锅炉烟风系统振动问题的设计优化探析

李哲

【摘  要】烟风系统是锅炉的重要结构组成部分，对于锅炉运行有着重要的影响意义。烟道系统振动的原因非常复杂，引起振动的原因也是多方面的，如烟道系统结构设计不合理、机械干扰、流体本身运动的不稳定性等都会诱发振动。本文就锅炉烟风系统振动问题的设计优化展开探讨。

【关键词】锅炉;烟风系统;振动问题;设计优化

引言

锅炉作为现代建筑项目中必不可少的建筑功能保障体系，对于建筑工程项目有着重要意义，而烟风系统作为锅炉结构的主要组成部分，是锅炉工作中主要的烟风通道，烟风系统的质量也直接决定了锅炉是否能够满负荷运行，是锅炉运行实效的直接影响因素。而振动问题是锅炉运营中烟风系统常见的问题之一，烟风系统会由于振动问题，给锅炉运行造成严重的不利影响。

1振动原因分析

1.1风机旋转脱流诱发的振动

当风机在低流量下运行时，由于进入风机叶片的气流攻角太大，造成气流在叶片上的负压面发生分离，造成该流道的堵塞，使本来应该流入该叶道的气流被排挤到相邻的叶道中去，脱流造成的阻塞从一个叶片沿着与叶轮旋转相反的方向传到下一个叶片上，这种移动是以比叶轮本身旋转速度小的相对速度沿着和叶轮转动的同一方向旋转，即为旋转脱流。

1.2锅炉燃用煤的介质差异变化较大，导致风机出力变化较大

风机出力问题是导致烟风管道系统出现振动问题的主要原因之一，而一旦锅炉的燃用煤介质差异较大，就会使锅炉风机系统的出力出现过大或出力不足的情况，进而造成烟风系统振动问题的发生。

1.3气流分布不均匀诱发的振动

烟道系统是将几台锅炉的烟道并在了一起，其结构复杂，烟道系统中存在多个变截面通道和弯头。当气流流过弯道时，必然出现断面速度分布不均匀的现象，在弯道处由于内侧压力与外侧压力不同，必然使内、外侧气流流速不同，使气流出现双螺旋流形式的二次流和在弯头前后出现局部的涡流区。一方面，不均匀的气流分布会导致风机叶轮在不均匀的气流中工作，从而引起通过叶轮后气流的脉动。另一方面，当气流流过具有较大扩张角的烟道时，会在有扩张角的壁面附近形成旋涡，旋涡中有一个低压区，旋涡的不断发生和脱落会使和流体接触的固体壁面受到交变力的作用，从而产生噪声和振动。特别是当其脉动频率与系统固有频率或气体的声学固有频率相近时会发生共振。

2锅炉烟风系统振动问题的危害

烟风系统作为锅炉的重要结构组成部分，一旦烟风系统出现振动的情况，就会给锅炉系统整体造成严重的危害与不利影响，不仅会影响锅炉的运行实效，更会导致锅炉系统的使用寿命严重下降，使建筑工程项目的功能发挥受限。锅炉烟风系统振动问题的危害主要体现在以下几个方面：首先，锅炉烟风系统振动问题会导致锅炉运行的噪音增大。锅炉运行过程中烟风系统发生振动问题时，首要的危害就是会导致锅炉运行时的噪音增加，进而使锅炉房内的噪音污染问题扩大，会对锅炉运行人员以及锅炉房周边的建筑住宅产生严重的噪音影响，给周围居民的正常工作生活造成严重的噪音困扰。与此同时，噪音的增加也会导致锅炉运行警报系统的警报提示音被覆盖，不利于锅炉的安全运行。其次，锅炉烟风系统振动问题会导致锅炉的运行成本增加。在锅炉运行过程中，一旦烟风系统出现振动问题，就会导致锅炉烟风通道出现保温层脱落的情况，甚至会由于振动力的影响，造成锅炉烟风通道出现断裂的情况，进而必须对锅炉系统进行维修，而由于振动问题导致的锅炉烟风通道损耗过快的问题就会导致维修成本的大量增加。再次，锅炉烟风系统振动问题会导致锅炉的使用周期下降。使用周期直接决定了建筑锅炉系统的建设投入运用的实效性，而锅炉烟道作为锅炉系统的重要结构组成部分，一旦发生烟风系统振动问题时，就会由于振动原因对锅炉系统的整体产生不利影响，导致锅炉运行过程中的损耗不断增加，最终导致锅炉系统的使用周期下降，给建筑工程项目帶来严重的不利影响。最后，锅炉烟风系统振动问题会导致锅炉运行耗能增加。锅炉运行过程中，一旦出现烟风系统振动问题，就表示烟风系统中存在着一定的问题，既可能是风机系统的问题也可能是烟风管道的设计问题，但是不论是哪种原因所导致的振动问题发生，都会造成锅炉运行过程中的能耗增加，导致建筑工程项目的使用成本增加。

3设计优化锅炉烟风系统振动问题

3.1合理进行风机选型

选择与锅炉烟风系统相匹配的风机型式与容量。合理选取风量裕量和压力裕量。另外，风机选型时应考虑低负荷参数时的运行工况点轴流式风机应避免运行工况点落人失速区，离心式风机应避免使调节风门开度长期在30%以下运行。

3.2锅炉烟风系统设计中对风机的叶轮进行改造，实现对锅炉风机的风量和风压控制

锅炉风机的风量与风压问题也是导致烟风系统出现振动问题的主要因素之一，因此在锅炉系统设计中，要通过对风机性能参数的控制来调节锅炉风机的风量和风压，通过对风机叶片角度、叶片形式的改变，再加之对风机叶轮直径大小的设计优化，就能够改变风机的风量和风压，继而降低锅炉烟风系统振动问题的发生概率。

3.3对风机进出口管道形式进行优化设计

风机进口管道以平直管段为最佳，一般要求进口直管段为进口管道当量直径的2.5倍上;风机出口管道以平直段为最佳，一般要求出口直管段长度为3一5倍出口管道当量直径;若不满足，可在进出口管道或者不合理弯道处上加装导流板，以降低烟风道系统阻力，改善风机运行条件对风机人口风箱处气流的不合理，可通过加宽风机进口风箱的人口宽度，达到降低人口风速的目的也可通过改造烟风道内支撑杆型式和材料，来降低烟风道阻力，这些都是通过改变管网特性来改善振动的方法。

3.4锅炉烟风系统设计中保证烟风系统管道设计的科学性

管道作为烟风系统的核心结构组成部分，烟风管道设计的科学性直接关系到了烟风系统运行的稳定性，因此在设计过程中，必须保障烟风管道管道设计的科学性，避免管道设计不科学而造成烟风系统振动问题的发生。

3.5对风机进行变速控制

变速调节是通过调节风机转速来改变风机的特性曲线，主要包括变频控制和调速型液力藕合器目前，电厂CFB锅炉应用较为广泛，其一、二次风机多采用离心式，此类型风机裕量较大，适合通过变频控制调节调速型液力藕合器相对具有价格低廉，操作简单，使用寿命长的优点。多数热电厂运行以热定电，而热负荷的发展是一个长期而渐进的过程，在热负荷未达到设计热负荷之前或者热负荷季节性的降低，锅炉必须低负荷运行。此时通过变速调节，风机能重新调整在高效区内运行，避免落人不安全区而出现振动，满足锅炉在低负荷工况下的稳定运行此外，当风机电机转速降低时，风机效率基本不受影响，而风机电动机消耗的功率将显著降低，节能效果明显。

结语

烟风系统作为锅炉结构的重要组成部分，在设计过程中，要对烟风系统进行设计优化，保证烟风系统设计的科学性以及风机选型的科学性，降低烟风系统振动问题的发生概率。

参考文献：

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[2]王方明，王毅，张茂.锅炉烟风管道设计优化探析[J].中国新技术新产品，2018（7）：97-98.

[3]韩建生，冯江涛.锅炉引风机振动原因分析及处理[J].中国设备工程，2019（9）：110-112.

（作者单位：河南省电力勘测设计院）