火力發(fā)電廠鍋爐風(fēng)道減振降噪探討
——以塔吉克斯坦杜尚別2號(hào)火電站為例

趙元斌，修雅山

(特變電工股份有限公司，新疆自治區(qū) 昌吉 831100)

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火力發(fā)電廠鍋爐風(fēng)道減振降噪探討
——以塔吉克斯坦杜尚別2號(hào)火電站為例

趙元斌，修雅山

(特變電工股份有限公司，新疆自治區(qū) 昌吉 831100)

本文主要通過(guò)介紹塔吉克斯坦杜尚別2號(hào)火電站二期鍋爐的風(fēng)道系統(tǒng)原理及產(chǎn)生問(wèn)題的原因，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)生問(wèn)題的原因進(jìn)行全面分析。

火力發(fā)電廠；風(fēng)道；減振降噪；探討

1 塔吉克斯坦杜尚別2號(hào)火電站二期工程

二期工程鍋爐為超高壓、單汽包自然循環(huán)、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、П形布置煤粉鍋爐，每臺(tái)鍋爐配置2臺(tái)送風(fēng)機(jī)，在爐右側(cè)以空氣預(yù)熱器為中心前后對(duì)稱(chēng)布置，風(fēng)機(jī)進(jìn)口接大氣，出口與空預(yù)器前后對(duì)接，送風(fēng)機(jī)系G4-73№22F單吸雙支撐離心式風(fēng)機(jī)，主要設(shè)計(jì)參數(shù)：送風(fēng)機(jī)容積流量288 336 m3/h，風(fēng)機(jī)全壓升5 502 Pa，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 435 r/min，入口介質(zhì)密度1.067 kg/m3，介質(zhì)溫度20 ℃，葉片數(shù)量12片。

兩臺(tái)鍋爐在煙風(fēng)系統(tǒng)試運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)機(jī)出口風(fēng)道產(chǎn)生強(qiáng)烈的低頻振動(dòng)，風(fēng)道同時(shí)伴有轟鳴聲,聲噪最大可達(dá)120 db。風(fēng)道震動(dòng)不僅產(chǎn)生噪聲，危害工作人人員健康，同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)對(duì)風(fēng)道產(chǎn)生很大的交變應(yīng)力，造成焊縫撕裂漏風(fēng)，影響機(jī)組正常運(yùn)行。試運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)門(mén)開(kāi)合度達(dá)到30%時(shí)，風(fēng)機(jī)出口風(fēng)道開(kāi)始振動(dòng)并且噪音隨之增大，風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門(mén)開(kāi)合度達(dá)到70%時(shí)，振幅超過(guò)1 mm，從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，振幅較大的區(qū)域主要分布在暖風(fēng)器出口彎頭及空預(yù)器入口擴(kuò)張段的上半部。杜尚別2號(hào)火電站為塔吉克實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立目標(biāo)邁出的重要一步，該項(xiàng)目將成為中塔能源領(lǐng)域高水平合作的典范。承建該項(xiàng)目的是塔吉克斯坦最大的熱電廠，工程竣工投產(chǎn)后，將為杜尚別地區(qū)四季供電和冬季供暖提供可靠保障，是塔吉克斯坦發(fā)展經(jīng)濟(jì)、改善民生的重要工程。

2 電廠鍋爐風(fēng)道在消除振動(dòng)方面的辦法

2.1 加固煙道

消振方面可以采取的主要辦法是在煙道的內(nèi)側(cè)安裝內(nèi)撐，通過(guò)使用內(nèi)撐可以對(duì)煙風(fēng)道進(jìn)行一個(gè)加固的處理。由于煙風(fēng)道主要采用鋼板材料經(jīng)過(guò)焊接加工而成，因此，常導(dǎo)致大截面的風(fēng)道存在強(qiáng)度過(guò)低的問(wèn)題，所以應(yīng)在風(fēng)道外部增加相關(guān)的固肋，對(duì)其產(chǎn)生一定的加固作用。這也是火力發(fā)電廠經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)，現(xiàn)階段認(rèn)為比較可靠的辦法之一。同時(shí)，火力發(fā)電廠煙道管道運(yùn)用的加固辦法在多年的實(shí)踐中已被確認(rèn)是行之有效的解決措施，也就是說(shuō)在管道外側(cè)進(jìn)行安裝加固工作是可行的。在經(jīng)過(guò)反復(fù)研究后發(fā)現(xiàn)，管道安裝的新?lián)螚U能夠有效承載這些負(fù)荷的整體要求。計(jì)算管道外側(cè)加裝的型鋼時(shí)，要特別明確一個(gè)問(wèn)題:減少對(duì)加固型鋼質(zhì)量的要求，在最大程度上減少管道內(nèi)部安裝的內(nèi)撐桿。

2.2 安裝道內(nèi)的導(dǎo)流裝置

風(fēng)道系統(tǒng)內(nèi)部經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生大量的振動(dòng)，主要是因?yàn)樵陲L(fēng)道的里面有很多彎頭，尤其在連接處更多，擴(kuò)散的管子內(nèi)部由于氣流分布產(chǎn)生不均勻的狀態(tài)導(dǎo)致了振動(dòng)現(xiàn)象。經(jīng)許多資料研究證明，在進(jìn)入到風(fēng)道中間的部分通過(guò)裝置導(dǎo)流板完全能夠有效改善風(fēng)道內(nèi)的氣流流動(dòng)情況，通過(guò)導(dǎo)流板的導(dǎo)流作用，使氣體更加均勻的分布排列在管道內(nèi)部，避免了由于風(fēng)道氣流不均導(dǎo)致的振動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)導(dǎo)流板進(jìn)行選材時(shí)應(yīng)注意選用相對(duì)比較薄的鋼板進(jìn)行制作。

2.3 可在入口安轉(zhuǎn)阻旋裝置

由于引風(fēng)機(jī)的作用，使氣體在進(jìn)入風(fēng)道時(shí)有可能會(huì)因?yàn)槿肟诘膶?dǎo)葉以及旋轉(zhuǎn)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，使氣體在開(kāi)始進(jìn)入到引風(fēng)機(jī)時(shí)就會(huì)使軸變得開(kāi)始流動(dòng)，并且逐漸在螺旋式的推進(jìn)狀態(tài)下進(jìn)行工作，其旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)度與氣體及引風(fēng)機(jī)軸線動(dòng)量的強(qiáng)度有關(guān)。由于集流器內(nèi)部氣流進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的特征不一樣，旋轉(zhuǎn)式流體分為兩種不同程度的旋轉(zhuǎn)方式，它的兩種活動(dòng)區(qū)域是指通過(guò)圍繞引風(fēng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的區(qū)域以及在引風(fēng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的區(qū)域。圍繞引風(fēng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的區(qū)域由于煙氣氣體的流動(dòng)可以導(dǎo)致煙氣在開(kāi)始進(jìn)入引風(fēng)機(jī)葉輪前是一種比較常見(jiàn)的活動(dòng)方式，如果在引風(fēng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的區(qū)域進(jìn)行氣體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，會(huì)使這個(gè)區(qū)域內(nèi)的氣體壓力相對(duì)降低，很容易導(dǎo)致氣體倒流狀況的發(fā)生。為了避免這種狀況的出現(xiàn)，也是防止與主氣流的相互作用，避免由于氣流的沖擊造成更大范圍的影響，使機(jī)器的機(jī)殼產(chǎn)生強(qiáng)大的振動(dòng)聲音，在生產(chǎn)實(shí)踐中最常采取的辦法是在引風(fēng)機(jī)的內(nèi)部安裝一個(gè)整流器。通過(guò)加裝整流器既能除去管道中間的氣流，也可以保證不干擾外側(cè)葉輪前部的氣體能夠進(jìn)入正在旋轉(zhuǎn)的氣流中。在進(jìn)行安裝整流器的全過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，如:中心筒直徑、葉片高度、葉片加裝角度、葉片長(zhǎng)度及加固與焊接方式。

2.4 在風(fēng)道內(nèi)安裝阻振板

相關(guān)經(jīng)驗(yàn)與資料證明，在有較大橫截面的風(fēng)道中，當(dāng)有較高速度的氣流通過(guò)管道的過(guò)程中很容易形成一種阻礙氣流，導(dǎo)致風(fēng)道的管道面產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，這種振動(dòng)會(huì)形成一種氣流使它產(chǎn)生強(qiáng)大的脈沖頻率，使風(fēng)道內(nèi)部產(chǎn)生的氣流脈沖與風(fēng)道的管壁頻率一致或者它們?nèi)叨寄墚a(chǎn)生共振現(xiàn)象，造成整個(gè)煙道產(chǎn)生比較強(qiáng)烈的振動(dòng)。所以，一般情況下都會(huì)采用消振的處理辦法，也就是通過(guò)測(cè)算計(jì)算出它們的頻率，按照其計(jì)算的基本要求在風(fēng)道的內(nèi)部安裝一些防振隔板，改變其中的頻率，有效防止振動(dòng)的發(fā)生。很多時(shí)候由于一次進(jìn)風(fēng)的系統(tǒng)風(fēng)壓較高，振動(dòng)會(huì)使風(fēng)道經(jīng)常出現(xiàn)開(kāi)口的狀態(tài)，由于漏風(fēng)而導(dǎo)致鍋爐不能發(fā)揮最大的效率，使火力發(fā)電廠不能正常進(jìn)行工作，影響經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)產(chǎn)生的大量噪音可能會(huì)影響相關(guān)人員的健康。因此，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)風(fēng)道振動(dòng)現(xiàn)象產(chǎn)生原理的剖析，制定科學(xué)有效的防減振辦法，確?；鹆Πl(fā)電廠的高效運(yùn)營(yíng)。

3 對(duì)于風(fēng)道振動(dòng)原理的改進(jìn)措施

3.1 縱向加隔板

在正常情況下，風(fēng)道系統(tǒng)內(nèi)的有關(guān)介質(zhì)通過(guò)脈動(dòng)頻率與聲音振動(dòng)之間進(jìn)行相互的傳導(dǎo)，由于鍋爐在工作狀態(tài)下，負(fù)荷經(jīng)常處在不斷的變化中，造成傳導(dǎo)介質(zhì)之間的脈動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)使頻率之間發(fā)生各種變化，促使風(fēng)道頻率產(chǎn)生很大的振動(dòng)。可以根據(jù)這些變化規(guī)律，適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率，避免各種頻率的振動(dòng)，最為常見(jiàn)的辦法是增加風(fēng)道的剛性。由于風(fēng)道的結(jié)構(gòu)多數(shù)都是由鋼板通過(guò)增加固肋所組成的矩形，產(chǎn)生的強(qiáng)度很大，如果在管道的內(nèi)部運(yùn)用鋼板進(jìn)行支撐，能夠起到更好的效果。對(duì)于風(fēng)道的全面調(diào)整，可以通過(guò)提高它的頻率，就完全能夠起到控制電廠鍋爐風(fēng)道的作用。

3.2 風(fēng)道的結(jié)構(gòu)問(wèn)題

在對(duì)發(fā)電廠進(jìn)行規(guī)劃布置時(shí)，應(yīng)充分考慮電廠的實(shí)際情況及相關(guān)的制約因素，如果風(fēng)機(jī)出口到空預(yù)器之間的安排不夠合理，風(fēng)道內(nèi)部的彎頭等結(jié)構(gòu)較多的話(huà)，就會(huì)使管道內(nèi)的氣流變化比較多樣，很容易產(chǎn)生風(fēng)道振動(dòng)。首先，應(yīng)該對(duì)風(fēng)道的外壁進(jìn)行主要的結(jié)構(gòu)改革，強(qiáng)化冷風(fēng)道的強(qiáng)度，增強(qiáng)它的抗振能力。這樣就需要在風(fēng)道的外側(cè)進(jìn)行強(qiáng)化，可以采用增加角鋼等措施進(jìn)行加固處理，起到減振作用。其次，在風(fēng)道的內(nèi)側(cè)增加一些支撐措施，可以通過(guò)安裝支撐桿來(lái)起到防振作用。最后，在進(jìn)行彎頭處理時(shí)，可以安裝一些導(dǎo)流板，使流場(chǎng)更為穩(wěn)定。同時(shí)，也可以適當(dāng)增加風(fēng)道的重量，既可改變風(fēng)道的頻率，又可有效減少流道的氣壓。這樣通過(guò)改變截面的變化，能夠使氣壓降低，也可以有效改變風(fēng)道的振動(dòng)狀況。

3.3 操作方式

首先，應(yīng)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行正確的啟動(dòng)，確定其風(fēng)道的振動(dòng)位置。其次，應(yīng)對(duì)風(fēng)道的振動(dòng)位置進(jìn)行測(cè)試，對(duì)相關(guān)的彎頭及配件的外壁進(jìn)行加固處理，同時(shí)可以根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行截料，再進(jìn)行安裝，這樣能夠保證加裝兩道加固肋，如圖1所示?？梢愿鶕?jù)彎頭的角度和零部件的尺寸進(jìn)行安裝，這樣才能達(dá)到加固肋、導(dǎo)流板及管撐焊接加固的作用。

圖1 風(fēng)道振動(dòng)的原理操作示意圖Fig.1 Principle operation schematic diagram of vent vibration

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析可以看出，火力發(fā)電廠的鍋爐系統(tǒng)由于振動(dòng)因素比較多，鍋爐的風(fēng)道系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，它所涉及的原理和結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。通過(guò)開(kāi)展對(duì)發(fā)電廠鍋爐風(fēng)道系統(tǒng)的研究，能夠掌握鍋爐風(fēng)道振動(dòng)產(chǎn)生的原理及處理措施，保障工作人員的安全以及鍋爐機(jī)組的可靠平穩(wěn)工作。

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Discussion on vibration and noise reduction of boiler air vent in thermal power plant—a case study of Duschanbe No.2 thermal power station in Tajikistan

ZHAO Yuan-bin, XIU Ya-shan

(Special Electricity Co., Ltd., Changji 831100, China)

This paper mainly introduces the principle of the vent system and the causes of the problems in the second-stage boiler of Duschanbe No.2 thermal power station in Tajikistan, and then makes a comprehensive analysis of the causes of the problems.

Thermal power plant; Vent; Vibration and noise reduction; Discussion

2016-12-10

趙元斌(1986-)，男 ，工程師； 修雅山(1970-)，男，工程師。

TK223.2

B

1674-8646(2017)04-0148-03