防止鍋爐一次風(fēng)機(jī) “搶風(fēng)” 技術(shù)

信息來源：發(fā)布時(shí)間：2021-03-03閱讀：457

防止鍋爐一次風(fēng)機(jī) “搶風(fēng)” 技術(shù)

摘要：針對我國大型電站鍋爐直吹式制粉系統(tǒng)一次冷風(fēng)機(jī)常出現(xiàn)的“搶風(fēng)”現(xiàn)象，進(jìn)行了較深入的研究分折。所謂的“搶風(fēng)”是指：兩
臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的風(fēng)機(jī)中，流量(電流)相差較大，而在試圖通過風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將流量調(diào)平時(shí)，卻發(fā)生較大流量風(fēng)機(jī)的流量突然減小，而較小流
量風(fēng)機(jī)的流量又迅速增大，始終無法調(diào)節(jié)到較一致的現(xiàn)象。如運(yùn)行時(shí)處理不當(dāng)，輕則造成機(jī)組負(fù)荷降低，重則造成機(jī)組負(fù)荷為零。因此，
如何避免一次風(fēng)機(jī)“搶風(fēng)”，就成為電廠極為關(guān)注和亟待解決的問題。在分析直吹式制粉系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性后指出：兩臺(tái)并
聯(lián)一次風(fēng)機(jī)發(fā)生“搶風(fēng)”現(xiàn)象的主要原因是其中一臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)入了“失速”狀態(tài)。并從一次風(fēng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制兩個(gè)方面提出了防止
一次風(fēng)機(jī)失速的一系列技術(shù)措施和方法。

0 引言
隨著我國火力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增加和節(jié)能減排要求越來越高，一次風(fēng)機(jī)采用雙級動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)成為首選。為提高風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷下的運(yùn)行效率，在選型設(shè)計(jì)時(shí)降低了風(fēng)機(jī)的出力裕量；原采用離心式一次風(fēng)機(jī)的電廠，也紛紛將進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)改為變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)(其中尤以變頻調(diào)節(jié)最多)。但一次風(fēng)機(jī)發(fā)生“搶風(fēng)”的現(xiàn)象也增多起來，嚴(yán)重威脅著發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
所謂的“搶風(fēng)”是指：兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的風(fēng)機(jī)中，流量(電流)相差較大(或一臺(tái)流量突然減小而另一臺(tái)的流量由于自動(dòng)控制原因而迅速增加，甚直造成電機(jī)超電流而跳閘)，運(yùn)行時(shí)試圖用增大較小流量風(fēng)機(jī)開度和減小大流量風(fēng)機(jī)開度的辦法將兩臺(tái)風(fēng)機(jī)流量調(diào)平，但較小流量風(fēng)機(jī)的流量卻突然大幅度增加，而較大流量風(fēng)機(jī)的流量同時(shí)大幅度減小，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的流量始終無法調(diào)到較一致的現(xiàn)象。如運(yùn)行人員處理不當(dāng)，輕則引起跳停部分磨煤機(jī)而降低機(jī)組負(fù)荷，重則造成磨煤機(jī)全停、鍋爐 MFT（總繼料跳閘）動(dòng)作而機(jī)組負(fù)荷為零。因此，如何避免一次風(fēng)機(jī)“搶風(fēng)”就成為電廠尤其是己發(fā)生過“搶風(fēng)”現(xiàn)象的電廠極需防止和解決的問題。
1 兩并聯(lián)一次風(fēng)機(jī)發(fā)生“搶風(fēng)”現(xiàn)象的原因
大型燃煤電站鍋爐的制粉系統(tǒng)，除燃用褐煤外，均采用中速（或雙進(jìn)雙出鋼球）磨煤機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)。該制粉系統(tǒng)通常一臺(tái)鍋爐配有多臺(tái)磨煤機(jī)，但絕大多數(shù)只配兩臺(tái)一次冷風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行供各磨煤機(jī)的通風(fēng)。由于采用該制粉系統(tǒng)的鍋爐一次風(fēng)系統(tǒng)總阻力較大，需一次風(fēng)機(jī)的壓力達(dá) 15kPa 左右，比轉(zhuǎn)速較低，只有采用高壓離心式通風(fēng)機(jī)和雙級動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)才能滿足要求。此兩種風(fēng)機(jī)均在在失速(不穩(wěn)定)區(qū)，且雙級動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)的失速區(qū)還較大。當(dāng)一次風(fēng)機(jī)選型不合理或運(yùn)行操作不當(dāng)造成在某一負(fù)荷下，一次風(fēng)系統(tǒng)所需總風(fēng)量小于所需兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)工作壓力下不失速的流量之和時(shí)，必將造成一臺(tái)風(fēng)機(jī)失速。此時(shí)，如機(jī)組負(fù)荷不降低，制粉系統(tǒng)需要的通風(fēng)總量和阻力也不會(huì)變，則兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)不可能都不失速，如因系統(tǒng)擾動(dòng)使失速風(fēng)機(jī)脫離失速，流量突增，另一臺(tái)不失速風(fēng)機(jī)必將落入失速區(qū)運(yùn)行，流量驟降，即發(fā)生“搶風(fēng)”。大型機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)為自動(dòng)控制，當(dāng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)失速導(dǎo)致其流量和壓力突然降低時(shí)，另一臺(tái)風(fēng)機(jī)在自動(dòng)控制下將增大開度(調(diào)節(jié)葉片角度或轉(zhuǎn)速) ，該風(fēng)機(jī)的流量和壓力迅速增加，如不及時(shí)切換為手動(dòng)操作，甚直可能超過驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定電流而跳停該風(fēng)機(jī)。
由上分析可得出，兩并聯(lián)一次風(fēng)機(jī)發(fā)生“搶風(fēng)”現(xiàn)象的根本原因是其中一臺(tái)風(fēng)機(jī)在失速狀況下運(yùn)行。
2 雙級動(dòng)葉調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)性能特征
圖 3 為某廠雙級動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式一次風(fēng)機(jī)的性能曲線及各設(shè)計(jì)運(yùn)行工況點(diǎn)。由圖可見，該類型風(fēng)機(jī)的壓力特性線在動(dòng)葉角度較大時(shí)較平坦，而在動(dòng)葉角度較小時(shí)則較陡。對于一次風(fēng)機(jī)，往往因考慮煤質(zhì)變差等情況導(dǎo)致其設(shè)計(jì)參數(shù)(TB 工況)的富裕量較大，造成實(shí)際運(yùn)行在動(dòng)葉開度較小區(qū)域。如下圖所示選型結(jié)果，TB 工況下動(dòng)葉角度約為 67.5°，此時(shí)壓力特性較平坦。BMCRR 工況的動(dòng)葉角度在 50°左右，壓力特性線己很陡，THA 和 75%THA 工況的動(dòng)葉角度分別約 46.5°和約 43°，風(fēng)機(jī)壓力特性更陡。裕量較小而流量失速裕量較大。隨著動(dòng)葉角度的減小，壓力特性線變陡，則壓力失速裕量增大而流量失速裕度減小。圖中從 TB 工況點(diǎn)到 THA 工況點(diǎn)的壓力失速裕量由 9.5%增至18.6%，流量失速裕度卻由 14.6%降至 11.5%，流量失速裕量絕對值約由 23.6m3 /s 降至約11.1m3 /s，下降了一倍多。這就是雙級動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)在正壓直次式制粉系統(tǒng)中的獨(dú)特運(yùn)行特性3 一次風(fēng)機(jī)所在直吹式制粉系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)正壓直吹式制粉系統(tǒng)的磨煤機(jī)為多臺(tái)，隨鍋爐負(fù)荷的降低，其調(diào)節(jié)手段除減小各臺(tái)磨煤機(jī)給煤量外，最主要最經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)手段是通過減少投運(yùn)磨煤機(jī)的臺(tái)數(shù)而盡可能維持運(yùn)行磨煤機(jī)的最佳出力。相應(yīng)的一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓力隨機(jī)組負(fù)荷的降低下降較慢，而流量隨投運(yùn)磨煤機(jī)數(shù)量的減少成梯級跳躍下降。這是正壓直吹式制粉系統(tǒng)運(yùn)行的一個(gè)特點(diǎn)。
4 動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式一次風(fēng)機(jī)在啟、停磨和跳磨時(shí)昜失速的機(jī)理
如上節(jié)分析，當(dāng)制粉系統(tǒng)停運(yùn)一臺(tái)磨煤機(jī)，一次風(fēng)機(jī)壓力下降較小，而風(fēng)量下降很大。如從 5 臺(tái)磨運(yùn)行到 4 臺(tái)磨運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量將下降約 1/5，由 4 臺(tái)磨運(yùn)行到 3 臺(tái)磨運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量將下降約 1/4。如此大的風(fēng)量變化往往超過一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度不變時(shí)的失速裕量，使一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)落入失速區(qū)運(yùn)行而發(fā)生搶風(fēng)現(xiàn)象，若控制不好可能進(jìn)一步造成 MFT動(dòng)作而停爐。如前圖中，設(shè)倒數(shù)第二工況點(diǎn)為 100%THA 工況點(diǎn)，5 臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行。此時(shí)一次風(fēng)機(jī)流量約 96.1m3 /s，動(dòng)葉角度約 46.5°，在該角度下的失速流量約 85 m 3 /s，即流量失速裕量約為
11.1m3 /s。若在此運(yùn)行工況下因故跳掉一臺(tái)磨煤機(jī)，則一次風(fēng)機(jī)流量將減少 1/5(19.22 m 3 /s)約為 76.88m3 /s。此流量己低于該動(dòng)葉的失速流量（85 m 3 /s），因此，若跳磨時(shí)立即關(guān)斷了磨煤機(jī)出口門而未能及時(shí)關(guān)小一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度，則該一次風(fēng)機(jī)必定失速。反之在正常由 5臺(tái)磨煤機(jī)減至 4 臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行的操作過程中，如在減小被停磨煤機(jī)通風(fēng)量過程中未及時(shí)關(guān)小一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度，也會(huì)造成一次風(fēng)機(jī)失速。同樣在由 4 臺(tái)磨煤機(jī)過渡到 5 臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行的操作過程中，如過早或過快開大一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度也有可能導(dǎo)致一次風(fēng)機(jī)失速。
5 防止動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式一次風(fēng)機(jī)在啟、停磨和跳磨時(shí)失速的措施
經(jīng)以上分析后提出，為防止動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式一次風(fēng)機(jī)在啟、停磨和跳磨時(shí)失速，需從以下幾個(gè)方面采取措施。
1）在設(shè)計(jì)改造階段的措施
在選型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理確定風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)裕量，特別是流量裕量不可太大，使正常負(fù)荷下的風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)在風(fēng)機(jī)效率較高、動(dòng)葉角度較大、壓力特性線較平坦的區(qū)域。盡可能做到在任何工況下跳一臺(tái)磨煤機(jī)時(shí)不需關(guān)小動(dòng)葉角度而不導(dǎo)致一次風(fēng)機(jī)失速。
2）在調(diào)試階段的措施
由于在選型設(shè)計(jì)階段裕量確定受多種特殊因素（如煤質(zhì)變化）影響，往往偏大；軸流式風(fēng)機(jī)性能的特點(diǎn)之一是各動(dòng)葉角度下的最高效率點(diǎn)均接近失速點(diǎn)，選型設(shè)計(jì)時(shí)考慮到風(fēng)機(jī)能耗水平，失速裕量不可能留得太大；設(shè)計(jì)階段確定的各運(yùn)行工況參數(shù)由于種種原因與機(jī)組投運(yùn)后的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)會(huì)有差異。因此在調(diào)試階段應(yīng)測量出一次風(fēng)機(jī)在各種磨煤機(jī)投運(yùn)臺(tái)數(shù)下的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，以判斷在跳磨時(shí)是否可能失速，并為制定制粉系統(tǒng)運(yùn)行操作規(guī)程提供可靠依據(jù)。
3）運(yùn)行控制措施
防止跳磨時(shí)一次風(fēng)機(jī)失速的措施，建議采用跳磨時(shí)聯(lián)動(dòng)關(guān)小一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度，具體關(guān)小多少需試驗(yàn)確定（一般關(guān)小 5%即可）。
防止在停一臺(tái)磨煤機(jī)過程中一次風(fēng)機(jī)失速的措施是減小被停磨煤機(jī)通風(fēng)量過程中及時(shí)關(guān)小一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度（可維持熱一次風(fēng)母管壓力不變）。防止增投磨煤機(jī)過程中一次風(fēng)機(jī)失速的措施是先調(diào)增開磨煤機(jī)的冷、熱風(fēng)門后緩慢開大一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度，在整個(gè)過程中維持熱一次風(fēng)母管壓力基本不變或平穩(wěn)變化。