锅炉冷风管道的减振方案及分析范文
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摘要：某型机组在运行过程中，因锅炉冷风管道的振幅过大，致使机组频繁降负荷运行，有时甚至被迫停机。通过分析，针对性地提出了减振方案。实施改造方案后，解决了冷风管道振幅过大的问题，增强了机组运行的稳定性。
关键词：电厂；锅炉；降负荷；冷风管道；振动；改造；减振；方案
0概述
锅炉是发电厂的关键设备之一，锅炉冷风管道的结构及布置状态，将直接影响机组的稳定运行。目前，某些运行多年的锅炉及送风机出口冷风管道存在不同程度的振动，特别是在纵进横出的冷风管道系统中，因风道弯头的死角太多，在风道联箱中会形成涡流，使管道中的实际风速过高，风道被频繁撕裂，常需停炉补焊风道。因此，研究电厂锅炉冷风管道系统的振动问题，分析引起管道振动的主要因素，掌握振动机理，是确保机组平稳运行及降低发电成本的关键。
1送风设备及冷风管道
某型机组锅炉配备2台送风机，通过2条冷风管道给锅炉送风，空气吸入口距送风机30m，无转角。在送风机出口处，有1个90°转角，然后经过2个90°转角分为两股风，这两股风再经过2个90°的转角，对冲后被送入空气预热器。冷风道的总长度，约为50m，在满负荷工况下，冷风管道内的空气流速，约为18m／s。
2管道振动时存在的问题
该锅炉冷风管道的转角较多，特别是在左右侧的冷风道中，因空气流的对冲，致使冷风管道内产生了强烈涡流，引发锅炉冷风管道的剧烈振动。由于管道的振幅较大，在机组运行中，频繁发生冷风管道焊缝的脱焊或开裂，甚至有整块钢板脱落的情况。因锅炉漏风量的剧增，机组被迫降负荷运行后，再对冷风道进行补焊。漏风严重时，不得不停炉进行处理。经多年运行后，该锅炉冷风管道已被多处补焊，成为机组运行时的薄弱环节。锅炉冷风道管的振动问题，已成为制约安全运行的重要因素。仅在2017年内，因冷风管道的开裂漏风，造成机组降负荷运行的次数，有7次，被迫停炉1次，给该机组的安全运行，带来了极为不利地影响。
3振动起因及分析
据了解，该机组在规划设计时，较多地考虑了场地空间等因素，对于锅炉出口风箱的布置显得较为紧凑，较少考虑风道内流体的流动特性。在锅炉冷风管道的布置上呈现了弯头多、弯头旋转角度大、风道通流面多变等特点，因此，风道内的涡流特别强烈，进而造成了锅炉冷风管道的剧烈振动。根据实测，风机出口至空气预热器入口段风道的振幅最大。当锅炉满负荷运行时，锅炉冷风管道振幅值有6处超过2mm，有12处超过0．5mm，有19处超过0．3mm，还有38个点的振幅超过0．2mm。在如此剧烈振动的工况条件下，不可避免的在风道壁上产生高频交变应力，经长期运行后，必然使风道管壁承受着疲劳损伤。因此，机组运行某时间段后，冷风道必然会因金属疲劳发生开裂或脱焊等现象，造成冷风管道的损坏。此外，在锅炉空气预热器入口联箱处，气体流动为纵进横出的流动方式，气体的流动状态不佳。1号风机送出的气流，为从左向右，而2号送风机送出的气流，为从右向左。按锅炉冷风管道的设计方案进行分析，两股气流交汇于中间位置，并发生强烈碰撞，碰撞后气流的轴向速度为零，在此区域形成1个较大的涡旋区，而在实际运行中，2个风机的运行工况不可能完全相同，因此，最高静压区就会在中部位置左右摆动，由此对矩形风道壁面产生较大的交变载荷，从而形成了振源，引发了空气预热器联箱的强烈振动，并沿风道扩展至整个矩形风道。当气流与风道的振动频率相同时，就会形成共振，对锅炉冷风管道造成了更严重的损坏。所以，对冷风管道的减振治理，应着重减少风机出口至空气预热器入口段风道的振幅值。
4改造方案
针对风机出口至空气预热器入口段风道振动，主要可从两方面着手。一是对冷风道外壁的加强筋进行改造，增大冷风管道的刚度，增强抗振能力。在烟道、风道外侧面增设角钢、扁钢，制成矩形横向加固肋筋，加强固定进行消振处理；二是在冷风道管中的适当位置，加入导流板，改善整个流场的均匀性，防止产生涡流，消除振源。在改造方案中，采取了多个方面的减振措施。（1）在现有的矩形风道壁面上，用8号角钢添加三道纵向加强筋，并将原壁面上的扁钢换成8号角钢，形成了500mm×500mm的井字形加强筋网格，提高管道的抗振强度。（2）将空气预热器联箱隔断，并在联箱内加装均流导风板，使风道内的气流较为均匀，减少了流体间的碰撞，消除空气预热器入口联箱处的涡旋区，解决空气预热器入口处气流不均的问题。（3）在进入三通的左右两侧，分别增设了1块导流板，并在三通入口处加装分流板。（4）为消除2台风机并联运行时形成的交变振源，在2个联箱的交汇处，用弧形板隔断，将原有各联箱入口处的突扩形状，改为大圆弧的渐扩形状。
5结语
实施改造方案后，显著降低了风机出口至空气预热器入口段风道的振幅值。当机组满负荷运行时，在原测点所测的振幅值，远低于改造前的数值，有效地解决了冷风管道振幅过大的问题。不但解决了因冷风道振动造成的频繁降负荷、停炉等问题，还减小了冷风管道的通风阻力，强化了尾部受热面的换热，降低了排烟温度。经计算，仅因降低排烟温度和送风机节电所产生的节能效益，就可达100万元／年。
参考文献：
［1］周云龙，洪文鹏．工程流体力学［M］．北京：中国电力出版社，2004．
［2］谭小平，张世军．火力发电厂烟道、风道振动原因及现场消振措施［J］．黑龙江电力．2005，27（4）：127－129．
作者:何晓亮 单位:赤峰市特种设备检验所
