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0  引言

    在我國(guó)一些火力發(fā)電廠(chǎng)中鍋爐引風(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，為此運(yùn)行中需經(jīng)常進(jìn)行風(fēng)機(jī)停運(yùn)清灰，不但限制和影響機(jī)組出力，有時(shí)甚至因風(fēng)機(jī)頻繁振動(dòng)超標(biāo)而釀成事故。造成引風(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)的因素較多，通常與風(fēng)機(jī)類(lèi)型、風(fēng)機(jī)前在裝除塵器型式、煤種及運(yùn)行方式等有直接關(guān)系。近年來(lái)我公司一期3臺(tái)機(jī)組引風(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)問(wèn)題相對(duì)突出，年停運(yùn)清灰均在20次以上。為此公司在保持原有設(shè)備現(xiàn)狀和運(yùn)行方式的前提下，通過(guò)應(yīng)用噴嘴氣流吹掃技術(shù)，對(duì)一期機(jī)組引風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，改造后有效緩解了風(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)問(wèn)題。

1  設(shè)備概況

我公司現(xiàn)有6臺(tái)200MW發(fā)電機(jī)組，分一二期工程各3臺(tái)。其中一期工程3臺(tái)機(jī)組配套鍋爐為哈爾濱鍋爐廠(chǎng)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(shí)采用Φ5100文丘里水膜式除塵器。鍋爐配用沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司制造的Y4-73№31（29.5）D 型離心式引風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)進(jìn)口裝有調(diào)節(jié)風(fēng)量的進(jìn)口擋板，擋板與葉輪間裝有導(dǎo)流裝置。自機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)引風(fēng)機(jī)葉片積灰振動(dòng)問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，引風(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)問(wèn)題已成為制約公司安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的重要隱患之一。近年來(lái)一期機(jī)組引風(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)相對(duì)頻繁，據(jù)統(tǒng)計(jì)2006年前3個(gè)月僅一期2#爐因引風(fēng)機(jī)停運(yùn)清灰就達(dá)20次,影響發(fā)電量約為76.73萬(wàn)kW·h，給公司造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

2  引風(fēng)機(jī)葉片積灰振動(dòng)的影響因素

2.1  引風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式

通常風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)葉片非工作面由于氣體渦流、葉片表面粗糙、塵粒的布朗運(yùn)動(dòng)等原因易造成粉塵沉積，而試驗(yàn)表明：風(fēng)機(jī)葉片型線(xiàn)對(duì)其積灰程度有一定影響。我公司一期3臺(tái)機(jī)組在裝引風(fēng)機(jī)為單吸入離心式風(fēng)機(jī)，其葉片為后向機(jī)翼型空心葉片；二期機(jī)組引風(fēng)機(jī)為雙吸入離心式風(fēng)機(jī)，葉片為前向平板式結(jié)構(gòu)。實(shí)際運(yùn)行中一期機(jī)翼型葉片風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式相對(duì)二期容易發(fā)生粉塵沉積振動(dòng)。而對(duì)于同類(lèi)型不同葉輪直徑的風(fēng)機(jī)，大直徑葉輪發(fā)生積灰更易失衡產(chǎn)生振動(dòng)，如我公司一期1#、2#機(jī)大直徑葉輪引風(fēng)機(jī)與同類(lèi)型的3#機(jī)小直徑葉輪風(fēng)機(jī)相比，在同等煤種和運(yùn)行工況下，發(fā)生積灰振動(dòng)相對(duì)更為頻繁。

另外，對(duì)于機(jī)翼型空心葉片風(fēng)機(jī)，運(yùn)行中一旦葉片磨穿會(huì)造成灰粒進(jìn)入葉片空腔內(nèi)，在短時(shí)間內(nèi)破壞風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡產(chǎn)生振動(dòng)。如果這種情況發(fā)生即使葉片上無(wú)積灰，風(fēng)機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象也仍然無(wú)法消除。

2.2  風(fēng)機(jī)前除塵器結(jié)構(gòu)型式

粉塵在風(fēng)機(jī)葉片非工作面的沉積數(shù)量和粘附強(qiáng)度，與風(fēng)機(jī)前所采用的除塵器形式和除塵效率有密切關(guān)系。采用干式除塵器葉片上一般會(huì)粘附些強(qiáng)度較低的松散積灰，而采用濕式除塵器風(fēng)機(jī)葉片非工作面上會(huì)粘附些水泥狀堅(jiān)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(huì)大大降低風(fēng)機(jī)葉片的積灰程度。

我公司一期機(jī)組在裝除塵器為文丘里水膜除塵器，這類(lèi)濕式除塵器會(huì)造成風(fēng)機(jī)進(jìn)口煙氣存在較嚴(yán)重的帶水問(wèn)題。因?yàn)樗こ龎m器在其工作過(guò)程中,一部分微小水滴會(huì)同粉塵一起被煙氣帶入風(fēng)機(jī)中，同時(shí)如果環(huán)境氣溫較低時(shí)，隨煙氣進(jìn)入吸風(fēng)機(jī)的水蒸汽也會(huì)發(fā)生凝結(jié)與粉塵混合形成灰漿附著在葉片上,這些灰漿大多粘結(jié)在風(fēng)機(jī)葉片非工作面及葉輪前、后盤(pán)上,風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中灰漿所含水份會(huì)逐漸蒸發(fā),而形成比較堅(jiān)硬的灰殼并逐漸沉積增厚。當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片上的積灰達(dá)到一定質(zhì)量時(shí)，部分灰塊在自重和旋轉(zhuǎn)離心力共同作用下脫落時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子平衡即被破壞產(chǎn)生振動(dòng)^[1]。當(dāng)運(yùn)行中除塵水量過(guò)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(huì)加劇水膜除塵器內(nèi)煙氣帶水量。

另外，我公司一期機(jī)組在裝的文丘里水膜除塵器設(shè)計(jì)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(jìn)一步降低了除塵器除塵效率，運(yùn)行中相當(dāng)一部分飛灰經(jīng)引風(fēng)機(jī)后從煙囪排放，除塵器除塵效率低，一方面增加了風(fēng)機(jī)葉片非工作面積灰程度，同時(shí)也會(huì)加劇風(fēng)機(jī)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(huì)對(duì)引風(fēng)機(jī)葉片積灰程度帶來(lái)一定影響。近年來(lái)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(dá)到同等出力時(shí)，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(duì)鍋爐燃燒及受熱面積造成影響外，還會(huì)導(dǎo)致制粉系統(tǒng)（如磨煤機(jī)、引風(fēng)機(jī)等）及除塵設(shè)備出力不足、電耗增加、磨損加劇、煙道積灰等。從近年每次機(jī)組大小修檢查發(fā)現(xiàn)，除塵器內(nèi)及其出進(jìn)口煙道均存在大量的積灰，說(shuō)明由于煙氣中飛灰含量的大幅度增加，原設(shè)計(jì)水膜除塵器除塵效率下降、風(fēng)機(jī)出力不足。

煙氣系統(tǒng)流通阻力的增加也是造成風(fēng)機(jī)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(cè)流通阻力增加，會(huì)帶來(lái)煙速降低、飛灰濃度升高、積灰煙道出口煙溫下降等問(wèn)題。另外一些新增設(shè)備對(duì)煙氣流通阻力存在影響，如我公司2#爐后增設(shè)的管式空氣預(yù)熱器相對(duì)同類(lèi)型的1#、3#機(jī)組，對(duì)煙氣阻力的影響也是客觀(guān)存在的。

2.4  運(yùn)行方式

合理調(diào)整和控制除塵器的除塵水量，是防止引風(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)的主要手段之一。在運(yùn)行中既要控制和減少風(fēng)機(jī)進(jìn)口煙氣帶水量，更要兼顧除塵器除塵效果。原則上保證風(fēng)機(jī)不發(fā)生積灰振動(dòng)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(fēng)機(jī)進(jìn)口煙氣溫度, 減少鍋爐尾部煙道漏風(fēng)，使煙溫高于水蒸汽的露點(diǎn),也是防止風(fēng)機(jī)葉片積灰的重要手段。

我公司鍋爐在裝引風(fēng)機(jī)有高、低速兩個(gè)擋位，通常運(yùn)行時(shí)一臺(tái)高速運(yùn)行，另一臺(tái)低速運(yùn)行，原則上兩臺(tái)風(fēng)機(jī)應(yīng)定期高、低速切換運(yùn)行。因?yàn)轱L(fēng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)進(jìn)口速度發(fā)生偏離與葉輪通道的進(jìn)口安裝角產(chǎn)生一個(gè)差角，葉片非工作面上會(huì)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(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間低速運(yùn)行，還會(huì)帶來(lái)煙道積灰不均衡現(xiàn)象。

另外，加強(qiáng)除塵設(shè)備的巡檢和維護(hù)，及時(shí)有效地消除除塵設(shè)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(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)的有效手段。

3  解決引風(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)的途徑

針對(duì)上述引風(fēng)機(jī)葉片積灰振動(dòng)的各類(lèi)影響因素，為了解決引風(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)問(wèn)題，可以采取除塵器、引風(fēng)機(jī)改型，以及提高燃煤質(zhì)量、加強(qiáng)運(yùn)行控制等手段。其中提高除塵器的除塵效率,減少粉塵進(jìn)入引風(fēng)機(jī)的機(jī)會(huì),可以從根本上解決積灰振動(dòng)問(wèn)題。例如采用電除塵等高效型除塵器的引風(fēng)機(jī)，只要除塵器運(yùn)行正常,就不會(huì)或很少發(fā)生風(fēng)機(jī)積灰問(wèn)題（如我公司5#機(jī)組）。但是受資金、工程量等客觀(guān)條件限制,全部改變除塵器的型式，對(duì)于一些企業(yè)短期內(nèi)是難以實(shí)現(xiàn)的；同樣風(fēng)機(jī)改型的資金、工程量也是相當(dāng)大的，而且效果也并非理想。另外，受外部煤炭市場(chǎng)形勢(shì)的制約以及成本合算，燃煤現(xiàn)狀也不會(huì)有大的改觀(guān)；而現(xiàn)有除塵器及風(fēng)機(jī)運(yùn)行調(diào)整手段有限。

面對(duì)設(shè)備改型解決風(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)存在的實(shí)際困難，能不能在允許一定量的粉塵及水分進(jìn)入引風(fēng)機(jī)的條件下,采取一些簡(jiǎn)便措施防止飛灰在轉(zhuǎn)子上沉積,從而減緩或避免引風(fēng)機(jī)振動(dòng)。根據(jù)機(jī)翼型葉片風(fēng)機(jī)積灰主要發(fā)生在非工作面這一特點(diǎn)，過(guò)去一些專(zhuān)家和科研院所在這方面曾進(jìn)行過(guò)多次實(shí)踐和改進(jìn)，據(jù)了解東北電院設(shè)計(jì)的一種噴嘴氣流連續(xù)吹掃裝置，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用效果較好。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安裝方便,對(duì)引風(fēng)機(jī)改動(dòng)量極小，通過(guò)與院方專(zhuān)家探討，認(rèn)為在保持原有設(shè)備現(xiàn)狀和運(yùn)行方式的前提下，采用這種氣流吹掃技術(shù)，解決我公司一期機(jī)組引風(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)問(wèn)題是經(jīng)濟(jì)可行的。

4  氣流吹掃裝置在我公司引風(fēng)機(jī)上的具體應(yīng)用

我公司于2004年首先在1#機(jī)組兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)上安裝試驗(yàn)了吹掃裝置，2006年4月及11月又先后在2#、3#機(jī)組引風(fēng)機(jī)上進(jìn)行安裝和改進(jìn)。吹掃裝置的原理是改變風(fēng)機(jī)葉片非工作面上渦流區(qū)的流場(chǎng),通過(guò)高速氣流的動(dòng)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(fēng)機(jī)葉片近非工作面處，利用引風(fēng)機(jī)本身的壓頭將一部分空氣（或煙氣）吸入噴嘴組進(jìn)口,并以較高的速度連續(xù)噴射到葉片非工作面,葉輪每轉(zhuǎn)一周,葉片被依次吹掃一遍,通過(guò)氣流連續(xù)吹掃達(dá)到防止粉塵沉積的效果^[1]。

我公司風(fēng)機(jī)吹掃裝置是采用風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子兩側(cè)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(fēng)機(jī)的出力和吹掃效果,過(guò)大則風(fēng)機(jī)出力下降且風(fēng)機(jī)電機(jī)電流增大,過(guò)小則吹掃效果欠佳,院方根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)選取噴嘴尺寸及流量。其中一組裝有內(nèi)徑φ50mm噴嘴8個(gè)，進(jìn)風(fēng)母管直徑為φ159mm；另一組裝有內(nèi)徑φ25mm噴嘴12個(gè)，進(jìn)風(fēng)母管直徑為φ133mm?？紤]風(fēng)機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)相對(duì)速度的影響,安裝噴嘴時(shí)其中心線(xiàn)與葉片最高點(diǎn)垂直并偏向葉片尾端5°～10°角；為保證動(dòng)靜間隙及吹掃效果，噴嘴端部距葉片最近點(diǎn)設(shè)定為15mm。

采用這種吸取風(fēng)機(jī)外空氣吹掃形式的吹掃裝置,當(dāng)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)有積灰時(shí)（表現(xiàn)為軸瓦振動(dòng)值增加），可以在噴嘴組母管進(jìn)口加入適量細(xì)砂, 人為造成一種磨損的狀態(tài),通過(guò)高速細(xì)砂撞擊葉片上的積灰,以達(dá)到清灰、防振的目的^[1]。加入細(xì)砂最好在風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行狀態(tài)下均勻連續(xù)進(jìn)行，但如果連續(xù)加砂無(wú)效時(shí)，應(yīng)及時(shí)停運(yùn)進(jìn)行人工清灰。

5  應(yīng)用效果及存在問(wèn)題

我公司1#機(jī)組兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)在2004年安裝吹掃裝置，安裝后2005年發(fā)生3次積灰振動(dòng)，2006年發(fā)生2次積灰振動(dòng)，2007年上半年未發(fā)生積灰振動(dòng)； 2#、3#爐兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)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(tái)機(jī)組引風(fēng)機(jī)運(yùn)行中，尚未發(fā)生過(guò)積灰振動(dòng)停運(yùn)清灰。從安裝前后相比3臺(tái)機(jī)組每年可減少引風(fēng)機(jī)停運(yùn)清灰近20余次，節(jié)約燃油40余噸，避免少發(fā)電近80萬(wàn)kW·h。

從使用后機(jī)組停運(yùn)時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)檢查情況，葉片非工作面仍有積灰，但積灰量相對(duì)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(fēng)機(jī)電流略有上升，但對(duì)引風(fēng)機(jī)性能無(wú)影響。由于吹掃裝置進(jìn)風(fēng)口在風(fēng)機(jī)室內(nèi)，存在因負(fù)壓氣流所產(chǎn)生的低頻噪聲，為降低噪聲可在吹掃裝置進(jìn)風(fēng)母管入口端部管壁開(kāi)設(shè)消聲孔。另外，由于吹掃裝置處于風(fēng)機(jī)煙塵通風(fēng)區(qū)域，粉塵氣流對(duì)吹掃裝置存在一定量的磨損，應(yīng)定期檢查做好防磨處理。

6  結(jié)論

通過(guò)應(yīng)用噴嘴吹掃技術(shù)，解決引風(fēng)機(jī)葉片積灰振動(dòng)問(wèn)題，效果明顯、經(jīng)濟(jì)效益可觀(guān)。該方法設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便實(shí)用、投資費(fèi)用小,也可為解決其它濕式除塵方式機(jī)組引風(fēng)機(jī)積灰問(wèn)題所借鑒。