王贺岑;白红涛;许明峰;任利明
【摘 要】针对电厂除尘、脱硫系统改造后,锅炉引风机出现的失速问题,通过现场试验测试锅炉引风机的运行特性参数,并结合引风机的理论性能曲线分析,发现引风机实际运行的工作点接近其理论失速线,工作中出现失速问题:在引风机系统入口端加装KSE(风机性能稳定器)装置,改变其理论失速线的位置,使引风机的实际工作点远离其理论失速线.避免引风机出现失速现象.对锅炉引风机出现的失速问题进行分析探讨,提出引风机改造选型中应注意引风机失速裕度的选取问题,可为今后电厂进行类似方面的改造提供借鉴. 【期刊名称】《中国电力》
【年(卷),期】2010(043)001
【总页数】5页(P51-55)
【关键词】电厂锅炉;引风机;失速裕度;分析;对策
【作 者】王贺岑;白红涛;许明峰;任利明
【作者单位】河南电力试验研究院,河南,郑州,450052;平顶山姚孟发电有限责任公司,河南,平顶山,467031;河南电力试验研究院,河南,郑州,450052;河南电力试验研究院,河南,郑州,450052
【正文语种】中 文
【中图分类】TK223.26
0 引言
我国对节能减排力度的逐步加大，原来的燃煤火力发电机组由于没有配套的脱硫设施，需要进行脱硫改造。现普遍采用了对除尘器进行技术改造，改造后的除尘器型式多为电袋复合除尘器或纯袋式除尘器［1］。设备改造前应进行全面的技术可靠性评估，以防止设备改造后引风机不能安全稳定运行。文中对几个发电企业在不同设备改造中，引起的引风机喘振、失速这一共性问题进行针对性分析，提出必须关注的问题及相应的解决办法。
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1 脱硫设备改造后的失速问题
伸缩杆
几年前投运的老机组考虑到空气预热器的制造加工工艺不能全部达到设计要求，运行后其漏风率经常较设计值大很多，为保证机组在任何工况下出力的需要，引风机选型时考虑的压头余量和风量余量比较大，实际运行后引风机出力只有设计出力的50%～60%，许多电厂为此采用了变频调速节能改造。而在进行脱硫系统改造时，有些电厂充分利用原来引风机的余量，在脱硫系统中不设增压风机，核算系统出力时往往只注意额定工况下出力能否满足需要，忽略了机组变负荷工况运行时引风机容易失速的问题，使机组的安全运行存在潜在风险。
1.1 问题描述
某A燃煤电厂2号机组锅炉系东方锅炉（集团）股份有限公司引进美国福斯特·惠勒能源公司（FWEC）技术设计制造的DG1025/17.4-II14型“W”火焰煤粉锅炉，配300MW汽轮发电机组，单元制运行。锅炉原配2台引风机，型号AN28e6（V19+4°）、转速 740 r/min、全压4828 Pa、电机功率 1800kW，没有进行脱硫系统改造前，引风机能满足机组从低负荷150～300MW额定负荷的调节需要，并且稳定运行没有发生失速问题。2008年进行锅炉烟气系统的脱硫改造，脱硫系统为湿法脱硫、不设增压风机和GGH（再热式烟气-烟气换热器）
、脱硫塔为平流塔，增设脱硫系统后在脱硫岛投入运行情况下引风机运行中出现失速、出力不足的问题。
1.2 原因分析
对引风机在不同锅炉运行工况下进行参数测试（见图1）。图中“#”点表示脱硫系统解裂时风机运行工作点；“*”点表示脱硫系统投入时风机运行工作点。
在脱硫系统解裂状态下，引风机在锅炉不同负荷下的工作点，距离理论失速线较远，其失速裕度见表1［2］，风机工作于安全区域；而在脱硫系统投入的状态下，引风机运行中还需克服脱硫系统增加的阻力，烟气流量基本不变，系统阻力增加，在锅炉不同负荷下的工作点，距理论失速线较近，其失速裕度情况见表2［2］。锅炉燃烧过程中炉膛压力和烟气量的波动，会波及引风机的工作点发生变化，稳定状态很容易遭到破坏，风机工作点靠近理论失速线，风机进入不稳定区运行（图1中虚线圈内淡绿的部分），发生失速现象，均可造成风机转子有关部件的疲劳与损坏，危及风机本身和机组安全。根据文献［3］要求，轴流式风机应有足够的失速裕度，失速裕度可用失速安全系数k来表示，k由设计工况点和该开度下的失速工况点的风量、风压按下式求出，在选型设计时，宜选取k大于1.3。
图1 A电厂锅炉不同运行工况下引风机运行特性Fig.1 System characteristic curve of IDF（引风机）in difference load in Apower plant
表1 脱硫系统解裂时机组不同负荷下引风机的运行特性参数Tab.1 System characteristic parameters of IDF in different load under the FGD system open-loop operation
石墨转子式中：p为设计工况点的风压，Pa；q为设计工况点的风量，m3/s；pk为失速工况点的风压，Pa；qk为失速工况点的风量，m3/s。
脱硫系统解裂时，各工作点测试表明，机组额定负荷运行引风机对应的失速裕度2.97，机组运行在240MW负荷及以下，对应静叶开度在小于45°的运行区不发生失速现象，锅炉引风机运行不会发生失速现象，运行安全。脱硫系统投入运行时，各工作点测试表明，机组额定负荷运行引风机对应的失速裕度系数1.42，符合文献［3］之失速裕度系数k大于1.3的选型要求，当机组负荷在240MW左右运行，对应的失速裕度1.18，不符合文献［3］之失速裕度系数k大于1.3选型要求，运行中烟风的波动导致烟气量和系统阻力发生波动，引风机运行工作点接近或越过理论失速线，引风机发生失速现象，电机电流发生波动；在机组210MW负荷以下，对应静叶开度在小于45°的运行区没有发生失速现象。机组负荷在150
～300MW，引风机电机运行电流和发生失速时的电流情况如图2所示。
表2 脱硫系统投入运行时机组不同负荷下引风机的运行特性参数Tab.2 System characteristic parameters of IDF in different load under the FGD system operation
信号转换器
图2 脱硫系统投入时机组不同负荷引风机运行电流变化Fig.2 Current of IDF in different load under the FGD system operation
led箱体1.3 解决对策
为解决机组运行中引风机出现的失速现象，风机改造选型参数的选取，充分考虑夏季工况运行，由于锅炉排烟温度的升高，引起同负荷下烟气量和系统阻力增加，轴流式风机型号尺寸的选择应使发电机组在经济负荷下（一般为发电机组额定出力）运行时，引风机处于最高效率区运行，同时当机组低负荷运行时，工作点远离理论失速线，引风机各工作点的失速裕度系数k大于1.3。
在确保风机改造后安全运行的同时，尽量降低改造工作量和投资成本的原则上，基础不做大的改动，原有电机功率1800kW能满足风机转速、轴功率的运行要求；保持风机基础、
进出口接口不变，仅需改造叶轮和叶轮外壳（含KSE装置）、进气箱、小集流器、前导叶芯筒、后导叶外壳等。改造后在脱硫系统运行时的设计参数如表3所示，所选引风机的型号为HA25648-2F，改造后风机特性曲线如图3所示，通过在风机入口加装KSE装置，其理论失速线向上部偏移，工作安全区扩大，实际工作点远离理论失速线，工作点最小的失速裕度大于1.53，改造后实际运行中也未发生失速现象。
表3 引风机改造后的设计运行参数Tab.3 Design parameters afte rthe IDF retrofit
图3 改造后A厂锅炉不同运行工况下引风机运行特性Fig.3 System characteristic curve of IDF in difference load in Apower plant after retrofit
标本盒
2 除尘器改造后风机的失速问题
由于锅炉燃烧煤质的变化，飞灰比电阻发生变化，使原来的电除尘器除尘效果变差，除尘器烟尘排放质量浓度增加，导致进入脱硫塔的飞灰量增加，使脱硫系统运行不正常；石膏品质差，灰的黏附性较强，使GGH换热器的蓄热片和除雾器上更易黏结，GGH差压增大，造成增压风机能耗增加，甚至造成增压风机喘振。近年来电厂倾向于将原来的电除尘器改
造为电袋复合除尘器，解决烟尘排放质量浓度超标的问题，这种类型除尘器本身未经长期考验存在一些问题［1］。由于电袋改造后烟气系统阻力增加较多，原来引风机的压头余量不能满足除尘器改造后的需要，需对引风机进行改造。但在引风机改造设计选型时往往只考虑额定负荷运行需要，使改造后的运行中也出现新选型改造的引风机不同程度地出现失速现象，不得不进行二次改造。
2.1 问题描述
某燃用贫煤B电厂1号机组所配锅炉为上海锅炉厂生产的SG-1025/17.4-M847型亚临界自然循环汽包炉，引风机为武汉鼓风机厂制造的MLH1-R175/276型动叶可调轴流式风机，配2000kW的电机。2008年在1号机组大修期间，对原电除尘器进行电袋复合除尘改造。除尘器改造后烟气系统增加阻力约1200 Pa，原来的引风机不能满足改造后锅炉运行的需要，对引风机也进行了选型改造，改造后的引风机为YA15036-82型。系统改造后，机组额定负荷运行，风机出力可满足要求，但机组负荷在155MW左右，引风机时有失速现象发生。
