摘要： 针对锅炉引风机频繁积灰振动问题 ， 分析 了引起 吸风机积灰振动 的主要因素，并介绍了应用喷嘴气流吹扫技术防止引风机叶片积灰的机理及其使用效果。
关键词 : 离心式引风机；积灰振动；气流吹扫
中图分类号： TH432 文献标识码： B
文章编号： 1006 - 8155 （ 2008 ） 01-0073-03
In fl uence Factors for Accumulating Dust Vibration of Wind Fan and Application of Soot Blowing Device
Abstract: According to the problem of frequently accumulating dust vibration in boiler wind fan, this paper analyzes the main factors that cause accumulating dust vibration in fan. Furthermore, the paper introduces the mechanism of applying noz zl e air fl ow purging technology to prevent accumulating dust in wind fan blades and its using effectiveness.
Key words: centrifugal wind fan; accumulating dust vibration; air fl ow purging
0 引言
在我国一些火力发电厂中锅炉引风机积灰振动问题时有发生，为此运行中需经常进行风机停运清灰，不但限制和影响机组出力，有时甚至因风机频繁振动超标而酿成事故。造成引风机积灰振动的因素较多，通常与风机类型、风机前在装除尘器型式、煤种及运行方式等有直接关系。近年来我 公司 一期 3 台机组引风机积灰振动 问题相对突出，年停运清灰均在 20 次以上。为此公司在保持原有设备现状和运行方式的前提下，通过 应用喷嘴气流吹扫技术， 对一期机组引风机进行技术改造，改造后 有效缓解了风机积灰振动问题。
1 设备概况
我公司现有 6 台 200MW 发电机组，分一二期工程各 3 台。其中一期工程 3 台机组配套锅炉为哈尔滨锅炉厂制造生产的 HG-670/140-7 型超高压中间再热自然循环燃煤锅炉 ， 同时采用 Φ 5100 文丘里水膜式除尘器。锅炉配用沈阳鼓风机（集团）有限公司制造的 Y4-73 № 31 （ 29.5 ） D 型离心式引风机，风机进口装有调节风量的进口挡板，挡板与叶轮间装有导流装置。自机组投产以来引风机叶片积灰振动问题时有发生，引 风机积灰振动问题已成为制约公司安全经济生产的重要隐患之一。近年来一期机组引风机积灰振动相对频繁， 据统计 2006 年前 3 个月仅一期 2# 炉因引风机停运清灰就达 20 次 , 影响发电量约为 76.73 万 kW · h ，给公司造成较大的经济损失。
2 引风机叶片积灰振动的影响因素
2.1 引风机结构型式
通常风机在运行时叶片非工作面由于气体涡流、叶片表面粗糙、尘粒的布朗运动等原因易造成粉尘沉积 ，而试验表明：风机叶片型线对其积灰程度有一定影响。我公司一期 3 台机组在装引风机为单吸入离心式风机，其叶片为后向机翼型空心叶片； 二期机组引风机为双吸入离心式风机，叶片为前向平板式结构。实际运行中一期机翼 型叶 片风机结构型式相对二期容易发生粉尘 沉积振动 。而 对 于同类型不同叶轮 直径的风机， 大直径叶轮发生积灰更易失衡产生振动，如我公司一期 1# 、 2# 机大直径叶轮引风机与同类型的 3# 机小直径叶轮风机相比，在同等煤种和运行工况下，发生积灰振动相对更为频繁。
另外，对于机翼型空心叶片风机，运行中一旦叶片磨穿会造成灰粒进入叶片空腔内，在短时间内破坏风机转子的动平衡产生振动。如果这种情况发生即使叶片上无积灰，风机振动现象也仍然无法消除。
2.2 风机前除尘器结构型式
粉尘在风机叶片非工作面的沉积数量和粘附强度，与风机前所采用的除尘器形式和除尘效率 有密切关系。采用干式除尘器叶片上一般会粘附些强度较低的松散积灰，而采用湿式除尘器风机叶片非工作面上会粘附些水泥状坚硬积灰；采用高效率的除尘器（如电除尘器、布袋式除尘器等）会大大降低风机叶片的积灰程度。
我公司一期机组在装除尘器为文丘里水膜除尘器，这类湿式除尘器会造成风机进口烟气存在较严重的带水问题。因为水膜除尘器在其工作过程中 , 一部分微小水滴会同粉尘一起被烟气带入风机中，同时如果环境气温较低时，随烟气进入吸风机的水蒸汽也会发生凝结与粉尘混合形成灰浆附着在叶片上 , 这些灰浆大多粘结在风机叶片非工作面及叶轮前、后盘上 , 风机运行过程中灰浆所含水份会逐渐蒸发 , 而形成比较坚硬的灰壳并逐渐沉积增厚。当风机叶片上的积灰达到一定质量时，部分灰块在自重和旋转离心力共同作用下脱落时 , 风机转子平衡即被破坏产生振动 [1] 。当运行中除尘水量过大或频繁发生除尘器堵塞以及环境气温突变和潮湿季节，会加剧水膜除尘器内烟气带水量。
另外，我公司一期机组在装的文丘里水膜除尘 器设计除尘效率仅为 85% ，投产后又取消了文丘里喷管雾化及扫地喷嘴除尘功能，失去了原有的捕滴除尘作用，进一步降低了除尘器除尘效率，运行中相当一部 分飞 灰经引风机后从烟囱排放，除尘器除尘效率低，一方面增加了风机叶片非工作面积灰程度，同时也会加剧风机叶片工作面的磨损。
2.3 煤质下降及烟气流通阻力增加
煤质的变化会对引风机叶片积灰程度带来一定影响。近年来我公司燃用煤质灰分比例较大（ 30% 以上），而且热值偏低。通常燃用高灰分、低热值劣质煤，锅炉达到同等出力时，需要燃煤量及产生的灰量必然增加，而现有除尘器除尘效率不高，这样除了对锅炉燃烧及受热面积造成影响外，还会导致制粉系统（如磨煤机、引风机等）及除尘设备出力不足、电耗增加、磨损加剧、烟道积灰等。从近年每次机组大小修检查发现， 除尘器内及其出进口烟道均存在大量的积灰， 说明由于烟气中飞灰含量的大幅度增加，原设计水膜除尘器除尘效率下降、风机出力不足。
烟气系统流通阻力的增加也是造成风机叶片积灰的重要因素之一。 由于 烟道及受热面积灰造成烟气侧流通阻力增加，会带来烟速降低、飞灰浓度升高、积灰烟道出口烟温下降等问题。另外一些新增设备对烟气流通阻力存在影响，如我公司 2# 炉后增设的管式空气预热器相对同类型的 1# 、 3# 机组，对烟气阻力的影响也是客观存在的。
2.4 运行方式
合理调整和控制除尘器的除尘水量，是防止引风机积灰振动的主要手段之一。在运行中既要控制和减少风机进口烟气带水量，更要兼顾除尘器除尘效果。原则上保证风机不发生积灰振动的前提下，尽量加大除尘水量，以提高除尘器除尘效率。提高风机进口烟气温度 , 减少锅炉尾部烟道漏风，使烟温高于水蒸汽的露点 , 也是防止风机叶片积灰的重要手段。
我公司锅炉在装引风机有高、低速两个挡位，通常运行时一台高速运行，另一台低速运行，原则上两台风机应定期高、低速切换运行。因为风机低负荷运行时，风机进口速度发生偏离与叶轮通道的进口安装角产生一个差角，叶片非工作面上会形成流体低速区域，在该区域内气流携带粉尘的能力下降，粉尘更容易沉积在叶面上，单吸入风机长时间低速运行，还会带来烟道积灰不均衡现象。
另外，加强除尘设备的巡检和维护，及时有效地消除除尘设备缺陷，杜绝和减少烟气通道积灰及除尘器堵灰现象发生，也是防止引风机积灰振动的有效手段。
3 解决引风机积灰振动的途径
针对上述引风机叶片积灰振动的各类影响因素，为了解决引风机积灰振动问题，可以采取除尘器、引风机改型，以及提高燃煤质量、加强运行控制等手段。其中提高除尘器的除尘效率 , 减少粉尘进入引风机的机会 , 可以从根本上解决积灰振动问题。例如采用电除尘等高效型除尘器的引风机，只要除尘器运行正常 , 就不会或很少发生风机积灰问题（如我公司 5# 机组）。但是受资金、工程量等客观条件限制 , 全部改变除尘器的型式，对于一些企业短期内是难以实现的；同样风机改型的资金、工程量也是相当大的，而且效果也并非理想。另外，受外部煤炭市场形势的制约以及成本合算，燃煤现状也不会有大的改观；而现有除尘器及风机运行调整手段有限。
面对设备改型解决风机积灰振动存在的实际困难，能不能在允许一定量的粉尘及水分进入引风机的条件下 , 采取一些简便措施防止飞灰在转子上沉积 , 从而减缓或避免引风机振动。根据机翼型叶片风机积灰主要发生在非工作面这一特点，过去一些专家和科研院所在这方面曾进行过多次实践和改进，据了解东北电院设计的一种喷嘴气流连续吹扫装置，经现场试验应用效果较好。该装置结构简单安装方便 , 对引风机改动量极小，通过与院方专家探讨，认为 在保持原有设备现状和运行方式的前提下， 采用这种气流吹扫技术，解决我公司一期机组引风机积灰振动问题是经济可行的。
4 气流吹扫装置在我公司引风机上的具体应用
我公司于 2004 年首先在 1# 机组两台引风机上安装试验了吹扫装置， 2006 年 4 月及 11 月又先后在 2# 、 3# 机组引风机上进行安装和改进。吹扫装置的原理是改变风机叶片非工作面上涡流区的流场 , 通过高速气流的动量将刚粘附到叶片上的松软积灰吹掉。该装置是将一组或两组喷嘴安装在风机叶片近非工作面处，利用引风机本身的压头将一部分空气（或烟气）吸入喷嘴组进口 , 并以较高的速度连续喷射到叶片非工作面 , 叶轮每转一周 , 叶片被依次吹扫一遍 , 通过气流连续吹扫达到防止粉尘沉积的效果 [1] 。
我公司风机吹扫装置是采用风机压头吸取室外空气吹扫方式，每套装置由两组渐缩形喷嘴组成，布置在风机转子两侧下方，两组喷嘴间与叶轮中心约成 80 °夹角。喷嘴流量的大小直接影响引风机的出力和吹扫效果 , 过大则风机出力下降且风机电机电流增大 , 过小则吹扫效果欠佳 , 院方根据风机参数设计选取喷嘴尺寸及流量。其中一组装有内径 φ 50mm 喷嘴 8 个，进风母管直径为 φ 159mm ；另一组装有内径 φ 25mm 喷嘴 12 个，进风母管直径为 φ 133mm 。考虑风机叶轮高速旋转时相对速度的影响 , 安装喷嘴时其中心线与叶片最高点垂直并偏向叶片尾端 5 °～ 10 °角；为保证动静间隙及吹扫效果，喷嘴端部距叶片最近点设定为 15mm 。
采用这种吸取风机外空气吹扫形式的吹扫装置 , 当运行中发现引风机有积灰时（表现为轴瓦振动值增加），可以在喷嘴组母管进口加入适量细砂 , 人为造成一种磨损的状态 , 通过高速细砂撞击叶片上的积灰 , 以达到清灰、防振的目的 [1] 。加入细砂最好在风机高速运行状态下均匀连续进行，但如果连续加砂无效时，应及时停运进行人工清灰。
5 应用效果及存在问题
我公司 1# 机组两台引风机在 2004 年安装吹扫装置，安装后 2005 年发生 3 次积灰振动， 2006 年发生 2 次积灰振动， 2007 年上半年未发生积灰振动； 2# 、 3# 炉两台引风机分别在 2006 年 4 月和 11 月安装了吹扫装置 , 截止 2007 年 6 月两台机组引风机运行中，尚未发生过积灰振动停运清灰。从安装前后相比 3 台机组每年可减少引风机停运清灰近 20 余次，节 约燃油 40 余吨，避免少发电近 8 0 万 kW · h 。
从使用后机组停运时对风机检查情况，叶片非工作面仍有积灰，但积灰量相对安装喷嘴前大幅度减少（叶片积灰厚度不足 10mm ）。加装吹扫装置后风机电流略有上升，但对引风机性能无影响。由于吹扫装置进风口在风机室内，存在因负压气流所产生的低频噪声，为降低噪声可在吹扫装置进风母管入口端部管壁开设消声孔。另外，由于吹扫装置处于风机烟尘通风区域，粉尘气流对吹扫装置存在一定量的磨损，应定期检查做好防磨处理。
6 结论
通过 应用喷嘴吹扫技术 ， 解决引风机叶片积灰振动问题，效果明显、经济 效益可观。 该方法 设备结构简单、方便实用、投资费用小 , 也可为解决其它湿式除尘方式机组引风机积灰问题所借鉴 。
参 考 文 献
[1] 吕太，张炳文，王顺，等 . 机翼型叶片防止积灰的机理与技术 [J]. 风机技术， 2002 （ 3 ）： 5-7 ．
