自生通風(fēng)力對電站鍋爐引風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況的影響

1、自生通風(fēng)力對電站鍋爐引風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況的影響the influence of self-generating ventilating force on operating condition of induced draft fan for power station 摘要:根據(jù)電站鍋爐煙道特點(diǎn),通過計(jì)算煙道中的自生通風(fēng)力，分析了自生通風(fēng)力對管網(wǎng)特性曲線和引風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況及引風(fēng)機(jī)選型的影響。關(guān)鍵詞：引風(fēng)機(jī) 自生通風(fēng)力 性能曲線 運(yùn)行工況 煙道abstract: according to the characteristic of furnace flue for power station, the

2、 influence of self-generating ventilating force on pipe-net characteristic curve and operating condition and selection of induced draft fan were analyzed through computing self-generating ventilating force in flue.keywords: induced fan self-generating ventilating force performance curve operating co

3、ndition flue1引言引風(fēng)機(jī)的工作過程是抽出鍋爐燃料燃燒后生成的煙氣，通過管道和煙囪，將其排入大氣。由于煙氣的溫度較高，密度較小，爐膛出口處壓力大多為微負(fù)壓，因此，電力院校的泵與風(fēng)機(jī)教科書和風(fēng)機(jī)說明書大都認(rèn)為管網(wǎng)阻力與容積流量的平方成正比關(guān)系，即p=kq2,其中：p為風(fēng)機(jī)的全壓，q為風(fēng)機(jī)的容積流量，k為管網(wǎng)的阻力系數(shù)。對于電站鍋爐煙道，由于煙囪的高度尺寸較大，煙道進(jìn)出口截面之間存在較大的高度差，而熱煙氣的密度小于冷空氣，煙道內(nèi)會產(chǎn)生向上的通風(fēng)力，即自生通風(fēng)力。自生通風(fēng)力與風(fēng)機(jī)的壓力共同作用，以克服管網(wǎng)阻力（包括煙囪的阻力）。由于自生通風(fēng)力的作用，引風(fēng)機(jī)出口截面的靜壓也常為負(fù)值。自生通風(fēng)

4、力使管網(wǎng)特性曲線偏移，從而改變了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況。如果忽略自生通風(fēng)力，則會使風(fēng)機(jī)的選型偏大，運(yùn)行效率下降，功耗增加。2電站鍋爐煙道特點(diǎn)1.爐膛 2.屏式過熱器 3.對流過熱器 4.再熱器 5.省煤器6.空氣預(yù)熱器 7.除塵器 8.引風(fēng)機(jī) 9.煙囪圖1 電站鍋爐煙道構(gòu)成及工作過程示意圖圖1為大中型鍋爐最廣泛采用的一種布置方式（型布置）。鍋爐部分由垂直爐膛、水_收稿日期：2004-09-21 西安市 710032平煙道和下行對流煙道（即垂直煙道，又稱煙井）3部分組成。煤粉和空氣在爐膛內(nèi)強(qiáng)烈燃燒后，高溫?zé)煔庋貭t膛向上運(yùn)動，經(jīng)過水平煙道、垂直煙道、除塵器、引風(fēng)機(jī)后,通過煙囪排入大氣?；鹧嬷行牡臏囟瓤蛇_(dá)1

5、500以上，由于水冷壁吸熱，爐膛出口處煙溫約為1100。為了提高熱力循環(huán)效率、保證生產(chǎn)安全，在爐膛出口和煙道中布置有過熱器、再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。與這些設(shè)備換熱后，煙氣溫度逐漸降低，流經(jīng)風(fēng)機(jī)的煙溫約為135。在風(fēng)機(jī)進(jìn)口前裝有除塵器。煙道最后一個裝置是煙囪，由于電站鍋爐的煙囪都很高，自生通風(fēng)力主要產(chǎn)生于煙囪。3自生通風(fēng)力的計(jì)算煙氣通道區(qū)段的自生通風(fēng)力計(jì)算公式 (1)h計(jì)算區(qū)段煙道進(jìn)出口截面高度差 ，mg重力加速度，m/s2當(dāng)?shù)乜諝饷芏龋琸g/m30時的煙氣密度，kg/m3ty煙氣溫度，當(dāng)煙氣向上流動時，結(jié)果取正值；反之，取負(fù)值。把各段煙道的自生通風(fēng)力相加，即得煙道總的自生通風(fēng)力 (2)從式

6、（1）可見，自生通風(fēng)力取決于煙氣溫度與煙道進(jìn)出口截面的高度差，計(jì)算時，各段煙道煙氣溫度的取值對計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。垂直煙道的自生通風(fēng)力可按煙井的總高度和井的進(jìn)出口平均煙溫計(jì)算；空氣預(yù)熱器出口至煙囪出口的煙溫可采用引風(fēng)機(jī)處的煙溫，計(jì)算高度可直接采用預(yù)熱器出口與煙囪出口的標(biāo)高差。4煙道阻力損失與引風(fēng)機(jī)管網(wǎng)特性曲線煙道阻力損失包括沿程損失與局部損失。設(shè)、截面為引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道上任意兩個截面，根據(jù)伯努里方程，可得流體從外界獲得的能量為 （3）局部阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)計(jì)算截面處煙氣平均流速計(jì)算截面處煙氣密度各段煙道的長度d各段煙道的直徑或當(dāng)量直徑、 截面的靜壓,取表壓、 截面的平均流速式（3）的物

7、理意義：流體從外界獲得的能量，用于克服管網(wǎng)阻力，提高動能和壓力能。在式（3）中，如果截面取在煙囪外側(cè)，則p=0,c=0；截面取爐膛出口處，這里煙氣流速很小，壓力為微負(fù)壓，所以p=0,c=0。如此，則式（3）得以簡化，其物理意義也簡化為風(fēng)機(jī)的全壓與煙道自生通風(fēng)力之和等于煙道總阻力損失。即. （4）由式（4）可見，右邊各項(xiàng)均與流速的平方成正比，說明煙道總阻力與容積流量的平方成正比。因此，管網(wǎng)性能曲線為 (5) 為便于風(fēng)機(jī)選型，流量取引風(fēng)機(jī)進(jìn)口截面處的流量，與風(fēng)機(jī)說明書一致。圖2 管網(wǎng)性能與引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況5自生通風(fēng)力對管網(wǎng)性能與引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況的影響如圖2，由于存在自生通風(fēng)力，管網(wǎng)特性曲線向下平移

8、了py,與風(fēng)機(jī)的性能曲線的交點(diǎn)從a點(diǎn)移到了b點(diǎn)。鍋爐排煙量取決于鍋爐負(fù)荷，因此，b點(diǎn)并非實(shí)際運(yùn)行工況。實(shí)際風(fēng)量仍然是qa,問題是pa比實(shí)際全壓高了py。設(shè)c點(diǎn)為風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況，則qc=qa，pc=pa-py，所以，正確的做法是以c點(diǎn)為設(shè)計(jì)點(diǎn)，進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型。大型機(jī)組的鍋爐煙囪一般在100m以上，自生通風(fēng)力與風(fēng)機(jī)全壓之比py/p=10%15%。由于風(fēng)機(jī)的功率與全壓和流量之積成正比，如果采用節(jié)流調(diào)節(jié)，則意味著有10%15%的功率損失在風(fēng)門擋板處；采用靜葉調(diào)節(jié)（我國300mw、600mw機(jī)組引風(fēng)機(jī)一般用靜葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)），改變風(fēng)機(jī)性能曲線，在流量不變，全壓下降10%15%時，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率也明顯下降；即使采用代價昂貴的變頻調(diào)速技術(shù)，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率也偏離了最高效率點(diǎn)（即風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)）。大型機(jī)組引風(fēng)機(jī)的功率大都在1000kw以上，一臺鍋爐配兩臺引風(fēng)機(jī)，功耗每增加1%，則意味著一個機(jī)組年運(yùn)行成本增加數(shù)萬元。忽略自生通風(fēng)力的作用，會使引風(fēng)機(jī)選型過大，年耗電費(fèi)用增加幾十萬乃至上百萬元。6結(jié)論（1）由于存在自生通風(fēng)力，管網(wǎng)特性曲線向下平移，引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)也隨之偏移。忽略自生通風(fēng)力，會使風(fēng)機(jī)的選型