1.概況
以往鍋爐的風(fēng)煙系統(tǒng)設(shè)備主要包括送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、暖風(fēng)器、預(yù)熱器、靜電除塵器、吸風(fēng)機(jī)等。現(xiàn)在的大型鍋爐環(huán)保設(shè)備的需要，配置了脫硫增壓風(fēng)機(jī)、脫硫島（FGD）煙氣換熱器(GGH)等。使早期鍋爐的“兩大”(吸、送)風(fēng)機(jī)逐步變?yōu)槟壳暗摹八拇蟆保ㄎ?、送、一次、增壓）風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)是鍋爐設(shè)備中重要輔機(jī)之一，隨著鍋爐單機(jī)容量的增大，為保證機(jī)組安全可靠和
經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行，對(duì)風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能和運(yùn)行調(diào)節(jié)也提出了更高、更新的要求。在當(dāng)前電力行業(yè)飛速發(fā)展，大型機(jī)組不斷投產(chǎn)的形勢下，人們對(duì)“四大”風(fēng)機(jī)的選型問題越來越關(guān)注。為此，對(duì)幾種形式風(fēng)機(jī)的性能以及使用情況加以比對(duì)，以便對(duì)各種風(fēng)機(jī)有更進(jìn)一步了解，為今后風(fēng)機(jī)的選型和維護(hù)，提出了自己的看法。
2.引言
2.1華電國際鄒縣發(fā)電廠總裝機(jī)容量為2540MW，一期、二期工程4×335MW機(jī)組分別于1985年～1989年建成投產(chǎn)，每臺(tái)鍋爐配置2臺(tái)SAF28-16-1型動(dòng)葉可調(diào)軸流式吸風(fēng)機(jī)和2臺(tái)FAF23.7-13.3-1型動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)，送、吸風(fēng)機(jī)均為上海鼓風(fēng)機(jī)廠制造。
三期工程2×60OMW機(jī)組于1987年建相繼成投產(chǎn)，每臺(tái)鍋爐分別配置2臺(tái)美國TLT-Babcock公司生產(chǎn)的SAF37.5/19.0-1型動(dòng)葉可調(diào)軸流式吸風(fēng)機(jī)與上海鼓風(fēng)機(jī)廠采用德國TLT技術(shù)生產(chǎn)的2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式FAF28.0/12.5-1型送風(fēng)機(jī)；2臺(tái)美國TLT-Babcock公司制造的1904 AZ/1155/5型雙吸離心式入口靜葉可調(diào)一次風(fēng)機(jī)。后來改造安裝的煙氣脫硫增壓風(fēng)機(jī)選用了豪頓華公司制造的ANN-4494/2120B型動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)。
四期工程2×100OMW #7機(jī)組于2006年12月４日正式投產(chǎn)，＃8機(jī)組也于2007年7月5日投產(chǎn)。每臺(tái)鍋爐分別配置2臺(tái)成都電力機(jī)械廠生產(chǎn)的AN42e6（V13+4°）型靜葉可調(diào)軸流式吸風(fēng)機(jī)，以及同步投產(chǎn)的2臺(tái)ANT42e（V13+4°）型靜葉可調(diào)軸流式脫硫增壓風(fēng)機(jī)。2臺(tái)FAF19/12.5-2型動(dòng)葉可調(diào)軸流式雙級(jí)葉片一次風(fēng)機(jī)，2臺(tái)FAF28-14-1型動(dòng)葉片角度可調(diào)節(jié)軸流式送風(fēng)機(jī)為上海鼓風(fēng)機(jī)廠制造。
2.2 離心式風(fēng)機(jī)具有悠久的
歷史，目前不少電廠仍普遍采用它作為鍋爐用風(fēng)機(jī)。離心式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠、效率高，制造成本較低，噪音較小，抗腐蝕性能較好。
現(xiàn)代離心式風(fēng)機(jī)普遍采用空心機(jī)翼型后彎葉片，效率可高達(dá)85～92％。但是隨著鍋爐單機(jī)容量的急劇增加，離心式風(fēng)機(jī)的容量已經(jīng)受到葉輪材料強(qiáng)度的限制。不可能使風(fēng)機(jī)的容量隨鍋爐的容量大幅度地增加而按相應(yīng)的比例增長。而且隨著鍋爐單機(jī)容量的增加，離心式風(fēng)機(jī)的尺寸、重量都太大了，給制造、運(yùn)輸、安裝、運(yùn)行維護(hù)等方面都帶來了困難，否則只能依靠風(fēng)機(jī)的臺(tái)數(shù)來適應(yīng)鍋爐容量的增長。在這種情況下，各電廠的大容量鍋爐采用軸流式風(fēng)機(jī)是目前發(fā)展的主要趨勢。
2.3軸流式風(fēng)機(jī)是以機(jī)翼上升力理論為基礎(chǔ)，被輸送提升增壓的流體沿軸向流動(dòng)，故稱為軸流風(fēng)機(jī)。軸流式風(fēng)機(jī)具有流量大，風(fēng)壓低的特點(diǎn)，所以適合于作為鍋爐的輸粉風(fēng)機(jī)與吸風(fēng)機(jī)。在我國當(dāng)前電力行業(yè)飛速發(fā)展，大型機(jī)組不斷投產(chǎn)的形勢下，人們對(duì)“四大”風(fēng)機(jī)的選型問題越來越關(guān)注。為此，筆者將針對(duì)本廠使用的幾種形式的風(fēng)機(jī)性能，結(jié)合風(fēng)機(jī)制造、安裝、運(yùn)行、維護(hù)等方面出現(xiàn)的問題加以比較。
由于以上兩種形式的風(fēng)機(jī)已經(jīng)被電廠廣泛使用，對(duì)其構(gòu)造、特性等就不詳細(xì)敘述。
3. 入口靜葉片角度可調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)
華電國際鄒縣發(fā)電廠四期工程1000MW機(jī)組采用的入口靜葉片角度可調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)（以下簡稱靜調(diào)風(fēng)機(jī)）空氣動(dòng)力性能設(shè)計(jì)，是原聯(lián)邦德國KKK公司經(jīng)過五十多年的試驗(yàn)逐步發(fā)展起來的。從上世紀(jì)80年代末期我國引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)制造了靜調(diào)風(fēng)機(jī)，原電力部根據(jù)我國電力
工業(yè)的迫切需要向國家申報(bào)、經(jīng)國家經(jīng)委批準(zhǔn)的技術(shù)引進(jìn)項(xiàng)目，并被列為國家計(jì)委重大新產(chǎn)品項(xiàng)目。1990年制造的首批靜調(diào)風(fēng)機(jī)，同年通過了德國專家的質(zhì)量認(rèn)證，在制造質(zhì)量上完全符合該公司制造質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。靜調(diào)風(fēng)機(jī)各通流部件的互相匹配、幾何型線、葉輪葉片數(shù)、入口和出口導(dǎo)葉的葉片數(shù)、入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的位置、后導(dǎo)葉及葉輪葉片安裝角度等，都是經(jīng)過大量試驗(yàn)研究而優(yōu)化。
3.1風(fēng)機(jī)特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)簡介
3.1.1靜調(diào)風(fēng)機(jī)是一種子午加速風(fēng)機(jī)，其高性能、高效率、能避開失速區(qū)。風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，圖1是風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖，按照氣流方向，包括進(jìn)氣箱、進(jìn)口集流器、進(jìn)口導(dǎo)向調(diào)節(jié)器、機(jī)殼及后導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)子（帶滾動(dòng)軸承）、擴(kuò)壓器等主要部件。 附圖1 吸風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖
1—聯(lián)軸器；2—入口集流器；3—入口靜葉；4—葉輪；5—出口擴(kuò)流器；6—軸冷風(fēng)機(jī)；
7—吸風(fēng)機(jī)軸系；8—吸風(fēng)機(jī)殼體
3.1.2、輪轂呈鍋底狀，應(yīng)力均勻分散，當(dāng)應(yīng)力在輪轂表面加速時(shí)，氣流均勻接觸輪轂表面，均勻加速，轉(zhuǎn)子運(yùn)行平穩(wěn)。鍋底輪轂靜調(diào)風(fēng)機(jī)比錐形輪轂靜調(diào)風(fēng)機(jī)的******效率要高出3％左右。輪轂上只有一組主葉片，重量輕，焊接量少，熱影響區(qū)少，輪轂可多次重復(fù)使用，使用壽命長。同時(shí)既有傾斜角又有扭轉(zhuǎn)角，壓力系數(shù)高，降低葉輪線速度，提高其耐磨性。另外，其獨(dú)特的葉型設(shè)計(jì)保護(hù)了葉片根部，磨損區(qū)域控制在葉尖，不會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。 3.1.3、葉輪裝在短軸上，葉輪重心通過三套軸承的中心，穩(wěn)定性好，振動(dòng)非常小，振動(dòng)值≤0.04mm。軸承集中在短軸上，只承受短軸和與轉(zhuǎn)子的重量，不承受風(fēng)機(jī)大軸承的重量。軸承使用壽命比老式結(jié)構(gòu)的軸承壽命提高了很多。葉輪重量很輕，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也很小，相應(yīng)地降低了電機(jī)的拖動(dòng)負(fù)荷。比在相同參數(shù)下選用的其他形式風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均要小得多，且檢修時(shí)葉輪無需與軸承座整體吊裝。
3.1.4、靜調(diào)風(fēng)機(jī)機(jī)采用的油脂潤滑方式潤滑，不需要油站，加油方式是每隔一個(gè)月，用專用油槍加油一次，每次只需加油100克。該風(fēng)機(jī)不用油站又采用的空氣冷卻，整臺(tái)風(fēng)機(jī)無油無水，便于維護(hù)，非常利于文明達(dá)標(biāo)。
3.2工作原理
靜調(diào)風(fēng)機(jī)是一種子午加速風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)工作時(shí)，煙氣由除塵器出來后進(jìn)入風(fēng)機(jī)進(jìn)氣室，經(jīng)過前導(dǎo)葉的導(dǎo)向，在集流器中收斂加速，再通過葉輪的作功產(chǎn)生靜壓能和動(dòng)壓能；后導(dǎo)葉又將煙氣的螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為軸向運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入擴(kuò)壓器，并在擴(kuò)壓器內(nèi)將煙氣的大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化成靜壓能，從而完成風(fēng)機(jī)的工作過程，最后煙氣排入大氣。
3.3風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)
3.3.1靜調(diào)風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)是由前導(dǎo)葉完成的。前導(dǎo)葉為機(jī)翼型，能在-75°～+30°范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)風(fēng)量調(diào)節(jié)（該項(xiàng)技術(shù)為TLT-KKK公司專利），因而其調(diào)節(jié)范圍寬，調(diào)節(jié)效率高；尤其是風(fēng)機(jī)性能曲線的等效線呈橢圓分布且其長軸幾乎與鍋爐管網(wǎng)阻力曲線平行，因此，風(fēng)機(jī)特別適合于作帶調(diào)峰負(fù)荷的鍋爐機(jī)組的風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)采用安裝在葉輪上游進(jìn)口導(dǎo)葉改變運(yùn)行工況，軸向方向的氣流用可以旋轉(zhuǎn)的進(jìn)入導(dǎo)葉，按照葉輪的旋轉(zhuǎn)方向或其相反方向進(jìn)行導(dǎo)向，調(diào)整每種定向旋流可以得到不同的風(fēng)機(jī)容量。
3.3.2入口導(dǎo)葉在運(yùn)行過程中可通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)定一個(gè)合適的角度來調(diào)節(jié)流體。入口導(dǎo)葉的行程范圍可用調(diào)節(jié)限位裝置分別調(diào)至-75°（關(guān)閉）和+30°（全開）予以限定。采用帶遙控的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)入口導(dǎo)葉，該機(jī)構(gòu)的行程以不撞擊導(dǎo)葉止塊而限定的。采用帶有百分刻度的電動(dòng)指示儀表給出導(dǎo)葉位置的相應(yīng)信號(hào)，應(yīng)將指示儀表進(jìn)行校準(zhǔn)，使“打開100％”的點(diǎn)與所規(guī)定的******負(fù)荷點(diǎn)相重合（100％開度應(yīng)≤導(dǎo)葉的+30°開度）。
3.4風(fēng)機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)及應(yīng)注意的問題
3.4.1根據(jù)筆者對(duì)該風(fēng)機(jī)投產(chǎn)一年來的跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)該類型風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)葉空心葉片由于制造工藝不精細(xì)問題，點(diǎn)焊處多處開焊，葉柄與中心筒相交處葉軸支撐結(jié)構(gòu)過于簡單粗糙而且磨損嚴(yán)重。加上導(dǎo)葉調(diào)節(jié)輪圈及連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝不到位，導(dǎo)致各靜葉角度不一致與竄動(dòng)，幾次發(fā)生過葉片卡澀及葉柄外部的支承座斷裂的故障。
3.4.2根據(jù)筆者對(duì)該類型風(fēng)多年來的跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)由于施工安裝人員受老式離心風(fēng)機(jī)安裝經(jīng)驗(yàn)的影響, 新的理念沒有建立,對(duì)靜調(diào)風(fēng)機(jī)性能還不熟悉,導(dǎo)致華電安徽池洲電廠、寧夏靈武電廠、山東鄒縣電廠的吸風(fēng)機(jī)安裝后，入口調(diào)節(jié)葉片的就地行程雖然限定在0～100%,而實(shí)際上風(fēng)機(jī)內(nèi)部入口調(diào)節(jié)葉片的行程只是在-75°～0°范圍內(nèi)，因此以上機(jī)組投產(chǎn)后均存在風(fēng)機(jī)出力受限的問題，經(jīng)過修整葉片電動(dòng)頭開關(guān)行程后恢復(fù)正常。
3.4.3 ＃7爐由于吸風(fēng)機(jī)出口煙道長期正壓（應(yīng)該負(fù)壓）運(yùn)行，造成風(fēng)機(jī)圍帶、膨脹節(jié)等設(shè)備不同程度的損壞而煙氣泄漏嚴(yán)重，為了防爆還專門在吸風(fēng)機(jī)出口煙道上加裝防爆門。主要原因是增壓風(fēng)機(jī)入口靜葉角度沒有按照標(biāo)準(zhǔn)安裝調(diào)試，結(jié)果只能在（-75°～0°）范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，當(dāng)鍋爐高負(fù)荷時(shí)，由于增壓風(fēng)機(jī)靜葉不能全開，也就出現(xiàn)卡脖子現(xiàn)象。一般情況下不加裝脫硫裝置，正常運(yùn)行中吸風(fēng)機(jī)出口煙道負(fù)壓受煙囪影響，能比較穩(wěn)定的維持在-6.27 Pa～-7.08 Pa之間運(yùn)行。加裝脫硫裝置后該段系統(tǒng)阻力由增壓風(fēng)機(jī)來克服，正常運(yùn)行中吸風(fēng)機(jī)出口煙道負(fù)壓，一般應(yīng)同原來相接近。由于增壓風(fēng)機(jī)入口靜葉差30°不能全開，所以吸風(fēng)機(jī)出口煙道負(fù)壓時(shí)常1000 Pa之間變化，嚴(yán)重時(shí)達(dá)到1600 Pa甚至2000 Pa。而靜葉開度100％，電流也只能達(dá)到245A。當(dāng)＃7爐大修后，在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)靜葉的問題，經(jīng)過修整靜葉角度增壓風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)靜葉開度只開到88％時(shí)，電流就已達(dá)到292A，吸風(fēng)機(jī)出口煙道負(fù)壓也能比較正常的穩(wěn)定在-1.5 Pa～-4.2 Pa之間。
3.4.4幾個(gè)電廠吸風(fēng)機(jī)均發(fā)生過此類故障，運(yùn)行中風(fēng)機(jī)振動(dòng)大，超過規(guī)程規(guī)定值，根據(jù)該風(fēng)機(jī)葉輪與機(jī)軸的裝配工藝不同于其它類型的風(fēng)機(jī)，采用那種過盈配合工藝而是屬于過渡配合，容易出現(xiàn)故障，根據(jù)振動(dòng)參數(shù)診斷為葉輪緊固螺栓松動(dòng)引起振動(dòng)。結(jié)果停下風(fēng)機(jī)吊開上蓋及葉輪側(cè)半聯(lián)軸器檢查，發(fā)現(xiàn)葉輪端部的壓盤螺栓多條松動(dòng)甚至有的螺栓斷裂。發(fā)現(xiàn)主要是安裝過程中沒有按規(guī)定力矩緊固壓蓋螺栓導(dǎo)致，當(dāng)然螺栓的質(zhì)量也可能存在問題。
3.4.5從現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀來看，裝有兩級(jí)葉片的軸流式一次風(fēng)機(jī)入口風(fēng)道上雖然裝設(shè)有消音器，因一次風(fēng)機(jī)風(fēng)壓高，葉片多達(dá)32只，使現(xiàn)場噪音達(dá)105dB以上，因此必須在機(jī)殼表面敷設(shè)隔音層或者加裝隔音罩。
3.4.6由于一次風(fēng)機(jī)風(fēng)壓高、噪音大，多次出現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)道振裂，內(nèi)部支撐及導(dǎo)流板等部件開焊等問題。
4.軸流式風(fēng)機(jī)與離心式風(fēng)機(jī)性能比較
4.1軸流式風(fēng)機(jī)如采用動(dòng)葉片角度可調(diào)節(jié)，則效率較高。并可使風(fēng)機(jī)在高效率區(qū)域內(nèi)工作，因此，運(yùn)行費(fèi)用較離心式風(fēng)機(jī)明顯降低。軸流式風(fēng)機(jī)效率******可達(dá)90％，機(jī)翼型葉片的離心式風(fēng)機(jī)效率可達(dá)92.8％，兩者在設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)的效率相差不大。但是當(dāng)機(jī)組帶低負(fù)荷時(shí)，動(dòng)葉片角度可調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)（以下簡稱動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī)）的效率要比具有入口導(dǎo)向裝置調(diào)節(jié)的離心式風(fēng)機(jī)高許多（見表1）。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在55％左右時(shí)，軸流式風(fēng)機(jī)的效率將比離心式高2倍以上。
附表1 軸流式送風(fēng)機(jī)與離心式送風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率與軸功率對(duì)比表
| 機(jī)組容量風(fēng)機(jī)類型 | 220MW | 375MW |
| 離心式 | 軸流式 | 離心式 | 軸流式 |
| 性
能
對(duì)
比 | 風(fēng)量（m3/ min） | 7400 | 7400 | 11380 | 11380 |
| 風(fēng)壓kpa | 7.80 | 7.80 | 8.75 | 8.75 |
| 轉(zhuǎn)速（r/min） | 1150 | 1150 | 1160 | 1750 |
| 軸功率（kw） | 1100 | 1100 | 1858 | 1815 |
| 電動(dòng)機(jī)功率（kw） | － | － | 2100 | 2000 |
| 風(fēng)
機(jī)
效
率
％ | 機(jī)組負(fù)荷100％ | 84 | 86 | 34 | 86 |
| 機(jī)組負(fù)荷81％ | 69 | 83.5 | － | － |
| 機(jī)組負(fù)荷54％ | 28 | 71 | － | － |
| 機(jī)組負(fù)荷50％ | － | | 25 | 70 |
通過表1可以看出，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷為100％時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)的效率分別為80％與84％，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降到54～50％時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)效率將比離心風(fēng)機(jī)高2.53～2.81倍。
