潘国清，蔡洁聪，应明良，张 明，熊建国

（国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州 310014）

600 MW超临界机组锅炉一次风机失速原因分析及对策

潘国清，蔡洁聪，应明良，张 明，熊建国

（国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州 310014）

某发电厂2×600 MW超临界机组1号锅炉在整套启动调试期间遇到一次风机失速，引发锅炉MFT。分析了一次风机发生失速的主要原因，并针对调试、运行中发生的一次风机失速问题，提出了相应的避免或减轻一次风机失速的调整方法和预防措施，提高了机组的安全稳定性。

一次风机；失速；原因；对策

一次风机是大型电站锅炉的重要辅机，为锅炉燃烧所需的煤粉输送提供动力。由于动叶可调轴流风机具有体积小、质量轻、低负荷区域效率较高、调节范围宽、反应速度快等诸多优点，近年来已被国内电站锅炉普遍采用。但是由于一次风机具有流量小、压头高及驼峰形性能曲线的特点，决定了风机存在不稳定区，如果操作不当或者运行工况变化，容易发生失速以及喘振现象。

1 设备概况

某新建发电厂2×600 MW超临界机组锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的超临界变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π型、半露天布置。

一次风机为沈阳鼓风机厂设计制造的两级动叶可调式轴流风机，主要参数如下：风量为112.02 m3/s，风压为11.26 kPa，进口密度为1.197kg/m3，进口温度为20℃，风机转速为1 490 r/min，风机效率为84.5%，叶片可调范围为45°，机组正常运行时2台一次风机并列运行。制粉系统为中速磨正压直吹系统，磨煤机共6台，BMCR（锅炉最大出力工况）时5台投运、1台备用，其中对A层燃烧器进行了改造，配备山东烟台龙源公司的等离子点火系统，以实现机组无油点火启动。

2 一次风机失速事故分析

1号机组在整套启动调试期间进入汽机冲转试验阶段，遇到一次风机失速问题，导致磨煤机跳闸并最终引发锅炉MFT（主燃料跳闸）。

2.1 事故经过

事故发生当日10∶14，汽轮机已冲转至3 000 r/min，2台一次风机并列运行，风机动叶投自动，一次风压设定值为10 kPa，磨煤机A（配备等离子装置助燃）运行，磨煤机B在暖磨准备启动，锅炉已断油，总燃料44 t/h，总风量1 516 t/h。一次风机A/B的参数如下：电流86.2/85.3 A，动叶开度37.7%/47.3%，风机出口压力9.98/10.02 kPa。

10∶16准备启动第2套制粉系统，通过调节磨煤机进口冷、热风调节挡板来增加磨煤机B的一次风量。10∶29，2台一次风机电流和出口压力大幅波动。10∶33，机组跳闸，首出是“全炉膛燃料丧失”，主要原因是磨煤机A一次风量低低跳闸。

2.2 原因分析

2.2.1 一次风机失速前锅炉运行情况

一次风机A失速前只有磨煤机A在运行，磨煤机B在暖磨阶段，其余磨煤机均在停运状态，其中磨煤机C/D冷、热风隔离门关闭，磨煤机E/F冷风门保留30%开度通风，表1为10∶15各台磨煤机冷、热风隔离门状态及调门开度。

表1 事故前10:15各台磨煤机冷、热风隔离门状态

10∶15开始增加B磨入口一次风量，将E/F磨的冷风门开度从30%减小到10%，见图1。磨煤机风门的改变导致了一次风机出口压力和磨煤机A风量的变化，运行人员通过调节一次风机动叶来维持一次风机出口压力和磨煤机A风量。10∶33磨煤机A由于风量低跳闸，锅炉MFT，首出是“全炉膛燃料丧失”。

图1 磨煤机冷、热风调门状态

2.2.2 一次风机失速分析

事故发生后通过查阅DCS（分散控制系统）历史数据发现，由于改变几台磨煤机入口一次风门调节挡板幅度相对较大，在风机出口压力不变的情况下，风机电流和动叶开度均略有下降，风机出口流量下降。在10∶21发现A磨一次风量降低后将一次风机动叶A设定偏置值提高（如图2所示），2台一次风机动叶逐步开大，出口压力升高。到10∶29，一次风机A电流从96.8 A急剧下降到89.5 A，出口压力从11.32 kPa突降至8.71 kPa，动叶开度从42.5%迅速提升至51.8%，一次风机B电流从95.9 A急剧上升到109.0 A，出口压力从 11.41 kPa降至 9.46 kPa，动叶开度从52.4%上升至60.4%（如图3、图4所示），说明此时一次风机A已发生失速（相同出口压力的工作状态下一次风机A发生失速的可能性较大）。由于一次风机尚处于自动调节状态，为了维持一次风母管压力，2台一次风机动叶开度不断增大，风机电流急剧上升，一次风机B出口压力随着风机动叶开度的增加而上升，而一次风机A出口压力随着风机动叶开度的增加反呈下降趋势，说明一次风机A已完全被压制，此时一次风母管压力单靠一次风机B已无法维持，最终导致磨煤机A因为一次风量低跳闸，引发锅炉MFT。

图2 一次风机动叶设定偏置

图3 一次风机动叶开度和电流

图4给出了一次风机动叶和出口压力的趋势变化，由图中可以看出，10∶21一次风机A/B的出口压力为10.03/10.18 kPa，到10∶24，在短短3 min时间内一次风机A/B的出口压力快速提升到11.27/11.36 kPa，而在此时间段内各磨煤机的风门开度均无多大变化，也就是说风机流量并没有随着风压的增大而增加，从而引起压力与流量严重不匹配，风机运行工况偏移至不稳定区域，连续运行约4 min后发生一次风机A失速事故。

图4 一次风机动叶开度和出口压力

3 一次风机失速后的紧急处理及预防措施

3.1 一次风机失速后的紧急处理

正常运行时如果有一台风机发生失速现象，立即解除一次风压自动，在一次风压不低于8.0 kPa的前提下，减小其动叶开度，直至失速现象消失。如果经调整仍然无效，则应立即减负荷停止失速风机，防止因喘振、发热而造成设备损坏。

3.2 预防措施

针对该电厂轴流一次风机发生失速的原因，结合锅炉风烟系统设备情况，建议采取以下预防措施。

3.2.1 优化逻辑参数控制

一次风母管风压运行中不得超过9.5 kPa。目前已经将一次风母管风压自动给定值设为：3台磨及以下运行时8.0 kPa，4台磨运行时8.5 kPa（原8.75 kPa），5台磨及以上运行时9.0 kPa（原9.5 kPa）。在磨煤机运行台数变化时，一次风压给定值经惯性模块缓慢变化。

3.2.2 优化运行操作方式

（1）在正常运行时，尽量保持2台一次风机的参数一致，特别是电流一致。针对A/B 2台一次风机自身特性存在的差异，在实际运行中可考虑降低B一次风机的电流（约比A一次风机的电流低0.5 A左右)，或由运行人员根据实际运行情况来确定2台一次风机各自的动叶开度和电流大小。

（2）为避免一次风机出口风压波动过大，一次风母管风压偏置修改应逐步进行（推荐的步进量以0.1 kPa为宜）。在运行中启停磨煤机时，各风门的开启和关闭应缓慢调节，A/B一次风机各动叶操作调节应缓慢进行。必须在冷、热风调整风门关闭的情况下，才能进行开、关磨煤机进口冷、热一次风快关门或出口快关门的操作。磨煤机一次风量调整应缓慢进行，不得大开大关。

（3）2台一次风机并列运行，应至少保证3台磨煤机的流通通道。保持通道时可以使用备用磨煤机，保持冷风快关门和冷风调节风门全开。

4 结论

（1）一次风机低流量高压头的特性决定了风机存在不稳定区，如果调整不当，就会发生失速和喘振现象。

（2）一次风机失速会导致风量和风压大幅波动，引起锅炉燃烧剧烈变化，易发生锅炉灭火事故。风机的压力越高，容量越大，则失速的危害性越大，如果风机发生失速现象，必须积极调整。

（3）运行过程中应尽量保持2台一次风机出力一致（风机运行电流相近），尤其在低负荷工况下应注意保留足够的磨煤机流通通道。

[1]郭立君．泵与风机[M]．北京：水利电力出版社，1986．

[2]刘家钰．电站风机改造与可靠性分析[M]．北京：中国电力出版社，2002．

[3]侯凡军，耿莉，王家新，等．并列运行轴流风机失速原因分析与处理[J]．热力发电，2008，37（1）∶85-88．

[4]李春宏．轴流风机失速与喘振分析及其处理[J]．热力发电，2008，37（3）∶76-78．

（本文编辑：陆 莹）

Cause Analysis and Countermeasure against Primary Air Fan Stall of 600 MW Supercritical Boiler

PAN Guoqing，CAI Jiecong，YING Mingliang，ZHANG Ming，XIONG Jianguo
（State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

During complete startup commissioning of boiler No.1 in 2×600 MW supercritical unit in a power plant，a primary air fan stall occurred，resulting in boiler MFT（main fuel trip）.This paper analyzes main reasons for the occurrence of the primary air fan stall and presents adjustment methods and preventive measures to reduce or mitigate primary air fan stall in accordance to the primary air fan stall in commissioning and operation to improve the security and stability of the unit.

primary air fan；stall；reason；countermeasure

TK223.26

：B

：1007-1881（2016）05-0032-03

2016-01-21

潘国清（1970），男，高级工程师，主要从事电站锅炉基建调试与洁净煤燃烧技术研究。