鍋爐煙風系統振動問題的設計優化探析

李哲

【摘??要】煙風系統是鍋爐的重要結構組成部分，對于鍋爐運行有著重要的影響意義。煙道系統振動的原因非常復雜，引起振動的原因也是多方面的，如煙道系統結構設計不合理、機械干擾、流體本身運動的不穩定性等都會誘發振動。本文就鍋爐煙風系統振動問題的設計優化展開探討。

【關鍵詞】鍋爐;煙風系統;振動問題;設計優化

引言

鍋爐作為現代建筑項目中必不可少的建筑功能保障體系，對于建筑工程項目有著重要意義，而煙風系統作為鍋爐結構的主要組成部分，是鍋爐工作中主要的煙風通道，煙風系統的質量也直接決定了鍋爐是否能夠滿負荷運行，是鍋爐運行實效的直接影響因素。而振動問題是鍋爐運營中煙風系統常見的問題之一，煙風系統會由于振動問題，給鍋爐運行造成嚴重的不利影響。

1振動原因分析

1.1風機旋轉脫流誘發的振動

當風機在低流量下運行時，由于進入風機葉片的氣流攻角太大，造成氣流在葉片上的負壓面發生分離，造成該流道的堵塞，使本來應該流入該葉道的氣流被排擠到相鄰的葉道中去，脫流造成的阻塞從一個葉片沿著與葉輪旋轉相反的方向傳到下一個葉片上，這種移動是以比葉輪本身旋轉速度小的相對速度沿著和葉輪轉動的同一方向旋轉，即為旋轉脫流。

1.2鍋爐燃用煤的介質差異變化較大，導致風機出力變化較大

風機出力問題是導致煙風管道系統出現振動問題的主要原因之一，而一旦鍋爐的燃用煤介質差異較大，就會使鍋爐風機系統的出力出現過大或出力不足的情況，進而造成煙風系統振動問題的發生。

1.3氣流分布不均勻誘發的振動

煙道系統是將幾臺鍋爐的煙道并在了一起，其結構復雜，煙道系統中存在多個變截面通道和彎頭。當氣流流過彎道時，必然出現斷面速度分布不均勻的現象，在彎道處由于內側壓力與外側壓力不同，必然使內、外側氣流流速不同，使氣流出現雙螺旋流形式的二次流和在彎頭前后出現局部的渦流區。一方面，不均勻的氣流分布會導致風機葉輪在不均勻的氣流中工作，從而引起通過葉輪后氣流的脈動。另一方面，當氣流流過具有較大擴張角的煙道時，會在有擴張角的壁面附近形成旋渦，旋渦中有一個低壓區，旋渦的不斷發生和脫落會使和流體接觸的固體壁面受到交變力的作用，從而產生噪聲和振動。特別是當其脈動頻率與系統固有頻率或氣體的聲學固有頻率相近時會發生共振。

2鍋爐煙風系統振動問題的危害

煙風系統作為鍋爐的重要結構組成部分，一旦煙風系統出現振動的情況，就會給鍋爐系統整體造成嚴重的危害與不利影響，不僅會影響鍋爐的運行實效，更會導致鍋爐系統的使用壽命嚴重下降，使建筑工程項目的功能發揮受限。鍋爐煙風系統振動問題的危害主要體現在以下幾個方面：首先，鍋爐煙風系統振動問題會導致鍋爐運行的噪音增大。鍋爐運行過程中煙風系統發生振動問題時，首要的危害就是會導致鍋爐運行時的噪音增加，進而使鍋爐房內的噪音污染問題擴大，會對鍋爐運行人員以及鍋爐房周邊的建筑住宅產生嚴重的噪音影響，給周圍居民的正常工作生活造成嚴重的噪音困擾。與此同時，噪音的增加也會導致鍋爐運行警報系統的警報提示音被覆蓋，不利于鍋爐的安全運行。其次，鍋爐煙風系統振動問題會導致鍋爐的運行成本增加。在鍋爐運行過程中，一旦煙風系統出現振動問題，就會導致鍋爐煙風通道出現保溫層脫落的情況，甚至會由于振動力的影響，造成鍋爐煙風通道出現斷裂的情況，進而必須對鍋爐系統進行維修，而由于振動問題導致的鍋爐煙風通道損耗過快的問題就會導致維修成本的大量增加。再次，鍋爐煙風系統振動問題會導致鍋爐的使用周期下降。使用周期直接決定了建筑鍋爐系統的建設投入運用的實效性，而鍋爐煙道作為鍋爐系統的重要結構組成部分，一旦發生煙風系統振動問題時，就會由于振動原因對鍋爐系統的整體產生不利影響，導致鍋爐運行過程中的損耗不斷增加，最終導致鍋爐系統的使用周期下降，給建筑工程項目帶來嚴重的不利影響。最后，鍋爐煙風系統振動問題會導致鍋爐運行耗能增加。鍋爐運行過程中，一旦出現煙風系統振動問題，就表示煙風系統中存在著一定的問題，既可能是風機系統的問題也可能是煙風管道的設計問題，但是不論是哪種原因所導致的振動問題發生，都會造成鍋爐運行過程中的能耗增加，導致建筑工程項目的使用成本增加。

3設計優化鍋爐煙風系統振動問題

3.1合理進行風機選型

選擇與鍋爐煙風系統相匹配的風機型式與容量。合理選取風量裕量和壓力裕量。另外，風機選型時應考慮低負荷參數時的運行工況點軸流式風機應避免運行工況點落人失速區，離心式風機應避免使調節風門開度長期在30%以下運行。

3.2鍋爐煙風系統設計中對風機的葉輪進行改造，實現對鍋爐風機的風量和風壓控制

鍋爐風機的風量與風壓問題也是導致煙風系統出現振動問題的主要因素之一，因此在鍋爐系統設計中，要通過對風機性能參數的控制來調節鍋爐風機的風量和風壓，通過對風機葉片角度、葉片形式的改變，再加之對風機葉輪直徑大小的設計優化，就能夠改變風機的風量和風壓，繼而降低鍋爐煙風系統振動問題的發生概率。

3.3對風機進出口管道形式進行優化設計

風機進口管道以平直管段為最佳，一般要求進口直管段為進口管道當量直徑的2.5倍上;風機出口管道以平直段為最佳，一般要求出口直管段長度為3一5倍出口管道當量直徑;若不滿足，可在進出口管道或者不合理彎道處上加裝導流板，以降低煙風道系統阻力，改善風機運行條件對風機人口風箱處氣流的不合理，可通過加寬風機進口風箱的人口寬度，達到降低人口風速的目的也可通過改造煙風道內支撐桿型式和材料，來降低煙風道阻力，這些都是通過改變管網特性來改善振動的方法。

3.4鍋爐煙風系統設計中保證煙風系統管道設計的科學性

管道作為煙風系統的核心結構組成部分，煙風管道設計的科學性直接關系到了煙風系統運行的穩定性，因此在設計過程中，必須保障煙風管道管道設計的科學性，避免管道設計不科學而造成煙風系統振動問題的發生。

3.5對風機進行變速控制

變速調節是通過調節風機轉速來改變風機的特性曲線，主要包括變頻控制和調速型液力藕合器目前，電廠CFB鍋爐應用較為廣泛，其一、二次風機多采用離心式，此類型風機裕量較大，適合通過變頻控制調節調速型液力藕合器相對具有價格低廉，操作簡單，使用壽命長的優點。多數熱電廠運行以熱定電，而熱負荷的發展是一個長期而漸進的過程，在熱負荷未達到設計熱負荷之前或者熱負荷季節性的降低，鍋爐必須低負荷運行。此時通過變速調節，風機能重新調整在高效區內運行，避免落人不安全區而出現振動，滿足鍋爐在低負荷工況下的穩定運行此外，當風機電機轉速降低時，風機效率基本不受影響，而風機電動機消耗的功率將顯著降低，節能效果明顯。

結語

煙風系統作為鍋爐結構的重要組成部分，在設計過程中，要對煙風系統進行設計優化，保證煙風系統設計的科學性以及風機選型的科學性，降低煙風系統振動問題的發生概率。

參考文獻：

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（作者單位：河南省電力勘測設計院）