火電廠雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)失速分析

摘要：根據(jù)國家節(jié)能減排要求，燃煤發(fā)電機(jī)組需進(jìn)行超低排放改造，改造后煙道阻力增加。機(jī)組長期運(yùn)行后，煙道阻力持續(xù)上升，將面臨引風(fēng)機(jī)失速問題。現(xiàn)通過對(duì)引風(fēng)機(jī)失速實(shí)例進(jìn)行分析，找出了導(dǎo)致風(fēng)機(jī)失速的原因并采取了相應(yīng)的處理措施，處理后引風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，機(jī)組運(yùn)行恢復(fù)正常。

關(guān)鍵詞：火電廠;雙級(jí);動(dòng)葉可調(diào);軸流風(fēng)機(jī);失速

0 引言

根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會(huì)、環(huán)境保護(hù)部、國家能源局印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》和《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》文件要求，現(xiàn)役300 MW及以上燃煤發(fā)電機(jī)組改造后的污染物排放質(zhì)量濃度限值如下：在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放質(zhì)量濃度分別不高于10 mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3。為全面落實(shí)國家環(huán)保工作要求，燃煤發(fā)電機(jī)組都需進(jìn)行超低排放改造和節(jié)能管理。

火電機(jī)組超低排放改造后煙道阻力增加，機(jī)組運(yùn)行后若煙道阻力持續(xù)增加、引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異常或引風(fēng)機(jī)出力余量不足等，將面臨引風(fēng)機(jī)失速問題。本文通過對(duì)鍋爐煙道阻力大、引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉偏移等原因?qū)е碌囊L(fēng)機(jī)失速事件進(jìn)行分析，采取相應(yīng)處理措施，解決了引風(fēng)機(jī)失速問題。

1 鍋爐及引風(fēng)機(jī)概況

廣東能源茂名熱電廠有限公司#6機(jī)組為330 MW容量機(jī)組，鍋爐型號(hào)為DG1025/18.2-Ⅱ4，鍋爐型式為亞臨界參數(shù)、四角切圓燃燒、自然循環(huán)汽包爐，一次中間再熱，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣，全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)。引風(fēng)機(jī)為上海鼓風(fēng)機(jī)廠有限公司生產(chǎn)的SAF25-17-2型鼓風(fēng)機(jī)，葉片調(diào)節(jié)范圍-40°～10°，葉輪級(jí)數(shù)為2級(jí)，葉型為16DA16，引風(fēng)機(jī)性能參數(shù)如表1所示。

2 引風(fēng)機(jī)失速經(jīng)過

2020-10-04T19：28：01，#6機(jī)組負(fù)荷285 MW，A引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度100%，電流325 A;B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度98%，電流由307 A急降至173 A。#6爐負(fù)壓急劇上升，19：28：06，#6爐“發(fā)爐膛負(fù)壓高”報(bào)警，值班員迅速急停F磨，并減小A、B送風(fēng)機(jī)出力。19：28：22，#6爐爐膛負(fù)壓達(dá)1 929 Pa，觸發(fā)“爐膛負(fù)壓高高”保護(hù)，鍋爐MFT，汽機(jī)跳閘，發(fā)電機(jī)程跳逆功率跳閘，#6機(jī)組緊急停機(jī)處理。

3 原因分析

3.1? ? 軸流風(fēng)機(jī)發(fā)生失速現(xiàn)象的機(jī)理

根據(jù)軸流風(fēng)機(jī)的工作原理可知，當(dāng)氣流與葉片進(jìn)口形成正沖角，且此正沖角達(dá)到某一臨界值時(shí)，葉片背面流動(dòng)工況開始惡化，正沖角超過臨界值時(shí)，邊界層受到破壞，在葉片背面尾端出現(xiàn)渦流區(qū)，即所謂“失速”現(xiàn)象。正沖角遠(yuǎn)大于臨界值時(shí)，失速現(xiàn)象更嚴(yán)重。

3.2? ? #6機(jī)組引風(fēng)機(jī)性能及煙道阻力變化情況

2017年12月，#6機(jī)組大修后與近期B引風(fēng)機(jī)運(yùn)行性能參數(shù)對(duì)比情況如表2所示。2017年底大修后兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)電流接近，目前高負(fù)荷下兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)電流偏差較大。2020年10月4日失速前5 min，A引風(fēng)機(jī)電流320 A，B引風(fēng)機(jī)電流307 A;失速前A引風(fēng)機(jī)電流325 A，B引風(fēng)機(jī)電流由299 A急降至173 A。由此可知，除了煙道阻力增加外，B引風(fēng)機(jī)本身可能出現(xiàn)異常情況，使得B引風(fēng)機(jī)容易發(fā)生失速現(xiàn)象。

250 MW負(fù)荷時(shí)，B引風(fēng)機(jī)全壓升由大修后的6 489 Pa上升到正常工況下的8 431 Pa，煙道阻力上升了將近2 000 Pa。正常工況300 MW負(fù)荷下B引風(fēng)機(jī)全壓升也比大修后330 MW負(fù)荷時(shí)高了1 000 Pa左右。

各工況下煙道阻力分布情況如表3所示，由表3可以看出，#6機(jī)組逐漸增大的煙道阻力中，電袋除塵器的阻力增加尤其明顯，250 MW負(fù)荷下較大修前增加了2 300 Pa左右。

3.3? ? 煤質(zhì)情況

根據(jù)煤質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告，近期入爐煤灰分22.55%、全硫1.11%，煤質(zhì)灰分和硫分較大，灰分較大會(huì)增加電袋系統(tǒng)運(yùn)行阻力，硫分較大會(huì)增加脫硫系統(tǒng)運(yùn)行阻力，從而造成目前整個(gè)煙氣系統(tǒng)阻力的增加。

3.4? ? 風(fēng)機(jī)檢查情況

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)B引風(fēng)機(jī)一級(jí)動(dòng)葉有1塊動(dòng)葉開度與其余動(dòng)葉明顯不一致（圖1），另外5塊葉片存在輕微偏移現(xiàn)象。

3.5? ? #6機(jī)組電袋除塵器布袋檢查情況

電袋除塵器冷卻后，拆出布袋進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)布袋粘結(jié)嚴(yán)重（圖2），通過噴吹已無法恢復(fù)性能。

3.6? ? #6機(jī)組B引風(fēng)機(jī)失速原因

引風(fēng)機(jī)失速主要有兩種原因：一是風(fēng)機(jī)本身故障問題，包括動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)故障、導(dǎo)葉故障等;二是煙道系統(tǒng)阻力過大，包括脫硝系統(tǒng)、空預(yù)器系統(tǒng)、電袋系統(tǒng)、MGGH系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)的阻力增大等。

根據(jù)本次失速前后相關(guān)參數(shù)，可以判斷此次B引風(fēng)機(jī)失速是煙道阻力大，疊加引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉偏移引起風(fēng)機(jī)出力下降造成的。分析如下：

（1）對(duì)比B引風(fēng)機(jī)失速前后煙道阻力相關(guān)參數(shù)（表2、表3）及引風(fēng)機(jī)性能曲線（圖3）可知：剛大修完時(shí)250 MW穩(wěn)定安全區(qū)為10 300 Nm/kg（即8 755 Pa）以下;330 MW時(shí)引風(fēng)機(jī)全壓升為8 400 Pa左右，此時(shí)因?yàn)槊悍N及煙道阻力較小，風(fēng)機(jī)出力大約218.4 m3/s（修正至性能曲線體積流量，介質(zhì)密度0.85 kg/m3），此時(shí)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行在穩(wěn)定區(qū)以內(nèi)，11 300 Nm/kg（即9 605 Pa）以下是安全區(qū);在250 MW和330 MW負(fù)荷時(shí)，大修后的B引風(fēng)機(jī)全壓升分別為6 450 Pa和8 400 Pa左右，如圖3中A點(diǎn)（250 MW工況點(diǎn)）和B點(diǎn)（330 MW工況點(diǎn)）所示，離失速臨界壓力仍有很大余量。

（2）2020年10月4日，B引風(fēng)機(jī)失速前電袋除塵器阻力約3 900 Pa，B引風(fēng)機(jī)失速前風(fēng)量為181.7 m3/s（經(jīng)風(fēng)量測點(diǎn)和電流修正至性能曲線體積流量，介質(zhì)密度0.85 kg/m3），風(fēng)機(jī)全壓升在8 719 Pa左右，如圖3中C點(diǎn)（失速工況點(diǎn)）所示，此時(shí)失速臨界壓力約為10 900 Nm/kg（即9 265 Pa），離風(fēng)機(jī)臨界失速壓力還有500 Pa左右的余量（此時(shí)風(fēng)機(jī)的失速裕度為1.45，大于1.3的安全系數(shù)）。但如果此時(shí)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉出現(xiàn)故障導(dǎo)致出力不足，使引風(fēng)機(jī)流量突然減少至臨界流量以下，也會(huì)導(dǎo)致B引風(fēng)機(jī)失速。

4 采取的措施及處理情況

（1）對(duì)B引風(fēng)機(jī)存在偏移現(xiàn)象的葉片進(jìn)行校正。機(jī)組啟動(dòng)后，320 MW負(fù)荷時(shí)A引風(fēng)機(jī)開度92%，電流320 A，B引風(fēng)機(jī)開度91%，電流317 A，B引風(fēng)機(jī)出力與A引風(fēng)機(jī)接近，風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常。

（2）采購新布袋，對(duì)舊布袋進(jìn)行更換。機(jī)組啟動(dòng)后布袋差壓也在正常范圍，320 MW負(fù)荷時(shí)，電袋除塵器差壓在1 500 Pa左右，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。

5 結(jié)語

軸流風(fēng)機(jī)失速的原因主要包括風(fēng)機(jī)本身故障、煙道阻力過大等因素。本文通過對(duì)#6機(jī)組引風(fēng)機(jī)失速實(shí)例進(jìn)行分析，根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)及廠家提供的風(fēng)機(jī)性能曲線圖，查找出了導(dǎo)致風(fēng)機(jī)失速的原因并采取了相應(yīng)的處理措施消除了故障。經(jīng)處理后，#6機(jī)組引風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，煙道阻力降低，機(jī)組運(yùn)行恢復(fù)正常。

[參考文獻(xiàn)]

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收稿日期：2020-12-24

作者簡介：張?jiān)瀑F（1982—），男，云南瀘西人，熱能動(dòng)力工程師，主要從事電廠運(yùn)行管理工作。