以滿足鍋爐工況在50%額定負(fù)荷時(shí)正常穩(wěn)定的運(yùn)行要求，故而在空氣預(yù)熱器的出口熱風(fēng)道上設(shè)置一個(gè)熱空氣回輸系統(tǒng)，將一部分熱空氣通過外置熱風(fēng)道回輸至通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口處，另一部分熱空氣輸送給布風(fēng)裝置(這部分流量可以小于喘振流量)。

熱空氣回輸系統(tǒng)的工作原理，就是使通風(fēng)機(jī)的流量在任何條件下都不小于QK，當(dāng)鍋爐需要的熱空氣流量小于或接近喘振流量時(shí)，通過開啟空氣回輸系統(tǒng)的閥門，既可保證通風(fēng)機(jī)中的氣體流量大于喘振流量而穩(wěn)定運(yùn)行。

這種處理方法是最簡單的消除喘振方法，該臺(tái)鍋爐通過熱風(fēng)道設(shè)置熱空氣回輸系統(tǒng)后，在工況為50%額定負(fù)荷時(shí)，已無喘振現(xiàn)象發(fā)生，基本上滿足運(yùn)行需求。這種處理方法雖然簡單，亦有其自身缺陷，即通風(fēng)機(jī)多增加一定量的電耗，使整個(gè)供風(fēng)裝置的效率下降。

6 結(jié)論

離心式鼓風(fēng)機(jī)是鍋爐重要的輔機(jī)設(shè)備之一，喘振是離心式鼓風(fēng)機(jī)固有的特性，是風(fēng)機(jī)常見的故障之一，具有較大的危害性。在運(yùn)行過程中，只要對(duì)喘振現(xiàn)象產(chǎn)生的征兆加以快速準(zhǔn)確的判斷，并采取相應(yīng)的措施，及時(shí)處理，就可以有效的避免喘振現(xiàn)象的發(fā)生。

[1] 孟凡綏.軸流式風(fēng)機(jī)喘振分析[J].華北電力技術(shù),2001(12):48-49.

[2] 劉海山,趙明.風(fēng)機(jī)喘振原因分析與治理[J].華北電力技術(shù),2008(6):43-44.

[3] 楊潔.離心式鼓風(fēng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷[J].裝備維修技術(shù),2010(2):15-18.

[4] 王濤,周琦.離心式鼓風(fēng)機(jī)喘振原因分析及對(duì)策[J].中國給水排水,2010(12):141-142.

[5] 楊興平,雷民生.高壓離心式鼓風(fēng)機(jī)喘振分析與對(duì)策[J].石油化工設(shè)備,2005(4):81-82.

[6] 張鵬.關(guān)于離心式鼓風(fēng)機(jī)故障分析及改進(jìn)[J].華章,2013(29):354.

AnalysisontheSurgeandStallofaBlowerMatchedwith15t/hCoal-waterSlurryBoiler

GAO Jing-wei

(Anshan Boiler factory, Anshan 114016,China)

Surge and stall are common faults of blowers with great harmfulness. The surge and stall phenomenon of a running blower matched with 15 t/h coal-water slurry boiler is analyzed and the cause of the problem is found. The solution is to increase the flow rate of blower by arranging a hot air crossover pipe on the air heater outlet, and part of hot air is sent to the inlet of blower. The results show that the above method is simple and useful, which can give reference for similar cases.

coal-water slurry boiler;blower;surge and stall

2014-05-07修訂稿日期2014-06-15

高景偉(1963～),男，工程師。從事鍋爐設(shè)計(jì)工作。

TK229.92;TK223.26

A

1002-6339 (2014) 04-0383-02