330MWCFB锅炉引风机失速原因分析及处理

刘东芳

摘 要：某厂330 MWCFB锅炉超低排放改造后多次发生引风机失速给锅炉正常运行造成很大的威胁，根据2台炉引风机失速的现象，全面分析引起引风机失速的原因，提出了防止引风机失速的运行调节措施以及发生引风机失速后的处理方法，以便有效地避免发生引风机失速，以及发生引风机失速后能正确处理。

关键词：引风机 烟道阻力吸收塔阻力 失速

中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（c）-0022-04

1 设备概述

某厂2台330 MW循环流化床锅炉是由东方锅炉（集团）股份有限公司制造的亚临界、一次中间再热、自然循环汽包炉，锅炉型号为：DG-1177/17.5-Ⅱ3。引风机采用成都电力机械厂生产的YU25642-22型动叶可调轴流式风机，每台炉由2台引风机并联运行，水平顺列布置，垂直进风，水平出风，烟气从锅炉尾部经过空预器、电袋除尘后再由引风机经脱硫岛、烟囱后排出至大气。由于2台炉前期引风机选型较大，超低排放改造后未对引风机进行增容或增设增压风机，超低排放改造的主要内容是在引风机出口和烟囱间增加一套湿法脱硫装置，增加的湿法脱硫装置设计阻力比较高（2 300 Pa），导致引风机出口阻力增加，改变了原风机运行期间的特性曲线，2台炉运行期间引风机多次发生失速，现对引风机失速进行全面分析，见表1。

2 运行中引风机失速的现象

引风机多次失速均发生在机组加负荷过程中，该厂正常运行中引风机投入自动，引风机自动跟踪炉膛压力调节，一、二次风机均手动调节，由于煤种变化较大，AGC变负荷时压力较难控制，为保证机组加负荷速率一般加负荷时风量增加较多，在未增加湿法脱硫前引风机运行较稳定，满足各负荷段的炉膛负压调整，未发生过失速现象。2015年底2台炉增加湿法脱硫后多次发生引风机失速，其中2次因增加风量较多，引风机失速后炉膛负压达到+2 489 Pa，MFT保护动作。由于CFB锅炉的特点，MFT后只是切断燃料，大量的循环物料仍然维持锅炉保持一定的出力，恢复及时基本不影响机组正常运行，但由于锅炉MFT后的操作较繁杂，任何一个环节失误都将造成机组跳闸，这就为机组安全运行埋下了很大隐患。下面简要地介绍发生的一起引风机失速事件经过，某日17时22分#1机AGC指令从230 MW开始加负荷，AGC负荷指令330 MW，运行进行加负荷操作。17时30分启动脱硫第4台浆液循环泵运行。17时42分负荷加至328 MW，此时煤量211 T/h，二氧化硫小时均值42 mg/Nm3，凈烟气109 Nm3/h，一次风量385 kNm3/h，总风量990 kNm3/h，主汽压力15.6 MPa，A引风机电流392 A，B引风机电流388A。17时43分A、B引风机电流出现偏差，A引风机电流缓慢升高，B引风机电流缓慢下降，B引风机发生失速，至17时44分 A引风机电流最大升至558 A，B引风机电流降至223 A。A、B引风机入口动叶同时开至最大72%、74%自动解除，17时44分手动关闭A、B引风机入口动叶至59%，B引风机电流升至322 A，A引风机电流降至327 A，将A、B引风机动叶关至58%、59%，A、B引风机电流310 A、315 A，各参数调整稳定后将A、B引风机动叶切由手动至自动调节；处理期间机组负荷最低减至136 MW，17时56分机组负荷加至206 MW申请中调投入协调控制、AGC控制方式。

总结引风机失速的现象主要有以下几点。

（1）失速前，炉膛负压长时间变正，引风机自动投入时挡板开度增加幅度较大，引风机电流持续增大。

（2）或发引风机失速报警，引风机动叶开度未关小的前提下，引风机出口烟气压力不正常下降，或烟气流量增加的前提下，引风机动叶开度和电流不正常升高。

（3）发生失速时，2台引风机电流偏差较大，电流小的引风机由于失速不出力导致炉膛负压大幅度冒正，风量大幅波动。

（4）引风机进出口烟气压力、引风机电流、振动值等参数波动较大，不及时调整至正常就地有明显的异常声音。

3 风机失速的机理

风机叶片叶弦的夹角和气流方向被称为冲角，风机在处于正常工况时，当空气顺着风机叶片进口端流入时冲角很小，进入风机叶片的气流冲角随着开得过大的风机动叶而增大，它分成上下两股气流贴着翼面流过，叶片背部和腹部的平滑“边界层”处的气流呈流线形。作用于叶片上有两种力：一种是垂直于叶面的升力； 另一种平行于叶片的阻力， 升力≥阻力。随着运行工况的偏移当空气流入叶片的方向偏离了叶片的进口角，它与叶片形成正冲角，一旦冲角超过临界值，叶片背面尾端立即会出现旋窝流区，冲角超过临界值，气流会离开叶片凸面发生边界层分离现象，产生大面积的涡流，此时风机的出力下降，从而发生失速。随着冲角的增大，气流的分离点向前移动，叶背的涡流区从尾端扩大到叶背部，脱离现象更为严重，甚至出现部分流道阻塞的情况。此时作用于叶片的升力大幅度降低，阻力大幅度增加，压头降低。如果风机长时间在此工况运行，进一步引发风机抢风或者喘振，还将可能导致风机叶片断裂或者叶轮机械部分有可能损坏。轴流风机的失速特性是由风机的本身特性决定的，同时也受到风道阻力等系统特性的影响，动叶调节轴流式引风机的特性曲线如图1所示，其中，上部粗线鞍形曲线为送风机不同安装角的失速点连线，工况点落在马鞍形曲线的左上方，均为不稳定工况区，这条线也称为失速线。从图1中可以看出，流量和动叶开度不变的情况下阻力越大越容易失速，阻力和动叶开度不变的情况下流量越小越容易失速，阻力和流量不变的情况下动叶开度越大越容易失速。

4 运行中引风机失速的原因分析

（1）2台并列引风机运行特性不同，在某些工况下2台风机出力不同或者风机进、出口挡板销子脱落或断裂等原因，将导致其突然关闭或部分关闭时，造成出力忽然受阻，变负荷过程中由于调节失灵或误操作致使2台风机风量严重不平衡使风机落入不稳定运行区间。

（2）风机出入口风道阻力增加或堵塞，即烟风系统阻力增大。如锅炉积灰严重造成烟道阻力增大或者空预器堵塞，特别是空预器堵塞是引起电厂引风机失速的主要原因，在很多电厂都曾有发生，对空预器堵灰后引起风机特性曲线左移的风险在现场运行中也应做好分析。由于2台炉引风机失速都是在加装湿法脱硫之后才频繁发生，所以判断引风机频繁失速是烟气系统阻力增加导致引风机进入不稳定工况区导致。导致烟风系统阻力增大的主要原因是增设湿法脱硫后脱硫岛系统阻力大，再加上后期运行的以下两点原因直接导致引风机在加负荷过程中失速。

①脱硫岛参数控制不当，导致形成脱硫垢层，阻挡烟气流动，主由于吸收塔干湿界面冲洗定期执行不好，造成吸收塔干湿界面处结垢，随着机组运行时间增长，结垢面积逐步增大，进一步增大了吸收塔阻力。

②备用浆液循环泵的启动时机选取不合理，加负荷增大风量后引风机本身出力增大再启动浆液循环泵扰动，引风机出口阻力增大较多，据运行中实际观察引风机失速前4台浆液循环同时运行时，吸收塔入口压力最高达到2 738 Pa。

（3）燃用煤种灰分较大或者掺烧煤泥量较大，再加上吹灰系统除灰效果不好导致受热面、空预器、除灰系统严重积灰，引风机失速前，电袋除尘器压差平均800 Pa，最大达到1 100 Pa。

（4）进入炉膛的风、煤比调整不合理。锅炉正常运行中一次风流化风主要保证物料正常循环、二次风补充氧量、给煤机将燃料送入，最后燃烧后的烟气均由引风机吸出，风煤量都是影响引风机入口阻力的，但对于正常运行中的锅炉，炉膛负压正常自动调整时对引风机入口阻力影响不大，引风机特性曲线不变。对于变负荷调整的锅炉，引风机入口压力就随风量、燃料量变化，随着负荷的增加，炉膛压力增大，风道阻力特性曲线平行上移。如果引风机要维持炉膛压力不变，就要开大引风机动叶，使得风机特性曲线一起上移，此时要引风机调整滞后的话就有可能造成引风机失速。

（5）排烟温度变化的影响。排烟温度主要影响烟气密度，由于升降负荷时，排烟温度也随之升降，特别冬季投入一、二次风机入口暖风器系统，暖风器的温度升降，使得排烟温度随之升降，排烟温度越低，密度越大，风道阻力加大，也会造成引风机失速。

（6）风机叶片叶形或者风机本身制造的问题。

5 预控措施与处理

5.1 运行中防止引风机失速的措施

（1）尽量避免低风量高压头的运行方式，避开风机不稳定工作区。监盘时，密切关注引风机电流，根据以往失速工况发现偏离正常运行区间应及时进行调整，主要调整方法是限制机组加负荷速率、减缓加、减一、二次风的速率、设定炉膛负压至当前值等措施。

（2）关注引风机电流偏差，加负荷过程中如果相同的动叶开度引风机电流偏差呈增加趋势，或者某一台引风机动叶开度不正常增加时，或者相同的动叶开度引风机电流偏大于10 A，就必须立即采取限负荷减总风量降低引风机开度的措施，将电流偏差调平后再根据工况进行加负荷等操作。

（3）电袋除尘器差压异常增大时，应更换低灰分煤种降低飞灰含量，加大电除尘出力，降低电袋除尘器差压，同时根据电袋除尘器差压值对比以往运行参数进行控制。保持电除尘电场的投入率，及时退出节能模式，保证电除尘的效率，及时振打、及时输灰，防止积灰或者输灰系统堵塞，应保持两侧电除尘均衡运行，防止两侧进、出口差压偏大。

（4）减小烟气密度影响，在冬季时要及时调整暖风器的出口风温，防止排烟温度过低，造成排烟密度大的影响。运行中加强煤质监督，合理掺烧，特别是掺烧煤泥后应高度关注燃煤灰分，灰分较大时应及时更换煤种，尽量降低烟气飞灰含量。特别发生四管泄漏时，应该及时停炉处理，防止空预器受热面水蒸气凝结造成粘性积灰。运行中还要加强对空预器进、出差压的监视，当同等风量、煤量下，空预器差压增大时，应该及时通知相关专业人员进行分析，特别是在检修时对受热面和空预器积灰要进行清理。控制脱硝系统喷氨量，尽量采用烟气侧调节，关注氨逃逸值，防止大量氨水喷入不反应导致空预器腐蚀或不凝结氨水造成空预器粘性积灰。

（5）增加负荷时通知脱硫值班人员，浆液泵应提前启动，避开引风机高负荷工况因浆液循环泵启动造成扰动，在环保参数可控的范围内应限制浆液泵运行台数。尽量避免高负荷启动备用浆液循环泵如必须启动应在负荷稳定时进行，不可在负荷往上升的过程中进行启动。督促脱硫值班员按定期工作要求及时地对吸收塔干湿界面处进行冲洗，运行中应高度重视吸收塔差压，吸收塔差压增大时应综合分析，采取必要的措施降低阻力。

（6）合理安排锅炉吹灰，根据引风机电流和系统阻力情况，尤其是高负荷期间，按照吹灰瞬间系统阻力增加800 Pa的情况预判激波吹灰运行条件，如果条件不满足则不允许吹灰，尽量在引风机出力较低的情况下安排吹灰。

（7）为了预控引风机失速，根据以往的运行经验总结出了阻力与电流的对应规律，阻力越高对应的引风机电流控制值要越低，“脱硫岛+除尘系统”阻力与引风机电流对应关系：#1炉4.0 kPa/360 A、#2炉4.0 kPa/375 A，差压增大0.1 kPa对应的引风机电流降低5 A，差压较低可适当增大引风机电流。

（8）为防止引风机落入失速不稳定区，风量和炉膛负压的调整应缓慢平稳，必要时将引风机解至“手动”方式调整。防止过热、再热烟气挡板大幅开关或者全关、全开对烟气系统造成影响，因烟气挡板流通的烟气面积较大，大幅开关对烟气流量影响较大，操作时应确认好后缓慢操作，避免对烟气系统造成扰动引起引风机入口压力波动偏离正常工况发生失速。

（9）提高风机失速报警装置的合理性和灵敏性，以便及早发现和处理。在原有的失速报警开关量发信号的基础上增加一套模拟量测量装置，运行中可监视引风机进、出口差压，发现参数异常可及时进行调整，也可增设不同动叶挡板开度下风机全压升的报警，使风机运行工况点尽量躲开失速线。

（10）运行中增加风量应缓慢，锅炉正常运行中保证总风量不超过额定总风量1 080 kNm3/h。

（11）利用技改对烟道进行改造或者对引风机进行增容改造彻底解决因引风机出力不够造成的失速。

5.2 引风机发生失速后的处理

（1）发生引风机失速后，应立即退出AGC控制，根据情况降至相应负荷，将2臺引风机动叶均置手动，将锅炉切至手动，减小煤量，通过降低一、二次风机出力控制炉膛负压正常，严禁开大失速风机（特征是电流小）的动叶。

（2）风量降低后氧量要通过调整煤量、风量、负荷来操作，氧量调节要确保燃煤进入后充分燃烧，防止因风量不足导致大量燃煤进入炉膛后氧量过低，再次加大风量造成爆燃，加大引风机失速后的事故处理难度。

（3）炉膛压力要通过调整一、二风量和引风机动叶来操作，炉膛压力的调整标准应适当低于失速时的最高值，尽量保证在+500 Pa左右，否则当失速的引风机突然恢复正常出力后会有一个较大的负压。具体操作步骤是，逐步关小2台风机的动叶开度，直至脱离不稳定工作区（特征是2台风机电流接近），过程中失速风机出力会突增，运行人员要提前做好准备，适当提高炉膛负压设定值。

（4）一般电流降低较多引风机可判断为失速引风机，调节时将两台引风机切至手动调节，控制运行引风机不过电流运行。一、二次风量根据炉膛负压配合调整，逐渐降低运行引风机出力，并根据炉膛负压情况进行2台引风机的并列操作，引风机并列操作时尽量保证锅炉稳定运行避免炉膛负压大幅波动。

（5）尽快将炉膛负压等参数维持在正常值范围，并加强引风机振动、电流等参数监视，防止在调整过程中发生2台引风机抢风或喘振等问题。

参考文献

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