1.概況
以往鍋爐的風煙系統(tǒng)設(shè)備主要包括送風機、一次風機、暖風器、預熱器、靜電除塵器、吸風機等。現(xiàn)在的大型鍋爐環(huán)保設(shè)備的需要，配置了脫硫增壓風機、脫硫島（FGD）煙氣換熱器(GGH)等。使早期鍋爐的“兩大”(吸、送)風機逐步變?yōu)槟壳暗摹八拇蟆保ㄎ⑺?、一次、增壓）風機。風機是鍋爐設(shè)備中重要輔機之一，隨著鍋爐單機容量的增大，為保證機組安全可靠和
經(jīng)濟合理的運行，對風機的結(jié)構(gòu)、性能和運行調(diào)節(jié)也提出了更高、更新的要求。在當前電力行業(yè)飛速發(fā)展，大型機組不斷投產(chǎn)的形勢下，人們對“四大”風機的選型問題越來越關(guān)注。為此，對幾種形式風機的性能以及使用情況加以比對，以便對各種風機有更進一步了解，為今后風機的選型和維護，提出了自己的看法。
2.引言
2.1華電國際鄒縣發(fā)電廠總裝機容量為2540MW，一期、二期工程4×335MW機組分別于1985年～1989年建成投產(chǎn)，每臺鍋爐配置2臺SAF28-16-1型動葉可調(diào)軸流式吸風機和2臺FAF23.7-13.3-1型動葉可調(diào)軸流式送風機，送、吸風機均為上海鼓風機廠制造。
三期工程2×60OMW機組于1987年建相繼成投產(chǎn)，每臺鍋爐分別配置2臺美國TLT-Babcock公司生產(chǎn)的SAF37.5/19.0-1型動葉可調(diào)軸流式吸風機與上海鼓風機廠采用德國TLT技術(shù)生產(chǎn)的2臺動葉可調(diào)軸流式FAF28.0/12.5-1型送風機；2臺美國TLT-Babcock公司制造的1904 AZ/1155/5型雙吸離心式入口靜葉可調(diào)一次風機。后來改造安裝的煙氣脫硫增壓風機選用了豪頓華公司制造的ANN-4494/2120B型動葉可調(diào)軸流式風機。
四期工程2×100OMW #7機組于2006年12月４日正式投產(chǎn)，＃8機組也于2007年7月5日投產(chǎn)。每臺鍋爐分別配置2臺成都電力機械廠生產(chǎn)的AN42e6（V13+4°）型靜葉可調(diào)軸流式吸風機，以及同步投產(chǎn)的2臺ANT42e（V13+4°）型靜葉可調(diào)軸流式脫硫增壓風機。2臺FAF19/12.5-2型動葉可調(diào)軸流式雙級葉片一次風機，2臺FAF28-14-1型動葉片角度可調(diào)節(jié)軸流式送風機為上海鼓風機廠制造。
2.2 離心式風機具有悠久的
歷史，目前不少電廠仍普遍采用它作為鍋爐用風機。離心式風機結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠、效率高，制造成本較低，噪音較小，抗腐蝕性能較好。
現(xiàn)代離心式風機普遍采用空心機翼型后彎葉片，效率可高達85～92％。但是隨著鍋爐單機容量的急劇增加，離心式風機的容量已經(jīng)受到葉輪材料強度的限制。不可能使風機的容量隨鍋爐的容量大幅度地增加而按相應的比例增長。而且隨著鍋爐單機容量的增加，離心式風機的尺寸、重量都太大了，給制造、運輸、安裝、運行維護等方面都帶來了困難，否則只能依靠風機的臺數(shù)來適應鍋爐容量的增長。在這種情況下，各電廠的大容量鍋爐采用軸流式風機是目前發(fā)展的主要趨勢。
2.3軸流式風機是以機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，故稱為軸流風機。軸流式風機具有流量大，風壓低的特點，所以適合于作為鍋爐的輸粉風機與吸風機。在我國當前電力行業(yè)飛速發(fā)展，大型機組不斷投產(chǎn)的形勢下，人們對“四大”風機的選型問題越來越關(guān)注。為此，筆者將針對本廠使用的幾種形式的風機性能，結(jié)合風機制造、安裝、運行、維護等方面出現(xiàn)的問題加以比較。
由于以上兩種形式的風機已經(jīng)被電廠廣泛使用，對其構(gòu)造、特性等就不詳細敘述。
3. 入口靜葉片角度可調(diào)節(jié)軸流式風機
華電國際鄒縣發(fā)電廠四期工程1000MW機組采用的入口靜葉片角度可調(diào)節(jié)軸流式風機（以下簡稱靜調(diào)風機）空氣動力性能設(shè)計，是原聯(lián)邦德國KKK公司經(jīng)過五十多年的試驗逐步發(fā)展起來的。從上世紀80年代末期我國引進該項技術(shù)制造了靜調(diào)風機，原電力部根據(jù)我國電力
工業(yè)的迫切需要向國家申報、經(jīng)國家經(jīng)委批準的技術(shù)引進項目，并被列為國家計委重大新產(chǎn)品項目。1990年制造的首批靜調(diào)風機，同年通過了德國專家的質(zhì)量認證，在制造質(zhì)量上完全符合該公司制造質(zhì)量標準。靜調(diào)風機各通流部件的互相匹配、幾何型線、葉輪葉片數(shù)、入口和出口導葉的葉片數(shù)、入口導葉調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動軸線的位置、后導葉及葉輪葉片安裝角度等，都是經(jīng)過大量試驗研究而優(yōu)化。
3.1風機特點與結(jié)構(gòu)簡介
3.1.1靜調(diào)風機是一種子午加速風機，其高性能、高效率、能避開失速區(qū)。風機結(jié)構(gòu)簡單，圖1是風機結(jié)構(gòu)簡圖，按照氣流方向，包括進氣箱、進口集流器、進口導向調(diào)節(jié)器、機殼及后導葉、轉(zhuǎn)子（帶滾動軸承）、擴壓器等主要部件。 附圖1 吸風機結(jié)構(gòu)圖
1—聯(lián)軸器；2—入口集流器；3—入口靜葉；4—葉輪；5—出口擴流器；6—軸冷風機；
7—吸風機軸系；8—吸風機殼體
3.1.2、輪轂呈鍋底狀，應力均勻分散，當應力在輪轂表面加速時，氣流均勻接觸輪轂表面，均勻加速，轉(zhuǎn)子運行平穩(wěn)。鍋底輪轂靜調(diào)風機比錐形輪轂靜調(diào)風機的******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，輪轂可多次重復使用，使用壽命長。同時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，其獨特的葉型設(shè)計保護了葉片根部，磨損區(qū)域控制在葉尖，不會對風機安全運行構(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，振動非常小，振動值≤0.04mm。軸承集中在短軸上，只承受短軸和與轉(zhuǎn)子的重量，不承受風機大軸承的重量。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)動慣量也很小，相應地降低了電機的拖動負荷。比在相同參數(shù)下選用的其他形式風機的轉(zhuǎn)動慣量均要小得多，且檢修時葉輪無需與軸承座整體吊裝。
3.1.4、靜調(diào)風機機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月，用專用油槍加油一次，每次只需加油100克。該風機不用油站又采用的空氣冷卻，整臺風機無油無水，便于維護，非常利于文明達標。
3.2工作原理
靜調(diào)風機是一種子午加速風機，風機工作時，煙氣由除塵器出來后進入風機進氣室，經(jīng)過前導葉的導向，在集流器中收斂加速，再通過葉輪的作功產(chǎn)生靜壓能和動壓能；后導葉又將煙氣的螺旋運動轉(zhuǎn)化為軸向運動而進入擴壓器，并在擴壓器內(nèi)將煙氣的大部分動能轉(zhuǎn)化成靜壓能，從而完成風機的工作過程，最后煙氣排入大氣。
3.3風機調(diào)節(jié)
3.3.1靜調(diào)風機風量調(diào)節(jié)是由前導葉完成的。前導葉為機翼型，能在-75°～+30°范圍內(nèi)實現(xiàn)無級風量調(diào)節(jié)（該項技術(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；尤其是風機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，風機特別適合于作帶調(diào)峰負荷的鍋爐機組的風機。風機采用安裝在葉輪上游進口導葉改變運行工況，軸向方向的氣流用可以旋轉(zhuǎn)的進入導葉，按照葉輪的旋轉(zhuǎn)方向或其相反方向進行導向，調(diào)整每種定向旋流可以得到不同的風機容量。
3.3.2入口導葉在運行過程中可通過執(zhí)行機構(gòu)設(shè)定一個合適的角度來調(diào)節(jié)流體。入口導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)行機構(gòu)來調(diào)節(jié)入口導葉，該機構(gòu)的行程以不撞擊導葉止塊而限定的。采用帶有百分刻度的電動指示儀表給出導葉位置的相應信號，應將指示儀表進行校準，使“打開100％”的點與所規(guī)定的******負荷點相重合（100％開度應≤導葉的+30°開度）。
3.4風機運行中出現(xiàn)及應注意的問題
3.4.1根據(jù)筆者對該風機投產(chǎn)一年來的跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)該類型風機的前導葉空心葉片由于制造工藝不精細問題，點焊處多處開焊，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重。加上導葉調(diào)節(jié)輪圈及連桿傳動機構(gòu)安裝不到位，導致各靜葉角度不一致與竄動，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)筆者對該類型風多年來的跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)由于施工安裝人員受老式離心風機安裝經(jīng)驗的影響, 新的理念沒有建立,對靜調(diào)風機性能還不熟悉,導致華電安徽池洲電廠、寧夏靈武電廠、山東鄒縣電廠的吸風機安裝后，入口調(diào)節(jié)葉片的就地行程雖然限定在0～100%,而實際上風機內(nèi)部入口調(diào)節(jié)葉片的行程只是在-75°～0°范圍內(nèi)，因此以上機組投產(chǎn)后均存在風機出力受限的問題，經(jīng)過修整葉片電動頭開關(guān)行程后恢復正常。
3.4.3 ＃7爐由于吸風機出口煙道長期正壓（應該負壓）運行，造成風機圍帶、膨脹節(jié)等設(shè)備不同程度的損壞而煙氣泄漏嚴重，為了防爆還專門在吸風機出口煙道上加裝防爆門。主要原因是增壓風機入口靜葉角度沒有按照標準安裝調(diào)試，結(jié)果只能在（-75°～0°）范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，當鍋爐高負荷時，由于增壓風機靜葉不能全開，也就出現(xiàn)卡脖子現(xiàn)象。一般情況下不加裝脫硫裝置，正常運行中吸風機出口煙道負壓受煙囪影響，能比較穩(wěn)定的維持在-6.27 Pa～-7.08 Pa之間運行。加裝脫硫裝置后該段系統(tǒng)阻力由增壓風機來克服，正常運行中吸風機出口煙道負壓，一般應同原來相接近。由于增壓風機入口靜葉差30°不能全開，所以吸風機出口煙道負壓時常1000 Pa之間變化，嚴重時達到1600 Pa甚至2000 Pa。而靜葉開度100％，電流也只能達到245A。當＃7爐大修后，在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)兩臺增壓風機靜葉的問題，經(jīng)過修整靜葉角度增壓風機投入運行后，發(fā)現(xiàn)兩臺增壓風機靜葉開度只開到88％時，電流就已達到292A，吸風機出口煙道負壓也能比較正常的穩(wěn)定在-1.5 Pa～-4.2 Pa之間。
3.4.4幾個電廠吸風機均發(fā)生過此類故障，運行中風機振動大，超過規(guī)程規(guī)定值，根據(jù)該風機葉輪與機軸的裝配工藝不同于其它類型的風機，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)振動參數(shù)診斷為葉輪緊固螺栓松動引起振動。結(jié)果停下風機吊開上蓋及葉輪側(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致，當然螺栓的質(zhì)量也可能存在問題。
3.4.5從現(xiàn)場設(shè)備的運行現(xiàn)狀來看，裝有兩級葉片的軸流式一次風機入口風道上雖然裝設(shè)有消音器，因一次風機風壓高，葉片多達32只，使現(xiàn)場噪音達105dB以上，因此必須在機殼表面敷設(shè)隔音層或者加裝隔音罩。
3.4.6由于一次風機風壓高、噪音大，多次出現(xiàn)一次風機出口風道振裂，內(nèi)部支撐及導流板等部件開焊等問題。
4.軸流式風機與離心式風機性能比較
4.1軸流式風機如采用動葉片角度可調(diào)節(jié)，則效率較高。并可使風機在高效率區(qū)域內(nèi)工作，因此，運行費用較離心式風機明顯降低。軸流式風機效率******可達90％，機翼型葉片的離心式風機效率可達92.8％，兩者在設(shè)計負荷時的效率相差不大。但是當機組帶低負荷時，動葉片角度可調(diào)節(jié)軸流式風機（以下簡稱動調(diào)風機）的效率要比具有入口導向裝置調(diào)節(jié)的離心式風機高許多（見表1）。當機組負荷在55％左右時，軸流式風機的效率將比離心式高2倍以上。
附表1 軸流式送風機與離心式送風機運行效率與軸功率對比表
| 機組容量風機類型 | 220MW | 375MW |
| 離心式 | 軸流式 | 離心式 | 軸流式 |
| 性
能
對
比 | 風量（m3/ min） | 7400 | 7400 | 11380 | 11380 |
| 風壓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 |
| 電動機功率（kw） | － | － | 2100 | 2000 |
| 風
機
效
率
％ | 機組負荷100％ | 84 | 86 | 34 | 86 |
| 機組負荷81％ | 69 | 83.5 | － | － |
| 機組負荷54％ | 28 | 71 | － | － |
| 機組負荷50％ | － | | 25 | 70 |
通過表1可以看出，當機組負荷為100％時，軸流風機和離心風機的效率分別為80％與84％，當機組負荷降到54～50％時，軸流風機效率將比離心風機高2.53～2.81倍。
