电站锅炉风机磨损处理方案讨论

电站锅炉风机磨损处理方案讨论

付平

国能辽宁热力有限公司 辽宁 沈阳 110000

摘要：锅炉风机是电站中一种重要的生产设备，能够在锅炉工作中为其提供风力，进而使锅炉中的燃烧更加的充分。但是在锅炉风机运行的过程中，为了能够最大程度上保证锅炉燃烧达到最佳状态，所以没有特殊情况，都不会停机。而在长时间满负荷的运行中，锅炉风机就会出现不同情况的磨损现象，如果不对这种磨损进行有效的抑制和处理，就会严重的影响到锅炉风机的正常运转效果，使得风力降低，让锅炉的燃烧不充分。因此，为了保证锅炉风机的正常运行能力，本文就以K-Ɛ双端流模型为基础，并采用SIMPLE算法数值模拟电站常用的锅炉风变工况下流场的分布，以此来对电站锅炉风机磨损进行处理，希望借此可以给锅炉风机磨损处理方案提供一定的参考意义。

关键词：电站 锅炉风机 磨损 处理方案

前言：

随着我国经济不断的发展，工业与人们生活的用电量逐渐增加，而我国又是一个富煤贫油的国家，因此在发电中又主要以火力发电为主。火力发电就是利用燃烧煤炭，产生热能，之后再将热能通过汽轮机转为为动能，进而产生电能；而在煤炭燃烧的过程中，就会使用到锅炉，同时为了提高锅炉的燃烧效果，就会使用到锅炉风机。随着火力发电企业的不断扩大，锅炉风机的需求量也在不断的增加，逐渐成为火力发电中重要的辅助设备之一。

一、电站锅炉风机磨损分析

锅炉风机能够为煤炭的燃烧提供风力，使其在燃烧过程中更加的充分，锅炉风机在工作中对厂用电的消耗只占总用电量的1.5%~3.0%左右，但是能够为煤炭的燃烧提供大量的风力。而现目前在电站中所使用到的锅炉风机主要就有引风机、排粉风机、送风机等，而从磨损出现的轻重程度来说，就以锅炉风机与排风机最为严重，经常会因为叶片、转动轴的磨损，导致风力下降，无法起到正常工作的需求，因此就需要不断的进行维修，并且锅炉风机的磨损也成为电站安全生产的主要影响因素之一。对于叶片的磨损来说，主要就是因为在旋转中，煤炭中的一些粉尘、颗粒会不断的冲刷叶片，造成叶片出现磨损。根据实际的磨损情况分析，一般的锅炉风机叶片能够正常使用的期限就只能维持在半年左右，在半年之后就需要对叶片进行更换，才能保证锅炉风机的正常运行能力。而转动轴磨损就是在长时间的运行过程中，转动轴承与定子绕组之间的间隙逐渐增加，使得锅炉风机旋转能力下降，如果不及时的进行维修，还会导致转动轴心轨迹出现偏离的现象，加剧锅炉风机的磨损^[1]。

2. 电站锅炉风机磨损处理方案分析

2.1流场数值模拟计算

2.1.1模型控制方程

在对锅炉风机的流场数值进行进行计算时，作出一下几点假定：（1）气体在流动过程中，暂不把外界因素考虑到磨损造成的原因中，如煤炭的颗粒、粉尘等，此时可以将其认定为单项介质。（2）流动为二维，定常，不可压粘性流动。（3）锅炉风机在运行期间，所出现的气体密度与实际的排烟温度保持常数。（4）气体在流动的过程中，暂时不考虑与外界空气的热交换因素。在对这些假定进行设置后，就可以得到以下的坐标关系：

（1）

再根据多元函数的微分关系就得到：

= = =φ_ξξ_A+φ_ηη_{x （2）}

= = =φ_ξξ_y+φ_ηη_{y （3）}

其中在公式中的下标，就是表示对该自变量的导数，雅克比关系式为：

J=x_ξy_η-x_ηy_{η （4）}

从而就可以得出下面的关系：

_（5）

在对所建立的直角坐标系通过控制微方程进行坐标的变换，就可以得到非正交曲线坐标系下的通用控制微分方程：

_{（ρUφ）+（ρVφ）=+S+JSψ （6）}

其中：_U=

_{， （7）}

2.1.2数值模拟

在取得了上述中的公式之后，就可以使用软件对锅炉风机的磨损情况进行网格图构建，示意图如下所示：

物理平面图 有限网格图

在这些网格图的基础上，就可以按照SIMPLR算法的流程用通用程序对离心风机的流场进行数值的计算了。

2.2锅炉风机工况条件

在模拟的计算中，需要对锅炉风机的实际工况条件进行固定的设置，因此在工况的设置撒上就包括了一下几个方面：（1）进口条件，锅炉风机的进口处速度按照不同的符合进行设定，保持进口湍动能按照K的进口动能1%进行输出，进口湍动能扩散率按公式 和 进行给定。（2）在以条件（1）的公式进行计算之后，此时的锅炉风机内部出口速度与气流速度基本上保持在一个维度。（3）壁面条件，在壁面内部采用函数法将第一内节点直接布置在旺盛的湍流区域内，就可以很好的保证气体流动速度维持在几乎相等的区域内。

2. 流场数值模拟分析

通过对上诉所提出的各种公式的应用，就可以对不同工况下的锅炉风机运行情况数据进行收集，而不同工况下锅炉风机的速度与压力系数图如下图所示：

100%压力系数图 100%速度分布系数图

80%压力系数图 80%速度分布图

在锅炉风机保持100%的负荷情况下，风机内部的气体流动情况过于激烈，气流回旋大量集中在叶片周围，使得外界中的灰尘与颗粒大量的在叶片中堆积，长时间锅炉风机就会因为叶片灰尘过多，出现磨损的情况。而在80%负荷下，虽然风机内部的气体流动会降低，但是回旋气流还是会在叶片周围堆积，使得在锅炉风机叶片周围及非工作面周围形成了大量的回旋气流，而这种回旋气流就会影响到锅炉风机转子轴心的运动轨迹，进而出现磨损的情况^[2]。

而从80%速度与压力分布系数图中就可以看出，当锅炉风机的负荷情况逐渐下降，在风机内部的气流分离与回旋气流问题更加突出。而在模拟实验中，将80%的负荷进行提高，风机内部的气流分离与回旋气流问题就得到了有效的解决，根据充分模拟实验证明，锅炉风机在保持80%负荷低于100%负荷的区间值内，能够有效的减轻锅炉风机的磨损程度。

结语：

综上所述，通过对电站锅炉风机进行模拟实验，在锅炉风机工况的改变下，能够有效的解决风机叶片磨损的程度。同时对于在风机负荷维持在80%以上，100%一下时，风机内部的气流分离与回旋气流也能够保持在合理的状态，较少叶片上的积尘现象，更好的防止锅炉风机在运行时出现的磨损情况。

参考文献：

[1]董正, 卢方平. 锅炉风机运行中常见故障的原因分析及处理[J]. 科技经济导刊, 2019, 27(12):101.

[2]锁克宁. 锅炉风机运行中常见故障的原因分析及处理[J]. 化工管理, 2019, 000(020):152-153.