引風機積灰振動影響因素及吹灰裝置應用

信息來源：發(fā)布時間：2020-08-11閱讀：332

0 引言

在我國一些火力發(fā)電廠中鍋爐引風機積灰振動問題時有發(fā)生，為此運行中需經(jīng)常進行風機停運清灰，不但限制和影響機組出力，有時甚至因風機頻繁振動超標而釀成事故。造成引風機積灰振動的因素較多，通常與風機類型、風機前在裝除塵器型式、煤種及運行方式等有直接關系。近年來我公司一期3臺機組引風機積灰振動問題相對突出，年停運清灰均在20次以上。為此公司在保持原有設備現(xiàn)狀和運行方式的前提下，通過應用噴嘴氣流吹掃技術，對一期機組引風機進行技術改造，改造后有效緩解了風機積灰振動問題。

1 設備概況

我公司現(xiàn)有6臺200MW發(fā)電機組，分一二期工程各3臺。其中一期工程3臺機組配套鍋爐為哈爾濱鍋爐廠制造生產(chǎn)的HG-670/140-7型超高壓中間再熱自然循環(huán)燃煤鍋爐，同時采用Φ5100文丘里水膜式除塵器。鍋爐配用沈陽鼓風機（集團）有限公司制造的Y4-73№31（29.5）D 型離心式引風機，風機進口裝有調(diào)節(jié)風量的進口擋板，擋板與葉輪間裝有導流裝置。自機組投產(chǎn)以來引風機葉片積灰振動問題時有發(fā)生，引風機積灰振動問題已成為制約公司安全經(jīng)濟生產(chǎn)的重要隱患之一。近年來一期機組引風機積灰振動相對頻繁，據(jù)統(tǒng)計2006年前3個月僅一期2#爐因引風機停運清灰就達20次,影響發(fā)電量約為76.73萬kW·h，給公司造成較大的經(jīng)濟損失。

2 引風機葉片積灰振動的影響因素

2.1 引風機結構型式

通常風機在運行時葉片非工作面由于氣體渦流、葉片表面粗糙、塵粒的布朗運動等原因易造成粉塵沉積，而試驗表明：風機葉片型線對其積灰程度有一定影響。我公司一期3臺機組在裝引風機為單吸入離心式風機，其葉片為后向機翼型空心葉片；二期機組引風機為雙吸入離心式風機，葉片為前向平板式結構。實際運行中一期機翼型葉片風機結構型式相對二期容易發(fā)生粉塵沉積振動。而對于同類型不同葉輪直徑的風機，大直徑葉輪發(fā)生積灰更易失衡產(chǎn)生振動，如我公司一期1#、2#機大直徑葉輪引風機與同類型的3#機小直徑葉輪風機相比，在同等煤種和運行工況下，發(fā)生積灰振動相對更為頻繁。

另外，對于機翼型空心葉片風機，運行中一旦葉片磨穿會造成灰粒進入葉片空腔內(nèi)，在短時間內(nèi)破壞風機轉子的動平衡產(chǎn)生振動。如果這種情況發(fā)生即使葉片上無積灰，風機振動現(xiàn)象也仍然無法消除。

2.2 風機前除塵器結構型式

粉塵在風機葉片非工作面的沉積數(shù)量和粘附強度，與風機前所采用的除塵器形式和除塵效率有密切關系。采用干式除塵器葉片上一般會粘附些強度較低的松散積灰，而采用濕式除塵器風機葉片非工作面上會粘附些水泥狀堅硬積灰；采用高效率的除塵器（如電除塵器、布袋式除塵器等）會大大降低風機葉片的積灰程度。

我公司一期機組在裝除塵器為文丘里水膜除塵器，這類濕式除塵器會造成風機進口煙氣存在較嚴重的帶水問題。因為水膜除塵器在其工作過程中,一部分微小水滴會同粉塵一起被煙氣帶入風機中，同時如果環(huán)境氣溫較低時，隨煙氣進入吸風機的水蒸汽也會發(fā)生凝結與粉塵混合形成灰漿附著在葉片上,這些灰漿大多粘結在風機葉片非工作面及葉輪前、后盤上,風機運行過程中灰漿所含水份會逐漸蒸發(fā),而形成比較堅硬的灰殼并逐漸沉積增厚。當風機葉片上的積灰達到一定質(zhì)量時，部分灰塊在自重和旋轉離心力共同作用下脫落時,風機轉子平衡即被破壞產(chǎn)生振動^[1]。當運行中除塵水量過大或頻繁發(fā)生除塵器堵塞以及環(huán)境氣溫突變和潮濕季節(jié)，會加劇水膜除塵器內(nèi)煙氣帶水量。

另外，我公司一期機組在裝的文丘里水膜除塵器設計除塵效率僅為85%，投產(chǎn)后又取消了文丘里噴管霧化及掃地噴嘴除塵功能，失去了原有的捕滴除塵作用，進一步降低了除塵器除塵效率，運行中相當一部分飛灰經(jīng)引風機后從煙囪排放，除塵器除塵效率低，一方面增加了風機葉片非工作面積灰程度，同時也會加劇風機葉片工作面的磨損。

2.3 煤質(zhì)下降及煙氣流通阻力增加

煤質(zhì)的變化會對引風機葉片積灰程度帶來一定影響。近年來我公司燃用煤質(zhì)灰分比例較大（30%以上），而且熱值偏低。通常燃用高灰分、低熱值劣質(zhì)煤，鍋爐達到同等出力時，需要燃煤量及產(chǎn)生的灰量必然增加，而現(xiàn)有除塵器除塵效率不高，這樣除了對鍋爐燃燒及受熱面積造成影響外，還會導致制粉系統(tǒng)（如磨煤機、引風機等）及除塵設備出力不足、電耗增加、磨損加劇、煙道積灰等。從近年每次機組大小修檢查發(fā)現(xiàn)，除塵器內(nèi)及其出進口煙道均存在大量的積灰，說明由于煙氣中飛灰含量的大幅度增加，原設計水膜除塵器除塵效率下降、風機出力不足。

煙氣系統(tǒng)流通阻力的增加也是造成風機葉片積灰的重要因素之一。由于煙道及受熱面積灰造成煙氣側流通阻力增加，會帶來煙速降低、飛灰濃度升高、積灰煙道出口煙溫下降等問題。另外一些新增設備對煙氣流通阻力存在影響，如我公司2#爐后增設的管式空氣預熱器相對同類型的1#、3#機組，對煙氣阻力的影響也是客觀存在的。

2.4 運行方式

合理調(diào)整和控制除塵器的除塵水量，是防止引風機積灰振動的主要手段之一。在運行中既要控制和減少風機進口煙氣帶水量，更要兼顧除塵器除塵效果。原則上保證風機不發(fā)生積灰振動的前提下，盡量加大除塵水量，以提高除塵器除塵效率。提高風機進口煙氣溫度, 減少鍋爐尾部煙道漏風，使煙溫高于水蒸汽的露點,也是防止風機葉片積灰的重要手段。

我公司鍋爐在裝引風機有高、低速兩個擋位，通常運行時一臺高速運行，另一臺低速運行，原則上兩臺風機應定期高、低速切換運行。因為風機低負荷運行時，風機進口速度發(fā)生偏離與葉輪通道的進口安裝角產(chǎn)生一個差角，葉片非工作面上會形成流體低速區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)氣流攜帶粉塵的能力下降，粉塵更容易沉積在葉面上，單吸入風機長時間低速運行，還會帶來煙道積灰不均衡現(xiàn)象。

另外，加強除塵設備的巡檢和維護，及時有效地消除除塵設備缺陷，杜絕和減少煙氣通道積灰及除塵器堵灰現(xiàn)象發(fā)生，也是防止引風機積灰振動的有效手段。

3 解決引風機積灰振動的途徑

針對上述引風機葉片積灰振動的各類影響因素，為了解決引風機積灰振動問題，可以采取除塵器、引風機改型，以及提高燃煤質(zhì)量、加強運行控制等手段。其中提高除塵器的除塵效率,減少粉塵進入引風機的機會,可以從根本上解決積灰振動問題。例如采用電除塵等高效型除塵器的引風機，只要除塵器運行正常,就不會或很少發(fā)生風機積灰問題（如我公司5#機組）。但是受資金、工程量等客觀條件限制,全部改變除塵器的型式，對于一些企業(yè)短期內(nèi)是難以實現(xiàn)的；同樣風機改型的資金、工程量也是相當大的，而且效果也并非理想。另外，受外部煤炭市場形勢的制約以及成本合算，燃煤現(xiàn)狀也不會有大的改觀；而現(xiàn)有除塵器及風機運行調(diào)整手段有限。

面對設備改型解決風機積灰振動存在的實際困難，能不能在允許一定量的粉塵及水分進入引風機的條件下,采取一些簡便措施防止飛灰在轉子上沉積,從而減緩或避免引風機振動。根據(jù)機翼型葉片風機積灰主要發(fā)生在非工作面這一特點，過去一些專家和科研院所在這方面曾進行過多次實踐和改進，據(jù)了解東北電院設計的一種噴嘴氣流連續(xù)吹掃裝置，經(jīng)現(xiàn)場試驗應用效果較好。該裝置結構簡單安裝方便,對引風機改動量極小，通過與院方專家探討，認為在保持原有設備現(xiàn)狀和運行方式的前提下，采用這種氣流吹掃技術，解決我公司一期機組引風機積灰振動問題是經(jīng)濟可行的。

4 氣流吹掃裝置在我公司引風機上的具體應用

我公司于2004年首先在1#機組兩臺引風機上安裝試驗了吹掃裝置，2006年4月及11月又先后在2#、3#機組引風機上進行安裝和改進。吹掃裝置的原理是改變風機葉片非工作面上渦流區(qū)的流場,通過高速氣流的動量將剛粘附到葉片上的松軟積灰吹掉。該裝置是將一組或兩組噴嘴安裝在風機葉片近非工作面處，利用引風機本身的壓頭將一部分空氣（或煙氣）吸入噴嘴組進口,并以較高的速度連續(xù)噴射到葉片非工作面,葉輪每轉一周,葉片被依次吹掃一遍,通過氣流連續(xù)吹掃達到防止粉塵沉積的效果^[1]。

我公司風機吹掃裝置是采用風機壓頭吸取室外空氣吹掃方式，每套裝置由兩組漸縮形噴嘴組成，布置在風機轉子兩側下方，兩組噴嘴間與葉輪中心約成80°夾角。噴嘴流量的大小直接影響引風機的出力和吹掃效果,過大則風機出力下降且風機電機電流增大,過小則吹掃效果欠佳,院方根據(jù)風機參數(shù)設計選取噴嘴尺寸及流量。其中一組裝有內(nèi)徑φ50mm噴嘴8個，進風母管直徑為φ159mm；另一組裝有內(nèi)徑φ25mm噴嘴12個，進風母管直徑為φ133mm?？紤]風機葉輪高速旋轉時相對速度的影響,安裝噴嘴時其中心線與葉片最高點垂直并偏向葉片尾端5°～10°角；為保證動靜間隙及吹掃效果，噴嘴端部距葉片最近點設定為15mm。

采用這種吸取風機外空氣吹掃形式的吹掃裝置,當運行中發(fā)現(xiàn)引風機有積灰時（表現(xiàn)為軸瓦振動值增加），可以在噴嘴組母管進口加入適量細砂, 人為造成一種磨損的狀態(tài),通過高速細砂撞擊葉片上的積灰,以達到清灰、防振的目的^[1]。加入細砂最好在風機高速運行狀態(tài)下均勻連續(xù)進行，但如果連續(xù)加砂無效時，應及時停運進行人工清灰。

5 應用效果及存在問題

我公司1#機組兩臺引風機在2004年安裝吹掃裝置，安裝后2005年發(fā)生3次積灰振動，2006年發(fā)生2次積灰振動，2007年上半年未發(fā)生積灰振動； 2#、3#爐兩臺引風機分別在2006年4月和11月安裝了吹掃裝置,截止2007年6月兩臺機組引風機運行中，尚未發(fā)生過積灰振動停運清灰。從安裝前后相比3臺機組每年可減少引風機停運清灰近20余次，節(jié)約燃油40余噸，避免少發(fā)電近80萬kW·h。

從使用后機組停運時對風機檢查情況，葉片非工作面仍有積灰，但積灰量相對安裝噴嘴前大幅度減少（葉片積灰厚度不足10mm）。加裝吹掃裝置后風機電流略有上升，但對引風機性能無影響。由于吹掃裝置進風口在風機室內(nèi)，存在因負壓氣流所產(chǎn)生的低頻噪聲，為降低噪聲可在吹掃裝置進風母管入口端部管壁開設消聲孔。另外，由于吹掃裝置處于風機煙塵通風區(qū)域，粉塵氣流對吹掃裝置存在一定量的磨損，應定期檢查做好防磨處理。

6 結論

通過應用噴嘴吹掃技術，解決引風機葉片積灰振動問題，效果明顯、經(jīng)濟效益可觀。該方法設備結構簡單、方便實用、投資費用小,也可為解決其它濕式除塵方式機組引風機積灰問題所借鑒。