提高除尘系统风机寿命的技术措施

吴绍军（中冶焦耐工程技术有限公司，鞍山114002）对于多点除尘变风量除尘系统则多采用调节风机转数和改变除尘系统风量相结合方式。文中详细分析了影响除尘风机寿命的主要因素，提出了提高除尘风机使用寿命的技术措施。他多个除尘点B、C处产生的烟气是连续的。为了节能降耗，对变风量除尘系统其节能方式可分为调节风机转数和按工况改变系统风量2种方式。前者主要用于单点除尘变风量除尘系统，对于多点除尘变风量除尘系统则多采用调节风机转数和改变除尘系统风量相结合方式。1概述炼焦过程中常规焦炉和干熄焦装置除尘系统的风量是按照一定的时间间隔发生变化的，对于除尘系统而言，尽管除尘点很多，但在同一时刻产生烟尘的点只有1个，除尘系统实质上只对1点除尘的称之为单点除尘变风量除尘系统。选择单点除尘系统风机，其风量和压力满足最大1个除尘点的风量、压力的要求即可。在非除尘时间内对风机的风量和压头均没有要求，干熄焦除尘系统则不同。2影响风机寿命的主要因素风机的使用寿命除了与风机部件的材质、制造工艺、制造和安装精度有关外，还与使用工况有密除尘系统总风量按照一定的时间间隔发生变化的称之为多点除尘变风量除尘系统。为了保证除尘效果，多点除尘变风量除尘系统必须按不连续除尘点A和其他连续除尘点B、C所需要的风量之和选择风机，见。多点除尘变风量除尘系统在低风量时仍然对风机的风量和压力有要求。除尘点A处的烟气为不连续且按一定的规律周期性发生，其收稿曰期：2006-12-22：吴绍军（1960-），男，高级工程师切关系。除尘系统中风机输送的介质都经过净化，对风机叶轮磨损甚微，由此而产生的影响不予考虑。对于腐蚀性气体可以选用耐腐蚀材料的风机，对于变风量除尘系统则不同，风机的频繁调速和系统管路阻力的频繁变化都将对风机寿命产生较大影响。2.1调节风机转速对风机寿命的影响调节风机转数的方式有液力偶合器调速，液阻器调速和电机调速3种方式。电机调速是通过改变交流电的频率来改变驱动电机的转数，从而达到改变风机转数的目的；液力偶合器或液阻器调速，是通过供给液力偶合器或液阻调速器油量（或油压）的多少来改变其输出轴的转数，从而改变风机的转数。风机叶轮从转数ni变化到n2，为了克服风机叶轮自身的转动惯量、机械摩擦阻力矩和管路负载力矩所需要的转矩公式为M：摩擦阻力矩；Mg为管路负载力矩；P为风机叶轮的角加速度。当风机由转数ni变化到n2时，所产生的角加速度为：t是风机由转数ni变化到转数所需要的时间。当ni风机与电机之间采用刚性连轴器连接时，其升速时间取决于电机最大输出转矩；风机与电机之间采用液力偶合器连接时，由于液力偶合器内部是依靠油的动能来传递功率的，通过在输入轴与输出轴的两个涡轮之间油量变化来改变输出轴的转数。对此，在风机升速时，可通过控制向两个涡轮之间的单位时间内的供油量来控制升速时间。当nin2时，风机为降速过程。对于采用液力偶合器调速的机组，在降速过程，改变两个涡轮间的油量可在很短的时间内完成，偶合器的输入轴对其输出轴没有约束力，所以风机转子的角加速度主要取决于管路负载的变化。对于采用变频调速的机组，风机和电机之间采用刚性连接，电机在降速过程必然对风机起拖动作用，所以风机的角加速度取决于管路负载的变化和电机机组。2.2系统特性变化的影响除尘系统的通风机组在制造、安装合格后，机组的寿命主要取决于系统工况稳定性。影响风机工况的稳定性因素主要有所输送介质温度的变化、系统风量的（阻力）变化。输送介质温度变化的影响。输送介质温度的变化对风机工况的影响主要体现在所输送介质的密度随温度的变化而变化，对于同1台风机，所输送的介质密度减小，风机的负载就随之减小，反之，风机的负载就随之增加。系统风量（阻力）变化的影响。变风量除尘系统由于系统风量变化而引起的系统总阻力变化，从而产生的对风机的冲击载荷。在任何给定风量下，风机的全压由以下3部分组成，见。系统管网中各种压力损失的总和（中曲线1）。吸入气体所受压力和压入气体所受的压力差。当由大气中吸入气体又压入大气时，这一压差为零（中曲线2）。由管网排出时的动压（中曲线3）。上述3条曲线都与系统的管网特性有关，3条曲线叠加后的总曲线就称为管网全压特型曲线“管网特性曲线与风机特性曲线的交点，即为该风机在给定管网中的工作点。实际上，采用调节风机转数的除尘系统风量都很大，为了避免管道集尘，管道内风速也较高，阻力与流量服从二次幂规律。管网的特性曲线只取决于管网的总阻力和管网排出时的动压，两者均与流量的平方成正比，即：力；为系统各管段的总阻力数。曲线：PzQ2即为管网的特性曲线。当系统风量由改变为Q2引起的系统阻力增量为APb，见。同样由于系统在运行过程中，除尘点的阀门经常启、闭也会产生系统阻力增量。由此可见，当系统风量出现变化或者是系统阻力发生变化，都会产生阻力增量AP，其阻力增量的变化量大于系统风量的变化量。当系统阻力由Pi变化到P2所用的时间为t，则系统阻力增量的变化率为：系统阻力增量AP'的变化率随着t的增加而减小，随着系统阻力增量的周期性的变化，对风机转子形成周期性的交变载荷，在此作用下，风机转子强度相对较低处易出现疲劳裂纹，从而损坏风机。是风机转数n（风量Q）、系统阻力和风机轴承振幅变化的综合曲线图，曲线1是风机转数（风量）变化曲线；曲线2是系统阻力变化曲线；曲线3是风机轴承振幅变化曲线。由图中可以看出，风机在高转数工况下改变转数时，会出现较大振幅峰值，这对于风机的转子和轴承是非常不利的。3提高风机使用寿命的措施风机转数的改变或者是系统阻力的变化都会影响风机的使用寿命。变风量除尘的目的是在满足除尘要求的前提下，最大限度地节能降耗，但必须兼顾提高风机的使用寿命，否则，将失去节能降耗的实际意义。在变风量除尘系统中可以采用以下方法来提高风机的使用寿命。3.1减小风机的角加速度由（2）式可以看出，风机从转数ni变化到免所用的时间t越长，角加速度P越小，转矩也越小。进行除尘工艺设计时，对于按风量要求设定的转数ni和，在工艺允许的范围内应尽可能地延长从转数ni变化到所用的时间，使风机平稳地调节转速。对于采用液力耦合器调速的风机，可通过减少向耦合器的供油、出油速率来控制风机从转数ni变化到n2所用的时间。3.2减小系统阻力增量对于单点除尘的变风量除尘系统（图i），当除尘点处的接口阀关闭后，系统没有进风点，由式（4）可见，系统的阻力增量最大为AP=！Q2（Q为除尘系统所需的最大风量），如果在此时改变风机转数，将对风机非常不利。实际上，尽管除尘点处的阀门关闭，除尘系统不需要风量，但风机的转数也不要降得很低，否则对通风机组的使用寿命更为不利。同时，为了减少阻力增量，可在系统末端设平衡阀。平衡阀与除尘点阀门、风机升、降速之关系见（图中的时间T应0）。对于采用液力耦合器调速的同风机组，风机升速过程，在风机升速前，应先开除尘点阀门、同时或稍后关平衡阀，之后再提高风机转数；降速过程，风机应先降速，风机降速以后，先开启平衡阀，同时或滞后一些时间关闭除尘点阀门。在系统调节风量时不要改变风机转数。平衡阀门开除尘点阀门开除尘夸Mil风机高速图S风机升（降）速除尘点阀门开（关）、平衡阀开（关）时序对于多点除尘变风量除尘系统（图i），当吸尘点A处阀门关闭时，其他除尘点仍在工作，除尘系统所需风量减少到Q2（其他各除尘点除尘风量之和）。Qa―为吸尘点A处的除尘风量；由的时间，避免由于系统阻力变化过快而产生的对风机转子的急刹车“现象，这一点对单点除尘变风量除尘系统尤为重要。刘晓明编辑燃气-蒸汽联合循环发电中燃气轮机余热锅炉的设计惠建明（张家港海陆锅炉有限公司，张家港215600）罗小林（武钢焦化公司，武汉430082）根据涟钢建设50MW分轴燃气-蒸汽联合循环发电装置的需要，余热锅炉采用了以下设计。1锅炉本体布置锅炉采用卧式布置，前方进口烟道与燃气轮机排气口相接，烟气水平流经受热面依次为过热器、蒸发管束省煤器、低压对流管束，然后排往烟囱。所有受热面均采用垂直悬吊错列布置的螺旋翅片管，充分利用干净烟气，污染少，布置紧凑。过热器在中间左右交叉混合，以减少蒸汽温度的不均匀性，出口用喷水调节蒸汽温度，满足汽轮机工况的需要。中压对流管束需吸收大部分热量，以满足水变汽的蒸发潜热。多个上下集箱形成管束群，下降管保证自然水循环，每个集箱有独立的汽水引出管送往上锅筒，保证不同热负荷下水循环回路的安全。省煤器采用强制水循环，由于空间有限，设计成上升-下降流程，保证省煤器不沸腾。下降段水速是上升段水速的3倍，确保在吸热有偏差或出现气体时带走气泡。低压系统在为中压锅炉给水除氧提供热量的同时，在烟气最后的低温段吸收烟气热量，必须满足传热的温差要求。推荐采用低压系统压力为自带除氧装置。锅炉烟气热焓一部分要用于除氧，即中压锅炉给水由外供20C除盐水和45C凝结回水升温到0.035MPa下的沸腾温度108C，以保证逐出水中的溶介氧气，使锅炉金属不受腐蚀。低压锅炉整体除氧装置采用低压系统，压力为0.035MPa，以低压锅筒代替除氧器水箱，除氧器直接设于低压锅筒上，对流管束产生的蒸汽从锅筒直接进入除氧器，与上面喷淋的给水混合加热并除氧。除氧后的水直接落入锅筒，由管道引往中压锅炉给水泵，送往中压锅炉省煤器，由此省去了除氧器和水箱所占空间，取消了低压给水系统和低压锅炉的加药排污，简化了热力和控制系统。钢架、平台扶梯。锅炉所处地质条件为地震烈度6度二类场地，设计按基本地震加速度值为0.05G.钢架采用单排柱型式。所有受热面均悬吊于炉顶钢架上，锅炉系露天布置，钢架要考虑当地的风载和雪载负荷。炉墙、护板。炉墙采用双层金属护板炉墙。在烟道内壁设金属内护板，烟气高温段采用jklifred采石场除尘设备=36