330MWCFB鍋爐引風機失速原因分析及處理

劉東芳

摘 要：某廠330 MWCFB鍋爐超低排放改造后多次發生引風機失速給鍋爐正常運行造成很大的威脅，根據2臺爐引風機失速的現象，全面分析引起引風機失速的原因，提出了防止引風機失速的運行調節措施以及發生引風機失速后的處理方法，以便有效地避免發生引風機失速，以及發生引風機失速后能正確處理。

關鍵詞：引風機 煙道阻力吸收塔阻力 失速

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（c）-0022-04

1 設備概述

某廠2臺330 MW循環流化床鍋爐是由東方鍋爐（集團）股份有限公司制造的亞臨界、一次中間再熱、自然循環汽包爐，鍋爐型號為：DG-1177/17.5-Ⅱ3。引風機采用成都電力機械廠生產的YU25642-22型動葉可調軸流式風機，每臺爐由2臺引風機并聯運行，水平順列布置，垂直進風，水平出風，煙氣從鍋爐尾部經過空預器、電袋除塵后再由引風機經脫硫島、煙囪后排出至大氣。由于2臺爐前期引風機選型較大，超低排放改造后未對引風機進行增容或增設增壓風機，超低排放改造的主要內容是在引風機出口和煙囪間增加一套濕法脫硫裝置，增加的濕法脫硫裝置設計阻力比較高（2 300 Pa），導致引風機出口阻力增加，改變了原風機運行期間的特性曲線，2臺爐運行期間引風機多次發生失速，現對引風機失速進行全面分析，見表1。

2 運行中引風機失速的現象

引風機多次失速均發生在機組加負荷過程中，該廠正常運行中引風機投入自動，引風機自動跟蹤爐膛壓力調節，一、二次風機均手動調節，由于煤種變化較大，AGC變負荷時壓力較難控制，為保證機組加負荷速率一般加負荷時風量增加較多，在未增加濕法脫硫前引風機運行較穩定，滿足各負荷段的爐膛負壓調整，未發生過失速現象。2015年底2臺爐增加濕法脫硫后多次發生引風機失速，其中2次因增加風量較多，引風機失速后爐膛負壓達到+2 489 Pa，MFT保護動作。由于CFB鍋爐的特點，MFT后只是切斷燃料，大量的循環物料仍然維持鍋爐保持一定的出力，恢復及時基本不影響機組正常運行，但由于鍋爐MFT后的操作較繁雜，任何一個環節失誤都將造成機組跳閘，這就為機組安全運行埋下了很大隱患。下面簡要地介紹發生的一起引風機失速事件經過，某日17時22分#1機AGC指令從230 MW開始加負荷，AGC負荷指令330 MW，運行進行加負荷操作。17時30分啟動脫硫第4臺漿液循環泵運行。17時42分負荷加至328 MW，此時煤量211 T/h，二氧化硫小時均值42 mg/Nm3，凈煙氣109 Nm3/h，一次風量385 kNm3/h，總風量990 kNm3/h，主汽壓力15.6 MPa，A引風機電流392 A，B引風機電流388A。17時43分A、B引風機電流出現偏差，A引風機電流緩慢升高，B引風機電流緩慢下降，B引風機發生失速，至17時44分 A引風機電流最大升至558 A，B引風機電流降至223 A。A、B引風機入口動葉同時開至最大72%、74%自動解除，17時44分手動關閉A、B引風機入口動葉至59%，B引風機電流升至322 A，A引風機電流降至327 A，將A、B引風機動葉關至58%、59%，A、B引風機電流310 A、315 A，各參數調整穩定后將A、B引風機動葉切由手動至自動調節；處理期間機組負荷最低減至136 MW，17時56分機組負荷加至206 MW申請中調投入協調控制、AGC控制方式。

總結引風機失速的現象主要有以下幾點。

（1）失速前，爐膛負壓長時間變正，引風機自動投入時擋板開度增加幅度較大，引風機電流持續增大。

（2）或發引風機失速報警，引風機動葉開度未關小的前提下，引風機出口煙氣壓力不正常下降，或煙氣流量增加的前提下，引風機動葉開度和電流不正常升高。

（3）發生失速時，2臺引風機電流偏差較大，電流小的引風機由于失速不出力導致爐膛負壓大幅度冒正，風量大幅波動。

（4）引風機進出口煙氣壓力、引風機電流、振動值等參數波動較大，不及時調整至正常就地有明顯的異常聲音。

3 風機失速的機理

風機葉片葉弦的夾角和氣流方向被稱為沖角，風機在處于正常工況時，當空氣順著風機葉片進口端流入時沖角很小，進入風機葉片的氣流沖角隨著開得過大的風機動葉而增大，它分成上下兩股氣流貼著翼面流過，葉片背部和腹部的平滑“邊界層”處的氣流呈流線形。作用于葉片上有兩種力：一種是垂直于葉面的升力； 另一種平行于葉片的阻力， 升力≥阻力。隨著運行工況的偏移當空氣流入葉片的方向偏離了葉片的進口角，它與葉片形成正沖角，一旦沖角超過臨界值，葉片背面尾端立即會出現旋窩流區，沖角超過臨界值，氣流會離開葉片凸面發生邊界層分離現象，產生大面積的渦流，此時風機的出力下降，從而發生失速。隨著沖角的增大，氣流的分離點向前移動，葉背的渦流區從尾端擴大到葉背部，脫離現象更為嚴重，甚至出現部分流道阻塞的情況。此時作用于葉片的升力大幅度降低，阻力大幅度增加，壓頭降低。如果風機長時間在此工況運行，進一步引發風機搶風或者喘振，還將可能導致風機葉片斷裂或者葉輪機械部分有可能損壞。軸流風機的失速特性是由風機的本身特性決定的，同時也受到風道阻力等系統特性的影響，動葉調節軸流式引風機的特性曲線如圖1所示，其中，上部粗線鞍形曲線為送風機不同安裝角的失速點連線，工況點落在馬鞍形曲線的左上方，均為不穩定工況區，這條線也稱為失速線。從圖1中可以看出，流量和動葉開度不變的情況下阻力越大越容易失速，阻力和動葉開度不變的情況下流量越小越容易失速，阻力和流量不變的情況下動葉開度越大越容易失速。

4 運行中引風機失速的原因分析

（1）2臺并列引風機運行特性不同，在某些工況下2臺風機出力不同或者風機進、出口擋板銷子脫落或斷裂等原因，將導致其突然關閉或部分關閉時，造成出力忽然受阻，變負荷過程中由于調節失靈或誤操作致使2臺風機風量嚴重不平衡使風機落入不穩定運行區間。

（2）風機出入口風道阻力增加或堵塞，即煙風系統阻力增大。如鍋爐積灰嚴重造成煙道阻力增大或者空預器堵塞，特別是空預器堵塞是引起電廠引風機失速的主要原因，在很多電廠都曾有發生，對空預器堵灰后引起風機特性曲線左移的風險在現場運行中也應做好分析。由于2臺爐引風機失速都是在加裝濕法脫硫之后才頻繁發生，所以判斷引風機頻繁失速是煙氣系統阻力增加導致引風機進入不穩定工況區導致。導致煙風系統阻力增大的主要原因是增設濕法脫硫后脫硫島系統阻力大，再加上后期運行的以下兩點原因直接導致引風機在加負荷過程中失速。

①脫硫島參數控制不當，導致形成脫硫垢層，阻擋煙氣流動，主由于吸收塔干濕界面沖洗定期執行不好，造成吸收塔干濕界面處結垢，隨著機組運行時間增長，結垢面積逐步增大，進一步增大了吸收塔阻力。

②備用漿液循環泵的啟動時機選取不合理，加負荷增大風量后引風機本身出力增大再啟動漿液循環泵擾動，引風機出口阻力增大較多，據運行中實際觀察引風機失速前4臺漿液循環同時運行時，吸收塔入口壓力最高達到2 738 Pa。

（3）燃用煤種灰分較大或者摻燒煤泥量較大，再加上吹灰系統除灰效果不好導致受熱面、空預器、除灰系統嚴重積灰，引風機失速前，電袋除塵器壓差平均800 Pa，最大達到1 100 Pa。

（4）進入爐膛的風、煤比調整不合理。鍋爐正常運行中一次風流化風主要保證物料正常循環、二次風補充氧量、給煤機將燃料送入，最后燃燒后的煙氣均由引風機吸出，風煤量都是影響引風機入口阻力的，但對于正常運行中的鍋爐，爐膛負壓正常自動調整時對引風機入口阻力影響不大，引風機特性曲線不變。對于變負荷調整的鍋爐，引風機入口壓力就隨風量、燃料量變化，隨著負荷的增加，爐膛壓力增大，風道阻力特性曲線平行上移。如果引風機要維持爐膛壓力不變，就要開大引風機動葉，使得風機特性曲線一起上移，此時要引風機調整滯后的話就有可能造成引風機失速。

（5）排煙溫度變化的影響。排煙溫度主要影響煙氣密度，由于升降負荷時，排煙溫度也隨之升降，特別冬季投入一、二次風機入口暖風器系統，暖風器的溫度升降，使得排煙溫度隨之升降，排煙溫度越低，密度越大，風道阻力加大，也會造成引風機失速。

（6）風機葉片葉形或者風機本身制造的問題。

5 預控措施與處理

5.1 運行中防止引風機失速的措施

（1）盡量避免低風量高壓頭的運行方式，避開風機不穩定工作區。監盤時，密切關注引風機電流，根據以往失速工況發現偏離正常運行區間應及時進行調整，主要調整方法是限制機組加負荷速率、減緩加、減一、二次風的速率、設定爐膛負壓至當前值等措施。

（2）關注引風機電流偏差，加負荷過程中如果相同的動葉開度引風機電流偏差呈增加趨勢，或者某一臺引風機動葉開度不正常增加時，或者相同的動葉開度引風機電流偏大于10 A，就必須立即采取限負荷減總風量降低引風機開度的措施，將電流偏差調平后再根據工況進行加負荷等操作。

（3）電袋除塵器差壓異常增大時，應更換低灰分煤種降低飛灰含量，加大電除塵出力，降低電袋除塵器差壓，同時根據電袋除塵器差壓值對比以往運行參數進行控制。保持電除塵電場的投入率，及時退出節能模式，保證電除塵的效率，及時振打、及時輸灰，防止積灰或者輸灰系統堵塞，應保持兩側電除塵均衡運行，防止兩側進、出口差壓偏大。

（4）減小煙氣密度影響，在冬季時要及時調整暖風器的出口風溫，防止排煙溫度過低，造成排煙密度大的影響。運行中加強煤質監督，合理摻燒，特別是摻燒煤泥后應高度關注燃煤灰分，灰分較大時應及時更換煤種，盡量降低煙氣飛灰含量。特別發生四管泄漏時，應該及時停爐處理，防止空預器受熱面水蒸氣凝結造成粘性積灰。運行中還要加強對空預器進、出差壓的監視，當同等風量、煤量下，空預器差壓增大時，應該及時通知相關專業人員進行分析，特別是在檢修時對受熱面和空預器積灰要進行清理?？刂泼撓跸到y噴氨量，盡量采用煙氣側調節，關注氨逃逸值，防止大量氨水噴入不反應導致空預器腐蝕或不凝結氨水造成空預器粘性積灰。

（5）增加負荷時通知脫硫值班人員，漿液泵應提前啟動，避開引風機高負荷工況因漿液循環泵啟動造成擾動，在環保參數可控的范圍內應限制漿液泵運行臺數。盡量避免高負荷啟動備用漿液循環泵如必須啟動應在負荷穩定時進行，不可在負荷往上升的過程中進行啟動。督促脫硫值班員按定期工作要求及時地對吸收塔干濕界面處進行沖洗，運行中應高度重視吸收塔差壓，吸收塔差壓增大時應綜合分析，采取必要的措施降低阻力。

（6）合理安排鍋爐吹灰，根據引風機電流和系統阻力情況，尤其是高負荷期間，按照吹灰瞬間系統阻力增加800 Pa的情況預判激波吹灰運行條件，如果條件不滿足則不允許吹灰，盡量在引風機出力較低的情況下安排吹灰。

（7）為了預控引風機失速，根據以往的運行經驗總結出了阻力與電流的對應規律，阻力越高對應的引風機電流控制值要越低，“脫硫島+除塵系統”阻力與引風機電流對應關系：#1爐4.0 kPa/360 A、#2爐4.0 kPa/375 A，差壓增大0.1 kPa對應的引風機電流降低5 A，差壓較低可適當增大引風機電流。

（8）為防止引風機落入失速不穩定區，風量和爐膛負壓的調整應緩慢平穩，必要時將引風機解至“手動”方式調整。防止過熱、再熱煙氣擋板大幅開關或者全關、全開對煙氣系統造成影響，因煙氣擋板流通的煙氣面積較大，大幅開關對煙氣流量影響較大，操作時應確認好后緩慢操作，避免對煙氣系統造成擾動引起引風機入口壓力波動偏離正常工況發生失速。

（9）提高風機失速報警裝置的合理性和靈敏性，以便及早發現和處理。在原有的失速報警開關量發信號的基礎上增加一套模擬量測量裝置，運行中可監視引風機進、出口差壓，發現參數異?？杉皶r進行調整，也可增設不同動葉擋板開度下風機全壓升的報警，使風機運行工況點盡量躲開失速線。

（10）運行中增加風量應緩慢，鍋爐正常運行中保證總風量不超過額定總風量1 080 kNm3/h。

（11）利用技改對煙道進行改造或者對引風機進行增容改造徹底解決因引風機出力不夠造成的失速。

5.2 引風機發生失速后的處理

（1）發生引風機失速后，應立即退出AGC控制，根據情況降至相應負荷，將2臺引風機動葉均置手動，將鍋爐切至手動，減小煤量，通過降低一、二次風機出力控制爐膛負壓正常，嚴禁開大失速風機（特征是電流小）的動葉。

（2）風量降低后氧量要通過調整煤量、風量、負荷來操作，氧量調節要確保燃煤進入后充分燃燒，防止因風量不足導致大量燃煤進入爐膛后氧量過低，再次加大風量造成爆燃，加大引風機失速后的事故處理難度。

（3）爐膛壓力要通過調整一、二風量和引風機動葉來操作，爐膛壓力的調整標準應適當低于失速時的最高值，盡量保證在+500 Pa左右，否則當失速的引風機突然恢復正常出力后會有一個較大的負壓。具體操作步驟是，逐步關小2臺風機的動葉開度，直至脫離不穩定工作區（特征是2臺風機電流接近），過程中失速風機出力會突增，運行人員要提前做好準備，適當提高爐膛負壓設定值。

（4）一般電流降低較多引風機可判斷為失速引風機，調節時將兩臺引風機切至手動調節，控制運行引風機不過電流運行。一、二次風量根據爐膛負壓配合調整，逐漸降低運行引風機出力，并根據爐膛負壓情況進行2臺引風機的并列操作，引風機并列操作時盡量保證鍋爐穩定運行避免爐膛負壓大幅波動。

（5）盡快將爐膛負壓等參數維持在正常值范圍，并加強引風機振動、電流等參數監視，防止在調整過程中發生2臺引風機搶風或喘振等問題。

參考文獻

[1] 王朝暉.泵與風機[M].中國石化出版社，2007.

[2] 徐旭東.發電廠引風機失速原因分析及防范措施[A].電力行業節能環保論壇暨技術應用交流會論文集[C].2015.

[3] 寧夏國華寧東電廠.寧夏國華寧東電廠運行規程[Z].2013.