350MW超临界循环流化床锅炉轴流引风机失速分析王宏秀

350MW超临界循环流化床锅炉轴流引风机失速分析王宏秀

王宏秀

（晋能孝义煤电有限公司山西省孝义市032300）

摘要：近些年来，我国火力发电技术不断发展，超临界、超超临界参数等级的发电技术也有了突破性的进展，通过机组建设的逐步完善，新建机组的质量也得到了大幅度的提高，这一成绩的取得也使得大容量超临界、超超临界机组的投运数量明显剧增。未来，随着我国制造与设计技术的不断提升，大容量超临界和超超临界机组，已成为我国清洁煤发电技术的主流发展趋势，并且在未来的一定时期内，超临界和超超临界机组能够有效解决我国煤电发电功能短缺、能源利用率低，以及环境污染等问题，因此，有针对性地对超临界锅炉的技术特点进行研究分析，对于我国电力发电技术提升具有一定的现实意义。

关键词：350MW超临界；循环流化床；锅炉轴流引风机失速

引言

循环流化床锅炉（（CFB）是近年来在国际上发展起来的新一代清洁燃烧技术，其以燃料适应性广、高效脱硫以及低氮氧化物排放受到广泛关注，但是随着《煤电节能减排升级与改造行动计划》的印发，“超低排放”成为了燃煤机组的新一轮排放限值。

1350MW超临界循环流化床锅炉技术可行性分析

随着我国工业的不断发展，工业技术也在不断的革新，现代工业追求低消耗、低成本、高效能。350MW超临界循环流化床锅炉的不仅完善了技术上的缺陷，同时也促进了我国工业的现代化发展。首先，在传统的锅炉中，因为锅炉内部的热量密度比较大，所以水冷壁在对其进行冷却时的要求会更高，350MW超临界循环流化床锅炉内部的热量密度相比较传统的锅炉要低，有效的提高了水冷壁的冷却能力。其次，350MW超临界循环流化床锅炉的炉膛内部物料的浓度以及它的传热系数是非常大的，在炉膛高度增加的过程中逐渐变小，而在炉膛底部热流是最大的，350MW超临界循环流化床锅炉的这个特性使炉膛内部的热流密度的区域出现在炉膛下部，有效的避免了锅炉炉膛内的热流最大值出现在炉膛上部。最后，350MW超临界循环流化床锅炉相较于传统锅炉，在低温燃烧时，它的温度水平要低于煤灰的灰熔点，而且锅炉燃烧过程中，炉膛内部固体物料浓度较高，使得炉膛内壁受到固体物料的冲刷，所以导致水冷壁上不会有灰渣的积存，有效的提高了水冷壁的吸热能力。传统的锅炉温度扩散不是很均匀，水冷壁在冷却时吸热也不是很均匀，350MW超临界循环流化床锅炉改善了传统锅炉的缺陷。由此可见，350MW超临界循环流化床锅炉技术的应用可以大大提高锅炉的工作效率，为工业生产提供了有力的保障。

2设备概况

该机组配套两台由沈阳鼓风机集团有限公司制造的双级动叶可调轴流式引风机，型号为ASS—2800/1600—2H。TB工况下全压升为10364Pa，风机全压效率86%，转速990r/min，风机设计参数见表1。该锅炉2017年进行节能改造，在引风机出口布置了低温省煤器，增加600Pa阻力，出口烟温下降30℃。

表1引风机设计参数

3失速过程

某日，2号机组引风机发生失速。事件前机组负荷349MW，床温927℃，床压13.5kPa，煤量257t/h，炉膛负压28Pa，A/B引风机电流430A/435A，A/B引风机动叶开度87.1%/68.1%。17：35：50A/B两侧引风机动叶开度89.8%/70.4%，电流增大到435A/448A，两侧引风机电流偏差13A。17：35：59A引风机失速，A侧引风机电流快速下降，B侧引风机电流快速升高，炉膛压力快速升高。17：36：05炉膛压力高锅炉MFT保护动作，炉膛负压最高达到2001Pa。

4引风机性能试验

为了解2号机组两台引风机性能状况，开展2号机组两台引风机性能试验，A引风机在178MW、267MW、321MW工况下，动叶开度分别为42.71%、56.59%和67.81%时，质量流量分别为170.34kg/s、212.86kg/s和218.25kg/s，风机产生的全压分别为3788.83Pa、6729.06Pa、7501.70Pa，全压效率分别为46.89%、78.74%和74.21%；B引风机在178MW、267MW、321MW工况下，动叶开度分别为25.75%、39.02%和49.23%时，质量流量分别为165.89kg/s、215.62kg/s和224.22kg/s，风机产生的全压分别为3508.85Pa、6845.89Pa、7777.00Pa，全压效率分别为42.11%、80.54%和77.59%。风机运行工况点远离失速工况点，引风机秋冬季运行正常，不会发生失速。

5失速原因

引风机失速前机组处于满负荷状态，动叶开度89.8%/70.4%，电流435A/448A；两台引风机入口负压－6536Pa/－6570Pa，引风机出口烟气压力3070Pa/2880Pa，两台引风机全压升约为9606Pa、9450Pa。查阅《热力计算汇总》，烟气量为1257118Nm3/h，每台引风机烟气流量为225m3/s，A引风机失速前电流比B引风机小13A，A引风机全压比B引风机高156Pa，A引风机流量小于B引风机流量。

前烟气系统阻力大的原因：两侧空气预热器差压分别为2126Pa和2080Pa，空气预热器阻力偏高；A、B侧布袋除尘器差压为1804Pa/1864Pa，除尘器阻力偏大。后烟气系统阻力大的原因：增加低温省煤器后，后烟气系统阻力增大600Pa；FGD原烟气压力分别为2450Pa/2310Pa，脱硫系统阻力过大。夏季多次发生引风机失速，10月份引风机性能试验正常原因：夏季环境温度38℃，引风机入口温度165℃，引风机试验10月份进行，环境温度低20℃，引风机入口烟温147℃。烟气温度高18℃，造成烟气体积流量升高4.3%，烟气阻力增加8.8%，同时烟气密度偏低4.2%，比压能升高13.4%，造成引风机夏季失速。

6处理措施

1）控制引风机入口负压不超过－5500Pa；

2）优化自动控制，保证两侧引风机出力平衡；

3）定期冲洗空预器，保证空预器阻力不超标；

4）检查处理除尘器，降低布袋除尘器阻力。

结语

双级动叶可调式轴流风机随着负荷增大，其运行工作点逐渐靠近理论失速线，安全余量逐渐减小。正常情况下，风机在设计余量范围内运行，可保证正常运行。当系统阻力增加，风机全压升高会抬升风机运行工况点，尤其是夏季高温时段，工作点会更靠近理论失速线，风机失速风险会增大。阻力升高限制机组负荷，烟气流量降低，流量和比压能不匹配，工作点进一步向理论失速线左上方靠近，造成引风机发生失速。通过采取措施，控制烟气系统阻力，保证风机运行工作点避开理论失速线，有效预防了失速事件再次发生。

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