600MW锅炉引风机抢风浅析
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600MW锅炉引风机抢风浅析
锅炉引风机经常会发生抢风问题，本文结合抢风过程中各运行参数的变化情况进行分析，找出引风机抢风的原因是空气预热器堵灰、电除尘效果不好以及脱硫系统增压风机入口烟气挡板没有全开而导致烟道阻力大幅度增加。对引风机发生抢风后的调整方法及防范措施提出自己的建议。
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引言
引风机是火电厂的重要辅机之一，其工作的稳定性直接影响到火电厂的安全稳定运行。引风机的实际运行情况不仅和风机本身的性能有着密切的关系，而且还取决于整个管路的阻力特性[1]。引风机发生抢风时会对电厂安全稳定运行造成严重的威胁，因此采取相应预防和解决措施，保证引风机安全稳定运行对于电力系统实现安全生产是十分必要的。
一、托电烟风系统介绍及机组运行现状
托克托发电公司#1机组，烟风系统采用两台豪顿华公司生产的入口静叶可调混流式引风机，一台风机容量为50%BMCR（锅炉最大连续负荷）。与之相配套的烟气脱硫系统采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，为一炉一塔设计。烟气系统主要设备包括烟气挡板、增压风机等。锅炉排出的烟气经电除尘器除尘处理后，经引风机进入与烟囱相连的水平烟道，烟气在水平烟道可经过原烟气挡板进入脱硫系统，也可经过旁路挡板进入烟囱，最后通过240m高的烟囱排入大气。当脱硫系统故障时，旁路挡板门快开，未处理的烟气经旁路烟道挡板门直接进入烟囱排大气。
二、引风机抢风现象的描述
为提高引风机工作时的可靠性和灵活性，在设计上通常采用两台型号相同的引风机并联的运行方式，中间用联通管联通。正常运行时，两台风机的电流、风量、进出口压力等运行参数均相近，发生抢风现象时，其中一台风机的运行参数会突然发生大幅度变化，造成其中的一台风机抢到风后风量较大，而另一台风机则被抢风后风量较小，在通过运行手段调整过程中，两台风机的运行工况还会反复突然出现对换的情况，即原来“抢到风”的风机变成“被抢风”的风机，而原来“被抢风”的风机变成“抢到风”的风机，无法维持到正常运行时参数相近的工况。两台引风机发生抢风时，总风量通常会减少，从而会影响锅炉的正常带负荷能力，往往需要降负荷运行。
1.风机抢风原因的分析
1.1理论分析[2]
为了便于分析，不计两个并联风机的管道的阻力，包括挡板。并且假设两台风机特性完全相同，这种简化与实际情况有出入，但不影响对系统特性的分析。
稳定工作区范围内，A引风机流量函数为QAP（H）；B引风机流量函数为QBP（H）。在不稳定工作区范围内，A引风机流量函数为QAE（H）；B引风机流量函数为QBE（H）。
这时，Q1有两种可能性：
Q1= QAP（H）+ QBE（H）
或 Q1= QBP（H）+ QAE（H）
而 Q2= QAP（H）+ QBP（H）
另外还有一种情况，就是如果负荷的阻力进一步加大，可以导致两台风机都在不稳定工作区范围内运行，这时两台风机风量之和（总流量）为QAE（H）+ QBE（H），由于这种情况在运行中没有发生，所以本文暫时不讨论。但其原理是类似的。
Km1是管道阻力较小时的情况，由于Km1曲线与Q1曲线没有交点，而与Q2曲线交于3，这时系统无法提供“抢风”所需要的条件，所以在3点运行，不会产生“抢风”现象。
Km2是管道阻力增大后的情况，由于Km2曲线与Q1曲线相切，有一个交A点，即在A点，Q1= QAP（H）+ QBE（H）= QBP（H）+ QAE（H）= Qm2（H）。同时也与Q2曲线交于2点，即在2点，Q2= QAP（H）+ QBP（H）= Qm2（H）。通过上述分析可以知道，系统既可以在A点运行，也可以在2点运行。这时系统被迫做出在哪个点运行的选择。2点是运行希望的点，但是在2点的运行是不稳定的，只要略加干扰，就会突然跑到A点运行，形成了“抢风”现象。这是因为从物理学的角度来看，系统自然走向能量较小的状态，显然在A点运行所需要的能量比2点小，系统自然走向A点，所以2点已经不是运行的稳定点，而A点是运行的稳定点，即产生了非线性现象。这里还有另外一个问题，就是系统被迫做出哪个风机在稳定区运行、哪个风机在不稳定区运行的选择，这过程同样也是非线性过程，所以这里的非线性是双重的。两台风机都有可能“被抢风”或“抢到风”，他们的运行状态只取决于极微小的差异。由于抢风后的工作状态相对稳定，微小的调整难以使其脱离“抢风”的情况，较大的运行调整容易产生的情况是两台风机的工作状态产生交换。
1.2实际原因分析
1.2.1引风机的设计参数和锅炉的运行参数不相符。如果引风机的风机选型过大，则会使风量、风压裕量过大，与锅炉的烟风系统不匹配，当并联的两台引
风机在锅炉小负荷状态时引风机工作在低流量、高压力的工作区域，工作点将非常接近失速区，如果工况稍有变动，就很有可能发生风机失速、抢风的现象。
1.2.2脱硫系统运行不正常。脱硫系统正常工作时，通过增压风机开克服脱硫系统增加的阻力，这样就使得锅炉引风机和增压风机串联在一起运行，如果增压风机压头大于整个脱硫系统所产生的阻力时，增压风机作用于引风机。相反，如果增压风机产生压头小于整个脱硫系统产生的阻力，将会使管网阻力变大造成风机发生抢风的现象。
1.2.3空气预热器发生堵塞现象。如果空气预热器发生堵塞的现象那么引风管道系统的出力特性偏离风机工作区，造成引风机抢风的现象。空气预热器堵塞造成引风机抢风之后，引风机的出力将达不到一种平衡的状态，降低了引风机的工作效率，大大的影响了锅炉的出力，从而使水平烟道的烟气流速整体明显的降低，这种现象如果不加以整治，在长时间的运行之后将会在烟道中产生飞灰沉积的现象。1.2.4烟囱执行通风能力。烟囱会产生一个自行的向上通风力，烟囱本身的阻力就是通过自行通风力和增压风机的压力共同作用下克服的。实践证明，当烟囱高度保持不变时，烟囱的自行通风能力是和温度成正比的。因此，当锅炉的负荷降低，排烟温度降低时，烟囱的自行通风能力就会随着发生下降，烟气量也会随着发生下降，烟囱的阻力就会减小，当烟囱的自行通风力和烟囱阻力的下降速度不在同一个等级时，就会使整个管网的阻力上升，管网阻力的特性曲线遭到破坏，这也是造成引风机抢风的重要因素之一。
1.2.5电除尘工作效率低，烟气中粉尘含量较高，粉尘对引风机叶轮及叶片的不均匀磨损造成转子质量不平衡诱发风机振动，并引起风机特性改变造成出力不足及失速”抢风”。
2.预防措施
2.1经验表明，引风机抢风均大多发生在机组负荷大于80%负荷以上。由于在高负荷时，烟气量较大，烟气侧阻力较大。A引风机在两台风机并联运行中流量偏小，造成A引风机更容易进入失速区。针对这种现象，要求运行人员在负荷高于480MW，升负荷过程中，专人监视引风机运行参数，一旦发现引风机电流偏差大于30A，立即采取措施调节偏置或限负荷运行。同时，可以增加引风机电流偏差大报警，便于运行人员及时发现异常工况。
2.2为了能够有效的降低烟道的阻力，除了保证空预器漏风率在合理的范围内外，还应该在停机时及时对烟道尾部的一些积灰进行清理；在烟道水平处即粉尘容易沉积处加装灰斗定期放灰，保证烟通道的清洁度。
2.3在运行过程中，减小脱硫系统阻力。脱硫系统增压风机在保证旁路挡板不联开的情况下可以盡量开大。
2.4一旦发现引风机抢风，应及时关小被抢风风机的静叶 ，恢复该风机至正常运行状态，同时密切注意另一台风机的运行工况，适当减少其静叶开度，降负
荷运行，严防超电流运行现象发生，确认两台风机运行正常后，方可投入自动调节。
2.5在正常运行中，加强分析总结，高负荷时尽量在保证锅炉不缺氧的前提下降低二次风量，减小引风机出力，使引风机远离不稳定区域。
2.6在机组具备条件时，对引风机系统管路进行改造，根据本厂经验，可以在图4引风机出口联络母管上各自加一道电动门，使烟道的阻力特性可调，进而减少抢风的可能性。此外，合理减少系统中可以省略的挡板（如图4#1锅炉于2012年11月利用停炉拆除A、B空预器烟气侧出口至电除尘之间的一侧挡板后抢风现象明显好转）及脱硫系统除雾装置阻力大治理，减小烟风系统阻力，从而降低抢风发生的可能性。
表1 引风机拆除A、B空预器烟气侧出口至电除尘之间的一侧挡板前后运行参数
三、结论
引风机的抢风现象是风机自身特性和管道阻力特性共同作用的结果，实际运行中，主要由风机设计选型不合理、空预器发生堵塞，脱硫系统阻力增大等原因引起。引风机抢风可以从设计选型、运行调节、烟气通道改造等方面加以有效处理和预防。
参考文献
[1]昌泽舟等.轴流式通风机实用技术.北京：机械工业出版社，2005
[2]陈宇，涂朝阳，张锦坤，等.引风机“抢风”现场的分析与处理.电力电工，1647-6104（2011）01-0001-03
