大型火電廠投入脫硝系統(tǒng)后軸流風機失速原因及對策分析

曹燦

摘要：近年來，為有效降低大氣污染，在既有火電機組中增加設置脫硫設備與脫銷系統(tǒng)，盡量降低氮氧化物的含量，減少排放量。在脫銷系統(tǒng)投入使用以后，同樣也對相關設備產生了一定的影響，特別是空預器與軸流風機?；诖耍恼聦⒛炒笮突痣姀S作為重點研究對象，闡述在脫銷系統(tǒng)投入以后導致軸流風機失速的原因與相關對策，希望有所幫助。

關鍵詞：大型火電廠；脫銷系統(tǒng)；軸流風機；失速原因；對策

現(xiàn)階段，對于國內大型火力發(fā)電機組而言，軸流式一次風機與正壓直吹式制粉系統(tǒng)最常見。若一次風機選型設計與制粉系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很容易導致風機失速的問題，會損壞風機或者是燃燒不穩(wěn)定，嚴重的還會致使鍋爐滅火機組停止運行。由此可見，一次風機合理選型與設計工作的開展，也是確保機組運行安全的重要措施。將脫銷系統(tǒng)引入大型火電廠，會影響軸流風機的運行質量與效果，所以有必要深入研究并分析軸流風機失速的原因與對策。

一、大型火電廠鍋爐與脫銷設備概述

在某大型火電廠中，8號600兆瓦機組選擇使用的是亞臨界自然循環(huán)且緊身封閉的全鋼構架Ⅱ型汽包爐。其主要的爐膛燃燒方式就是正壓直吹前后墻的對沖燃燒，所配備的低氮軸向旋流式煤粉燃燒器數量為30，以三層分布方式被布置于鍋爐前后墻的水冷壁中。在煙道的下部位置布置了兩臺受熱面回轉空氣預熱器，在制粉系統(tǒng)中布設了六臺磨煤機，且鍋爐爐膛風煙系統(tǒng)是平衡通風的方式。

此機組的脫銷系統(tǒng)主要選擇使用的是液氨來制備脫銷換還原劑，而在系統(tǒng)當中，還選用了選擇性催化還原法的全煙氣脫銷工藝。SCR是選擇性催化還原法的簡稱，其反應器主要被布設于省煤器出口和空預器入口間的高含塵區(qū)域之內，且處于鍋爐的工況之下，實現(xiàn)了全煙氣脫硝目標。其中，布置的結構主要是單爐體雙SCR，而催化劑的層數則以“2+1”的模式布置，初始階段裝入兩層，其余一層預留。將雙吹掃裝置安裝在反應器當中，具體包括了聲波吹灰器與蒸汽吹灰器，而具體的反應原理表現(xiàn)為：

SCR脫銷系統(tǒng)對催化劑使用的過程中，要求在特定溫度背景下，混合煙氣當中所含的氮氧化物和氨氣供應系統(tǒng)中的氨氣，通過還原反應而形成氮氣與水，使得氮氧化物的實際排放量不斷減少，以免煙氣污染生態(tài)環(huán)境。在SCR反應器中所發(fā)生的主要反應就是。通常情況下，煙氣中所含有的氮氧化物一般都是通過形式存在，若缺少催化劑，反應僅僅會在較小的溫度范圍內進行[1]。在對催化劑進行合理選擇的情況下，能夠使反應的溫度下降，同時拓展其溫度范圍，控制在290-430攝氏度之間，與電廠的實際工況相吻合。

分解與氧化成反應，要求溫度超過350攝氏度才會進行，而且在超過450攝氏度的情況下反應會更加劇烈。通常來講，選擇性催化還原工藝中的反應溫度會超過300攝氏度，所以有部分會發(fā)生氧化反應并形成。

二、大型火電廠投入脫銷系統(tǒng)后軸流風機失速問題與原因

（一）失速表現(xiàn)

該大型火電廠投入脫銷系統(tǒng)以后，其空預器的差壓明顯增加，即便在停爐以后會沖洗空預器，但在啟動一定時間滯后，各個風機電流與出口壓力等都會出現(xiàn)小幅度的擺動，直接影響了一次風機系統(tǒng)，且風機失速的情況經常出現(xiàn)。以某一次風機失速事故為例進行分析，在機組運行過程中，發(fā)生異常之前，機組的復核是600兆瓦，且磨處于運行狀態(tài)，每小時的煤量是320噸，而F磨煤機是備用機，同時A、B一次風機處于運行的狀態(tài)。大概在11時左右，煤量由每小時296噸提高到每小時320噸，而且A空預器的差壓是2.1千帕，B空預器的差壓是1.7千帕[2]。經過兩分鐘，A一次風機的出口壓力達到了13.4千帕，而風機的風量則由每小時370噸驟降到0，此時一次風機出現(xiàn)了失速的情況。另外，A一次風機動葉有83%是跳手動，同時電流是120安，而B一次風機動葉處于全開狀態(tài)，電流是260安。除此之外，一次風壓下降到7.3千帕且始終呈現(xiàn)出下降的趨勢。隨后，通過手動形式減少B一次風機的動葉開度，以免其出現(xiàn)過流的情況。將燃料自控自動解除，將E磨煤機打掉，將通風與密封風關閉。失速原因第一，風機動葉的沖角不大，使氣流繞過機翼型的葉片始終處于流線的狀態(tài)，在動葉開大的情況下，在氣流和葉片呈現(xiàn)出正沖角時，沖角會超出臨界數值。此時，葉片背面流動工況會不斷惡化，嚴重破壞邊界層并且在葉片的背部尾端形成渦流區(qū)。在實踐過程中，沖角超出臨界值越大，失速的情況就越明顯，且流體流動的阻力也會隨之增加，最終阻塞葉道，風機風壓下降，使得風機處于不穩(wěn)定工況狀態(tài)。

第二，風機亦或是制粉系統(tǒng)發(fā)生故障，具體表現(xiàn)在擋板關閉、磨煤機風門聯(lián)關或者是磨煤機跳閘等。在風量瞬間下降的情況下，系統(tǒng)的阻力也會提高，導致風機壓力上升且風量下降。這樣一來，風機就會進入到不穩(wěn)定的區(qū)域，引發(fā)嚴重的失速問題。

三、大型火電廠投入脫銷系統(tǒng)后軸流風機失速解決對策

（一）預防風機失速對策

第一，將磨煤熱風門的開度作為參考，對一次風母管的壓力進行控制，保證一次風機處于大風量低壓頭的工況之下。如果高負荷一次風機的出口壓力大于13千帕亦或是一次風機的擋板開度超過80%的情況下，需要對一次風壓的負偏置進行調整，以保證一次風機的處理下降。

第二，如果是漲負荷的狀態(tài)，要對一次風機電流的變化進行監(jiān)視，特別是針對兩風機處理失衡的情況要及時采取調平的措施，以保證出力相同。與此同時，要對一次風機對油壓力變化的控制效果進行監(jiān)視，一旦壓力增加就代表動葉出現(xiàn)了卡澀的情況，要對機組負荷進行限制，以達到風機出力下降的目標。

（二）空預器堵灰對策

導致風機處于失速狀態(tài)的另一原因就是空預器，所以在火電廠投入脫銷系統(tǒng)以后，針對空預器堵灰的問題要合理地采取相應的措施，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

首先，空預器進口冷風溫度的有效提高。將一、二次風暖風器供汽門的開度加大，以保證供氣壓力的提高，保證空預器一、二次的冷風溫度得以增加。在冬季期間，鍋爐暖風器的及早投入使用能夠保證空預器的冷端溫度不斷提升。

其次，對機組噴氨量的有效控制。因鍋爐的風道相對較大，所以氮氧化物的分布與噴氨并不均勻，致使煙氣當中所含氨氣量過多。通過對機組脫硝系統(tǒng)內各個測點位置的優(yōu)化，能夠保證測量更加準確與有效。對出口的氮氧化物進行控制，在達標的基礎上，保證氨的逃逸量不超過3 ，盡量降低副反應，使得硫氫氨生成量減少，在降低空預器堵灰的基礎上減少液氮實際消耗量。

結束語：

綜上所述，在大型火電廠中投入脫銷系統(tǒng)以后，很容易引發(fā)軸流風機失速的故障問題。在這種情況下，在環(huán)保的基礎上盡量降低機組的噴氨量，減少硫酸氫氨生成量，將鍋爐的一、二次風暖風器供汽門全部打開，對停爐的時間予以充分利用沖洗空預器，將在線水沖洗設備加裝在鍋爐中，能夠有效地解決空預器的堵灰問題，而且風機電流明顯降低，在確保設備運行安全正常的基礎上，火電廠的用電量也顯著節(jié)省。由此可見，在脫銷系統(tǒng)應用于大型火電廠以后，有必要深入探究軸流風機的失速原因，基于此采取解決的對策，以保證火電廠的正常運行。

參考文獻：

[1]邵寶坤.某大型火電廠投入脫硝系統(tǒng)后軸流風機失速原因及對策[J].中文信息，2016（10）：266-267.

[2]馬瑞.脫硝噴氨自動控制在大型火電廠中應用案例分析[C].2016燃煤電廠超低排放形勢下SCR（SNCR）脫硝系統(tǒng)運行管理及氨逃逸與空預器堵塞技術交流研討會論文集.2016：339-344.