脱硫增压风机入口负压过大原因分析

陈欣

摘要：从脱硫增压风机运行时入口负压过大着手，根据实际情况分析了产生问题的主要原因，阐述了风机开度的准确对电站风机安全稳定运行的重要性。

关键词：增压风机；入口负压；开度

1 引言

目前，动叶可调轴流增压风机由于具有效率高、调节范围广、反应速度快及运行经济等优点，被普遍应用在国内大部分火力发电厂石灰石——石膏湿法脱硫系统中^[1]，是脱硫系统的主要设备之一，由于国家环保政策要求，增压风机故障将直接影响到发电机组非计划停运和非计划降低出力，由此带来的损失是巨大的，因此增压风机的安全稳定运行越来越受到重视。

2 系统简述

某电厂二期2×125MW燃煤机组配置石灰石——石膏湿法脱硫装置，按两炉一塔配置。本工程6#、7#锅炉共配置一套FGD，配置一台成都电力机械厂生产的AP1-37/20动叶可调轴流风机为增压风机，用于克服FGD系统的压力损失。增压风机设计在FGD装置进口原烟气侧运行，两侧原烟气汇合后进入增压风机进气箱。增压风机设计参数如下表1。

表1 增压风机设计参数

	单位	TB	BMCR
入口流量	Nm3/h	1275120	1159200
风机全压	Pa	3613	3010
标态密度	kg/Nm3	1.31	1.31
入口温度	℃	163	153
轴功率	kW	2374	1755
风机效率	%	84.2	86.4
电动机		YKK800-8W
额定电流	A	306
额定电压	kV	6
功率因数		0.86
额定功率	kW	2600

3 问题概述

增压风机在单台炉90MW负荷情况下，风机动叶开度全关，入口负压仍在-800Pa左右，在动叶开度7%时，当缓慢关闭旁路挡板时，入口负压达到-1400Pa，实际运行参数如下表2。过大的入口负压导致炉膛负压波动，旁路挡板自动打开，不利于电厂的稳定运行及国家环保政策要求。

表2 增压风机实际运行参数汇总

工况	锅炉负荷		BUF开度（%）	电机电流（A）	入口负压 （Pa）	入口烟气流量（KNm3/h）
	6#（MW）	7#（MW）
1	133.5	128.8	39.2	205	-100.5,-188.6,-259.1	1220.6
2	109.6	101.5	25.7	150	-238.8,-335.4,-366.2	977.0
3	119.1	108.4	32.1	170	-276,-368.6,-430	1082.4
4	91.1	95.3	20.3	135.9	-257,-346,-410	943.2
5	90	/	0	103	-638	/
6	90	90	0	100	-244	/
7	/	90	0	102	-792	/
8	90	/	7	/	-800	/

4 原因分析

（1）由表2可以看出，当6#炉133.5MW，7#炉128.8MW工况下，风机入口烟气流量1220.6 KNm³/h，处于BMCR点流量（1159200 KNm³/h）与TB点工况流量（1275120 KNm³/h）之间，这就表示，风机的设计参数及选型结果基本与实际运行相符合，风机在能满足机组的满负荷运行需要的同时尚有一定裕量。同时风机入口负压在-200Pa左右，电机电流205A（额定电流306A），这些数据都比较合理，以及从现场反映的振动值仅1.1mm/s来看，风机与系统的匹配程度较好，风机设计参数及选型问题不大。

（2）同时，从表2可以看出，在两台炉都在90MW负荷时，风机的电动机电流与一台炉90MW负荷时风机的电动机电流基本相等，而电动机电压、效率、功率因数电流相等时变化不大，而根据电动机输出功率计算公式^[2]：

P_O=U*I* Cosφ*η_m （1）

式中 P_O——电动机输出功率；

U——电动机电压；

I——电动机电流；

Cosφ——电动机功率因数；

η_m——电动机效率。

可以得出电动机输出功率相等。同时风机轴功率^[3]

（2）

式中 风机进口处容积容量；

风机全压；

气体压缩性修正系数；

风机的全压效率；

机械效率，取0.98。

而这就表示在从工况6到工况7，风机轴功率P_e不变，基本不变，因流量与机组负荷大致成正比，故流量相应减半，又因动叶可调轴流风机高效区较宽，风机运行效率随流量的减小有所降低但幅度不大，因此风机的全压p_t就会变为接近原全压的两倍，因风机的全压

p_t=p_t2－p_t1 (3)

式中 p_t2——风机出口全压；

p_t1——风机入口全压。

随着流量减小，烟道内流速降低，增压风机出口压力必然减小，从而导致入口负压大幅增加。

增压风机运行示意图如下图1：

图1 增压风机运行示意图

从图1及表2可以看出，增压风机运行从工况1到工况6应随着机组负荷下降，按照系统阻力特性曲线点1至点2，在工况7时接着到达点3，然而由于在工况6时DCS上显示动叶开度已为0%，此时执行机构已经无法下调开度，增压风机动叶开度未变，在工况7时实际到达点4，从而造成增压风机全压增大，入口负压大幅增加，影响锅炉稳定运行。

综上所述，导致增压风机入口负压过大的情况，经分析，极可能是风机的叶片实际角度与标牌、就地显示和DCS显示不一致，以致风机在小负荷情况下无法调小开度，造成入口负压过大，与风机设计参数及选型关系不大。

5 问题解决

根据以上分析情况，电厂决定停运增压风机，对增压风机进行解体检查，发现油缸组连杆弯曲严重，导致油缸内活塞行程不能走满，执行器显示全关时，实际活塞位置距全关位置仍有一段距离，风机动叶仍保持一定开度，风机此时出力偏大，导致入口负压过大。

经运行人员反映，前段时间曾有过快开风机的操作，此应为导致油缸组连杆弯曲的主要原因。动叶可调风机主要通过执行装置带动滑阀移动，通过滑阀改变液压缸两侧油压压差，使液压缸带动调节盘沿轴向移动，调节盘通过滑块带动叶片轴转动，以达到调节叶片安装角的目的^[4]，所以实际控制叶片开关的是液压油，执行装置只是个引导设备。这就要求执行装置的调节速度必须与液压缸的动作匹配，若执行装置动作过快，则会液压缸动作滞后，严重者会导致设备损坏。

随即更换油缸组连杆，对动叶开度进行校准，增压风机再运行至满负荷时，动叶开度在65%至70%，低负荷再未出现入口负压过大现象，增压风机动叶开度误差在25%至30%。

6 结论

风机开度的准确与否对电站风机稳定运行影响巨大。过小的显示开度可能导致风机出力过大，以致影响炉膛负压；反之，过大的显示开度又会导致风机出力不足，不能发挥风机应有的出力。同时，若并联运行，若两侧开度不一致，极易造成“抢风”的安全事故，给电厂运行操作带来困难。因此，风机开度的准确至关重要，风机运行应符合相关厂家产品说明书要求，同时定期对风机进行维护和检查，包括调节系统的行程范围、灵活性、准确性、各调节叶片动作一致性及其实际开度与指示仪表的一致性等^[5]，从而保证风机乃至整个机组的安全稳定。

参考文献

[1] 聂鹏飞，马杰.600MW机组增压风机失速分析及失速检测装置的维护.风机技术，2011（4）：63-65.

[2] 中国国家标准化管理委员会.工业通风机 现场性能试验.GB/T10178-2006，2006.

[3] 商景泰.通风机手册.北京：机械工业出版社，1994.

[4] 张晓梅.燃煤锅炉机组.第1分册.北京：中国电力出版社，2006.

[5] 刘家钰.电站风机改造与可靠性分析.北京：中国电力出版社，2001.