关于15 t/h燃水煤浆锅炉鼓风机喘振及失速的浅析
2014-09-05
(鞍山锅炉厂有限公司，辽宁 鞍山 114016)
关于15 t/h燃水煤浆锅炉鼓风机喘振及失速的浅析
高景伟
(鞍山锅炉厂有限公司，辽宁 鞍山 114016)
喘振和失速是鼓风机常见故障，具有较大危害性。本文通过对一台15 t/h燃水煤浆锅炉所配套的鼓风机在实际运行中所产生的喘振及失速现象的分析，找出问题产生的原因，提出在空气预热器出口设置热空气旁通管路，将一部分热空气引至鼓风机前来增加鼓风机流量，从而解决鼓风机喘振问题，实践证明，该方法简单有效，可以为类似案例提供参考。
水煤浆锅炉;通风机;喘振及失速
0 前言
鞍山某化工厂于2012年底竣工一台15 t/h燃水煤浆锅炉，在点火调试过程中发现炉膛压力波动较大，燃烧工况不稳。打开小炉门观察孔时不定期的有火焰喷出，长度有时可达2 m以上。由于当时厂区所需负荷较大，通过增加料床(载体为石英砂)厚度，负荷达到70%以上时，情况有了明显的缓解，但通风机(Q=20 000 m3/h,p=14 400 Pa)电机(K=132 kW)电流常有超流现象发生。当取暖期过后，生产用汽仅需锅炉额定负荷的50%时，问题就突显出来了，在低负荷运行时，布风装置内压力波动幅度很大，炉内沸腾段沸腾工况不佳，沸腾高度变化很大，运行很短的时间内就出现落床现象，造成高温结焦，锅炉熄火。
模拟锅炉额定负荷的50%工况做冷态试验时，发现通风机的电流波动、振动及噪声呈周期性变化。故初步判断上述不良工况是风机发生喘振[1-5]及失速[6]造成的。
1 通风机产生喘振及失速的典型现象
(1)通风机的出口压力最初先升高，继而急剧下降，并呈现周期性大幅波动，从而使炉膛负压波动燃烧不稳;
(2)通风机的流量急剧下降，并大幅波动，严重时甚至出现空气倒流;
(3)通风机电机的电流出现不稳定大幅波动;
(4)通风机机体产生振动，同时发生异常的气流噪声。
2 通风机产生喘振的概述
图1 鼓风机的性能曲线
一般通风机的p-Q性能曲线的左半部都有一个马鞍形的区域，如图1所示，这是风机的固有特性，在此区域工作时，有时会出现风机的流量、压头大幅度脉动，风机及风道会产生强烈的振动，噪声显著增加等不正常工况，这种情况一般称之为喘振，这一不稳定区域称为喘振区。实际上，喘振区仅仅是不稳定区域可能遇见的现象，而在该区域内必定出现旋转失速现象。
3 通风机产生喘振的充要条件
(1)风机的工作点落在具有马鞍形p-Q性能曲线的不稳定区域;
(2)风道系统具有足够大的容积，它与风机组成一个弹性的空气动力系统;
(3)整个循环系统的频率与气流振荡频率耦合时，就产生共振。
4 通风机产生喘振的原理
在通风机运转过程中，当通风机在性能曲线的单向下降部分工作时，其运行工况是稳定的，一直到工作点K。当通风机负荷降至低于QK时，这时风机进入不稳定区域工作，只要有微小扰动使供风管路压力稍稍升高，则由于通风机的流量大于管路流量(QK>QG),管路工作点向右移动至A点，当管路压力pA超过通风机正向输送的最大压力时，通风机的工作点即改变到B点(A、B点等压)，风机抵抗管路压力产生的压力而做功。此时，管路中 的气体向两个方向输送，一方面供给负荷需要，另一方面倒送给通风机，故管路压力迅速下降至D点(C、D点等压)时停止倒流，但由于风机的流量仍小于管路流量(QC 喘振是风机性能与管道装置耦合后振荡特性的一种表现形式，它的振幅、频率等基本特性受风机管道系统容积的支配，其流量、压力、功率的波动是由不稳定工况区造成的，喘振现象的出现总是与叶道内气流的脱流密切相关，而冲角的增大也与流量的减小有关。所以，在出现喘振的不稳定工况区内必定会出现旋转脱流。 当鼓风机发生喘振时，说明工况点已经落在非稳定区域，应积极采取有效措施消除喘振，以减小对生产的影响，若想消除喘振，就得把工况点移至稳定区域。 为消除该台水煤浆锅炉通风机产生的喘振现象，以满足锅炉工况在50%额定负荷时正常稳定的运行要求，故而在空气预热器的出口热风道上设置一个热空气回输系统，将一部分热空气通过外置热风道回输至通风机吸风口处，另一部分热空气输送给布风装置(这部分流量可以小于喘振流量)。 热空气回输系统的工作原理，就是使通风机的流量在任何条件下都不小于QK，当锅炉需要的热空气流量小于或接近喘振流量时，通过开启空气回输系统的阀门，既可保证通风机中的气体流量大于喘振流量而稳定运行。 这种处理方法是最简单的消除喘振方法，该台锅炉通过热风道设置热空气回输系统后，在工况为50%额定负荷时，已无喘振现象发生，基本上满足运行需求。这种处理方法虽然简单，亦有其自身缺陷，即通风机多增加一定量的电耗，使整个供风装置的效率下降。 离心式鼓风机是锅炉重要的辅机设备之一，喘振是离心式鼓风机固有的特性，是风机常见的故障之一，具有较大的危害性。在运行过程中，只要对喘振现象产生的征兆加以快速准确的判断，并采取相应的措施，及时处理，就可以有效的避免喘振现象的发生。 [1] 孟凡绥.轴流式风机喘振分析[J].华北电力技术,2001(12):48-49. [2] 刘海山,赵明.风机喘振原因分析与治理[J].华北电力技术,2008(6):43-44. [3] 杨洁.离心式鼓风机的状态监测与故障诊断[J].装备维修技术,2010(2):15-18. [4] 王涛,周琦.离心式鼓风机喘振原因分析及对策[J].中国给水排水,2010(12):141-142. [5] 杨兴平,雷民生.高压离心式鼓风机喘振分析与对策[J].石油化工设备,2005(4):81-82. [6] 张鹏.关于离心式鼓风机故障分析及改进[J].华章,2013(29):354. AnalysisontheSurgeandStallofaBlowerMatchedwith15t/hCoal-waterSlurryBoiler GAO Jing-wei (Anshan Boiler factory, Anshan 114016,China) Surge and stall are common faults of blowers with great harmfulness. The surge and stall phenomenon of a running blower matched with 15 t/h coal-water slurry boiler is analyzed and the cause of the problem is found. The solution is to increase the flow rate of blower by arranging a hot air crossover pipe on the air heater outlet, and part of hot air is sent to the inlet of blower. The results show that the above method is simple and useful, which can give reference for similar cases. coal-water slurry boiler;blower;surge and stall 2014-05-07修订稿日期2014-06-15 高景伟(1963～),男，工程师。从事锅炉设计工作。 TK229.92;TK223.26 A 1002-6339 (2014) 04-0383-025 喘振现象的处理方法
6 结论
