火电厂双级动叶可调轴流风机失速分析

摘要：根据国家节能减排要求，燃煤发电机组需进行超低排放改造，改造后烟道阻力增加。机组长期运行后，烟道阻力持续上升，将面临引风机失速问题。现通过对引风机失速实例进行分析，找出了导致风机失速的原因并采取了相应的处理措施，处理后引风机运行稳定，机组运行恢复正常。

关键词：火电厂;双级;动叶可调;轴流风机;失速

0 引言

根据国家发展和改革委员会、环境保护部、国家能源局印发的《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》和《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》文件要求，现役300 MW及以上燃煤发电机组改造后的污染物排放质量浓度限值如下：在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放质量浓度分别不高于10 mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3。为全面落实国家环保工作要求，燃煤发电机组都需进行超低排放改造和节能管理。

火电机组超低排放改造后烟道阻力增加，机组运行后若烟道阻力持续增加、引风机出现异常或引风机出力余量不足等，将面临引风机失速问题。本文通过对锅炉烟道阻力大、引风机动叶偏移等原因导致的引风机失速事件进行分析，采取相应处理措施，解决了引风机失速问题。

1 锅炉及引风机概况

广东能源茂名热电厂有限公司#6机组为330 MW容量機组，锅炉型号为DG1025/18.2-Ⅱ4，锅炉型式为亚临界参数、四角切圆燃烧、自然循环汽包炉，一次中间再热，平衡通风，固态排渣，全钢架、全悬吊结构。引风机为上海鼓风机厂有限公司生产的SAF25-17-2型鼓风机，叶片调节范围-40°～10°，叶轮级数为2级，叶型为16DA16，引风机性能参数如表1所示。

2 引风机失速经过

2020-10-04T19：28：01，#6机组负荷285 MW，A引风机动叶开度100%，电流325 A;B引风机动叶开度98%，电流由307 A急降至173 A。#6炉负压急剧上升，19：28：06，#6炉“发炉膛负压高”报警，值班员迅速急停F磨，并减小A、B送风机出力。19：28：22，#6炉炉膛负压达1 929 Pa，触发“炉膛负压高高”保护，锅炉MFT，汽机跳闸，发电机程跳逆功率跳闸，#6机组紧急停机处理。

3 原因分析

3.1    轴流风机发生失速现象的机理

根据轴流风机的工作原理可知，当气流与叶片进口形成正冲角，且此正冲角达到某一临界值时，叶片背面流动工况开始恶化，正冲角超过临界值时，边界层受到破坏，在叶片背面尾端出现涡流区，即所谓“失速”现象。正冲角远大于临界值时，失速现象更严重。

3.2    #6机组引风机性能及烟道阻力变化情况

2017年12月，#6机组大修后与近期B引风机运行性能参数对比情况如表2所示。2017年底大修后两台引风机电流接近，目前高负荷下两台引风机电流偏差较大。2020年10月4日失速前5 min，A引风机电流320 A，B引风机电流307 A;失速前A引风机电流325 A，B引风机电流由299 A急降至173 A。由此可知，除了烟道阻力增加外，B引风机本身可能出现异常情况，使得B引风机容易发生失速现象。

250 MW负荷时，B引风机全压升由大修后的6 489 Pa上升到正常工况下的8 431 Pa，烟道阻力上升了将近2 000 Pa。正常工况300 MW负荷下B引风机全压升也比大修后330 MW负荷时高了1 000 Pa左右。

各工况下烟道阻力分布情况如表3所示，由表3可以看出，#6机组逐渐增大的烟道阻力中，电袋除尘器的阻力增加尤其明显，250 MW负荷下较大修前增加了2 300 Pa左右。

3.3    煤质情况

根据煤质化验报告，近期入炉煤灰分22.55%、全硫1.11%，煤质灰分和硫分较大，灰分较大会增加电袋系统运行阻力，硫分较大会增加脱硫系统运行阻力，从而造成目前整个烟气系统阻力的增加。

3.4    风机检查情况

现场检查发现B引风机一级动叶有1块动叶开度与其余动叶明显不一致（图1），另外5块叶片存在轻微偏移现象。

3.5    #6机组电袋除尘器布袋检查情况

电袋除尘器冷却后，拆出布袋进行检查，发现布袋粘结严重（图2），通过喷吹已无法恢复性能。

3.6    #6机组B引风机失速原因

引风机失速主要有两种原因：一是风机本身故障问题，包括动叶调节机构故障、导叶故障等;二是烟道系统阻力过大，包括脱硝系统、空预器系统、电袋系统、MGGH系统、脱硫系统的阻力增大等。

根据本次失速前后相关参数，可以判断此次B引风机失速是烟道阻力大，叠加引风机动叶偏移引起风机出力下降造成的。分析如下：

（1）对比B引风机失速前后烟道阻力相关参数（表2、表3）及引风机性能曲线（图3）可知：刚大修完时250 MW稳定安全区为10 300 Nm/kg（即8 755 Pa）以下;330 MW时引风机全压升为8 400 Pa左右，此时因为煤种及烟道阻力较小，风机出力大约218.4 m3/s（修正至性能曲线体积流量，介质密度0.85 kg/m3），此时引风机运行在稳定区以内，11 300 Nm/kg（即9 605 Pa）以下是安全区;在250 MW和330 MW负荷时，大修后的B引风机全压升分别为6 450 Pa和8 400 Pa左右，如图3中A点（250 MW工况点）和B点（330 MW工况点）所示，离失速临界压力仍有很大余量。

（2）2020年10月4日，B引风机失速前电袋除尘器阻力约3 900 Pa，B引风机失速前风量为181.7 m3/s（经风量测点和电流修正至性能曲线体积流量，介质密度0.85 kg/m3），风机全压升在8 719 Pa左右，如图3中C点（失速工况点）所示，此时失速临界压力约为10 900 Nm/kg（即9 265 Pa），离风机临界失速压力还有500 Pa左右的余量（此时风机的失速裕度为1.45，大于1.3的安全系数）。但如果此时引风机动叶出现故障导致出力不足，使引风机流量突然减少至临界流量以下，也会导致B引风机失速。

4 采取的措施及处理情况

（1）对B引风机存在偏移现象的叶片进行校正。机组启动后，320 MW负荷时A引风机开度92%，电流320 A，B引风机开度91%，电流317 A，B引风机出力与A引风机接近，风机运行正常。

（2）采购新布袋，对旧布袋进行更换。机组启动后布袋差压也在正常范围，320 MW负荷时，电袋除尘器差压在1 500 Pa左右，机组运行稳定。

5 结语

轴流风机失速的原因主要包括风机本身故障、烟道阻力过大等因素。本文通过对#6机组引风机失速实例进行分析，根据运行数据及厂家提供的风机性能曲线图，查找出了导致风机失速的原因并采取了相应的处理措施消除了故障。经处理后，#6机组引风机运行稳定，烟道阻力降低，机组运行恢复正常。

[参考文献]

[1] 国家发展和改革委员会，环境保护部，国家能源局.关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》的通知：发改能源〔2014〕2093号[A].

[2] 环境保护部，国家发展和改革委员会，国家能源局.关于印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知：环发〔2015〕164号[A].

[3] 马少栋，李春曦，王欢，等.动叶可调轴流风机失速与喘振现象及其预防措施[J].电力科学与工程，2010，26（7）：33-37.

[4] 梁国柱.电厂锅炉动叶可调轴流送风机失速分析及处理[J].广西电力，2012，35（3）：41-43.

收稿日期：2020-12-24

作者简介：张云贵（1982—），男，云南泸西人，热能动力工程师，主要从事电厂运行管理工作。