来源:技术小组 秦源1955
引言
根据环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局联合发布的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》要求,截止2020年底,全国所有具备改造条件的燃煤电厂必须达到超低排放水平。改造方案主要涉及在锅炉尾部烟道加装脱硫、脱硝、除尘设备或增加烟气换热设备等,然而在一味追求环保超低排放的情况下,忽视了设备阻力、尾部烟道积灰以及炉膛结渣等因素,造成风机设计余量偏小、动叶调节幅度过大,偏离设计工况运行导致风机旋转失速甚至喘振,严重危害风机安全运行。因此在机组新建或改造之后需对风机性能重新进行试验,确保满足机组运行需求。
失速现象
对于轴流风机来讲,失速前后风机运行参数变化有:
- 失速风机的出口风压、流量、电流大幅降低,引起炉膛内燃烧状况剧变;
- 失速风机噪声明显增加。严重时机壳、风道、烟道发生振动,可能导致风机设备、烟风道振动大损坏;
- 在风机投自动的情况下,未失速侧风机电流、流量大幅升高,容易造成电机过载;
- 与风机喘振不同,风机失速后,性能参数降低后不会发生周期性大幅度变化,若失速处理不当,易引发风机喘振,造成设备损坏。
失速原因
风机失速直接原因为风烟系统阻力大于风机所能提供的能量,导致风机在失速区运行;根本原因则较多,故在此列举几种常见原因供大家参考:
- 机组改造过程中加装环保、换热设备造成风机失速裕度降低;
- 炉膛区域燃烧状况不好,导致炉膛挂焦,造成风机出力增大;
- 输灰不畅或负荷波动灰量大等问题造成SCR反应器堵灰;
- 氨逃逸导致空预器堵塞严重;
- 冬季一次、送风机入口滤网结霜,造成风机曲线发生变化,使风机在失速区运行;
滤网结霜风机滤网结霜,气流在进入风机前压力下降或产生预旋,造成节流损失,导致风机性能曲线下降,烟风道管路特性曲线上升,从而风机提前进入失速区。 - 逻辑中风压设定值过高,风机出力过大,造成系统抗干扰能力下降,低负荷运行时,单台磨风量波动导致风压波动,从而引起风机失速;
- 吹灰导致炉膛负压波动较大,导致风机投自动的情况下,风机出力波动,引起并列运行风机抢风,因此在吹灰过程中,需密切关注引风机出力情况;
- 运行人员责任心问题,在加减负荷时对风压监视不到位;
- 设备自身问题(如执行机构卡涩等)。
图1 炉膛结焦
图2 SCR脱硝装置堵灰
图3 氨逃逸导致空预器堵塞
事故预案
- 当发现风机失速时,严密监视另一台风机动叶(或静叶)自动开大,否则手动开大,监视风机电流不超额定,立即解除失速风机自动,手动将失速风机的动叶(静叶)快速关小至失速前对应动叶开度,然后按每次10%开度继续关小,关小失速风机动叶(静叶)过程中严密监视炉膛负压、磨入口风量、运行氧量,风机出、入口压力等,当失速风机风压出现变化时,表明动叶(静叶)开度与风压匹配,可根据实际情况维持当前开度或选择逐渐并列风机;
- 高负荷风机发生失速,应切除炉主控或给水主控,快速降低机组负荷。机组负荷大于90%额定负荷时失速,应立即手动停磨至单台风机允许最大负荷;其他负荷段失速,应根据实际情况决定是否立即停运磨煤机。调整过程中,应防止其它风机失速;
- 引风机失速与一次风机失速处理不同,不能急于在两侧风机动叶(静叶)开度均较大时选择并列风机,应将失速风机动叶(静叶)关小,直至开度与风机出力匹配时再逐渐并列风机,以免发生动叶开度较大时,失速风机出力突然增大造成炉膛负压大幅波动;
- 风机失速时,手动开启风机联络挡板;加强对风机的监视,确认风机自动调整正常,否则解除自动,手动调整;
- 快速降负荷时,应注意给水流量和过、再热汽温的调节,控制煤水比,维持中间点温度正常。
关动叶,降负荷,急停磨,开联络
失速机理
从空气动力学角度分析,当气流经过一定几何形状的孤立翼型时,在一定范围内受到的升力L随着来流冲角α的增大而增大,但当冲α角超过某一数值时,升力急剧下降,这是因为在大冲角下,绕流翼型时,在翼型上表面的流体在后缘点前发生后缘点分离。此时,在翼型后面形成很大的漩涡区,致使风机翼型上下表面的压力差减小,因此升力随之减小。升力减小的点称为失速点。当冲角增大到失速点后,空气动力特性就大为恶化。风机在失速工况下运行时将使风机性能恶化,效率降低,并伴有噪声及振动。