国电 XXXX 发电有限公司培训教材 锅炉分册1第四章 风烟系统4.1 概述锅炉风烟系统是指连续不断的给锅炉燃料燃烧提供所需的空气量，并按燃烧的要求分配风量送到与燃烧相连接的地点，同时使燃烧生成的含尘烟气流经各受热面和烟气净化装置后，最终由烟囱及时的排至大气的系统本工程设有烟气脱硫系统，在每台炉引风机出口的总烟道上设有旁路门，以便在脱硫系统不能正常投运时，不影响电厂的正常运行我公司锅炉风烟系统按平衡通风设计，系统的平衡点发生在炉膛中，因此，所有燃烧空气侧的系统部件设计正压运行，烟气侧所有部件设计负压运行平衡通风不仅使炉膛和风道的漏风量不会太大，而且保证了较高的经济性，又能防止炉内高温烟气外冒，对运行人员的安全和锅炉房的环境均有一定的好处二次风系统供给燃烧所需的空气，设有2台50%容量的动叶可调轴流式送风机，为使两台送风机出口风压平衡，在风机出口挡板后设有联络风管在送风机的入口风道上设有热风再循环，当环境温度较低时，可以投入热风再循环，以提高进入空气预热器的空气温度，从而防止空气预热器冷端积灰和腐蚀二次风的主要流程：电厂环境空气经滤网、消音器与热风再循环汇合后垂直进入两台轴流式送风机，由送风机提压后，经冷二次风道进入两台容克式三分仓空气预热器的二次风分仓中预热，在锅炉MCR工况燃用设计煤种时，空预热器出口热风温度为339℃，热风作为二次风由热二次风道送至二次风箱和燃烧器进入炉膛。
送风机出口冷二次风均流经空气预热器的二次风分仓加热二次风再循环入口布置在消音器和二次风机之间，其作用是用来提升空气预热器的冷端温度，防止低温腐蚀烟气系统是将炉膛中的烟气抽出，经尾部受热面、空预器、除尘器和烟囱排向大气在除尘器后设有2台50%容量的静叶可调的轴流式引风机为使除尘器前后的烟气压力平衡，使进入除尘器的烟气分配均匀，在两台除尘器进口烟道处设有联络管为防止烟气倒流入引风机，在引风机出口处装有严密的烟气挡板每台空气预热器对应一组送风机和引风机两台空预热器的进出口风道横向交叉连接在总风道上，用来平衡两侧二次风压，在锅炉低负荷期间，可以通过交叉管道只投入一组风机（送、引风机各一台）加热后的二次风，经热二次风总管分配到炉膛的燃烧器风箱锅炉二次风量是通过烟气中的含氧量来调节二次风机的动叶角度来实现的，同时炉膛的负压控制是通过调节引风机的静叶实现的一次风系统的作用是用来输送和干燥煤粉，并供给燃料燃烧初期所需的空气大气经滤网、消音器垂直进入两台轴流式一次风机，经一次风机提压后分成两路；一路进入磨煤机前的冷一次风管；另一路经空预热器的一次风分仓加热后，进入磨煤机前的热一次风管，热风和冷风在磨煤机前混合。
在冷一次风和热一次风管出口处都设有调节挡板和电动挡板来控制冷热风的风量，保证磨煤机的总风量要求和出口温度要求合格的煤粉经煤粉管道由一次风送至炉膛燃烧一次风机的流量主要取决于燃烧系统所需的一次风量和空气预热器的漏风量密封风机的进风由一次风提供，最终进入磨煤机构成一次风的一部分一次风的压头主要取决于煤粉流的阻力及风国电 XXXX 发电有限公司培训教材 锅炉分册2道、空气预热器、挡板、磨煤机的流动阻力其压头是随锅炉需粉量的变化而变化，可以通过调节动叶的倾角来改变风量，维持风道一次风的压力，适应不同负荷的变化4.2 轴流风机介绍风机是把机械能转化为气体的势能和动能的设备，风机可以分为轴流式和离心式两种形式4.2.1 轴流风机和离心风机比较轴流风机是由于流体从轴向流入叶轮并沿轴向流出而得名轴流风机是基于叶翼型理论：气体由一个攻角α进入叶轮，在翼背上产生一个升力，同时必定在翼腹上产生一个大小相等方向相反的作用力，使气体排出叶轮呈螺旋形沿轴向向前运动与此同时，风机进口处由于压差的作用，使气体不断地被吸入离心风机是依靠其叶轮的转动，带动其内的流体旋转，流体由于离心力的作用被甩向叶轮的外缘，于是叶轮中心形成真空，不断地将外界流体吸入叶轮，而得到能量的流体流入蜗壳内将一部分动能转变为压力能沿着压力管道排出。
轴流风机的特点：１．流体在轴流式风机中由于不受离心力的作用，所以由于离心力作用而升高的静压能为零，因此它所产生的能头远低于离心式风机故一般适用于大流量低扬程的地方，属于高比转数范围２．动叶调节轴流风机的变工况性能好，工作范围大因为动叶片安装角可随着锅炉负荷的改变而改变，既可调节流量又可保持风机在高效区运行３．轴流风机对风道系统风量变化的适应性优于离心风机由于外界条件变化使所需风机的风量、风压发生变化，离心风机就有可能使机组达不到额定出力，而轴流风机可以通过动叶片动叶关小或开大动叶的角度来适应变化，同时由于轴流风机调节方式和离心风机的调节方式不同，这就决定了轴流风机的效率较高４．轴流风机重量轻、飞轮效应值小，使得启动力矩大大减小5. 与离心式风机比较，轴流风机结构复杂、旋转部件多，制造精度高，材质要求高，运行可靠性差但由于动调是引进技术使得运行可靠性提高4.2.2 轴流风机的工作原理与分类4.2.2.1 轴流风机的工作原理流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在电机的驱动下旋转时，旋转的叶片给绕流流体一个沿轴向的推力（叶片中的流体绕流叶片时，根据流体力学原理，流体对叶片作用有一个升力，同时由作用力和反作用力相等的原理，叶片也作用给流体一个与升力大小相等方向相反的力，即推力），此叶片的推力对流体做功，使流体的能量增加并沿轴向排出。
叶片连续旋转即形成轴流式风机的连续工作假设一较长的圆柱体静止，气流自左向右作平行流动，不计气体的粘性（即气体流动的阻力），那么气体会均匀的分上下绕流圆柱体气流在圆柱体上的速度及压力分布完全对称，流体对柱体的总的作用力为0，如图4-2-1所示这种流体叫平流绕圆柱体流动而圆柱体作顺时针的旋转运动，则圆柱体周围的气体也一起旋转，产生环流运动这时圆柱体上、下速度及压力分布亦完全对称，流体对柱体的总的作用力为0，如图4-2-2所示这种运动为环流运动国电 XXXX 发电有限公司培训教材 锅炉分册3P流体图4-2-1 平行绕圆柱体流动 图4-2-2 环流运动 图4-2-3 机翼的升力原理若流体作平行运动，圆柱体作顺时针旋转，这两种流动叠加在一起是：圆柱体上部平流与环流方向一致，流速加快；圆柱体下部平流与环流方向相反，流速减慢根据能量方程原理，圆柱体上部与圆柱体下部的总能量相等，而圆柱体上部动能大，压力小，下部动能小，压力大于是流体对圆柱体产生一个自下而上的压力差，这个压差就是升力机翼上升力产生的原理与圆柱体上升力的原理相同如图4-2-3所示机翼上有一个顺时针方向的环流运动，由于机翼向前运动，流体对于机翼来说是作平流运动。
机翼上部平流与环流叠加流速加快，压力降低，机翼下部平流与环流叠加流速减小，压力升高此时就产生一个升力P同时在流动过程中有流动阻力，机翼也受到阻力轴流风机的叶轮是由数个相同的机翼形成的一个环型叶栅，若将叶轮以同一半径展开，如图4-2-4示当叶轮旋转时，叶栅以速度u向前运动，气流相对于叶栅产生沿机翼表面的流动，机翼有一个升力P，而机翼对流体有一个反作用力R，R力可以分解为Rm和Ru，力Rm使气体获得沿轴向流动的能量，力Ru使气体产生旋转运动，所以气流经过叶轮做功后，作绕轴的沿轴向运动图4-2-4 环形叶栅中机翼与流体相互作用力分析图4.2.2.2 轴流风机的分类轴流风机可分为在下四种基本型式：1. 在机壳中仅有一个叶轮，而没有导流叶片这是最简单的一种型式，仅用于低压引风机中2. 在机壳内装一个叶轮和一个固定的出口导叶叶轮称为动叶，导叶称为静叶，导叶装在叶轮后面称为后置静叶型此种类型常用于高压引风机动叶角度可通过液压装置在运行或停转时进行调节，适应所带负荷的变化RuPRm R国电 XXXX 发电有限公司培训教材 锅炉分册43. 在机壳内装一个叶轮和一个固定的进口导叶，亦即前置静叶型。
这种型式与后置静叶型相比，由于流入动叶时的相对速度较大，所以能量损失也大一些中小型风机常采用此型式4. 在机壳中有一个叶轮并具有进出口导叶，将前置静叶做成可转动式，设计工况时，使其出口速度为轴向；流量减小时，使它向动叶旋转方向转动；而流量增大时，则向相反方向转动，这样可以适应很大的流量变化，且保持高效率，所以适用于流量变化很大的地方但这种型式结构复杂，增加了制造、操作、维护等的困难4.2.3 轴流风机的失速和喘振4.2.3.1 失速由流体力学知，当速度为v的直线平行流以某一冲角（翼弦与来流方向的夹角）绕流二元孤立翼型（机翼）时，由于沿气流流动方向的两侧不对称，使得翼型上部区域的流线变密，流速增加，翼型下部区域的流线变稀，流速减小因此，流体作用在翼型下部表面上的压力将大于流体作用在翼型上部表面的压力，结果在翼型上形成一个向上的作用力如果绕流体是理想流体，则这个力和来流方向垂直，称为升力，其大小由儒可夫斯基升力公式确定：FL＝ρυ ∞ ΓΓ－速度环量 ρ－绕流流体的密度其方向是在来流速度方向沿速度环量的反方向转 90°来确定轴流风机叶片前后的压差，在其它都不变的情况下，其压差的大小决定于动叶冲角的大小，在临界冲角值以内，上述压差大致与叶片的冲角成比例如图4-2-5，不同的叶片叶型油不同的临界冲角值。
翼型的冲角不超过临界值，气流会离开叶片凸面发生边界层分离现象，产生大面积的涡流，此时风机的全压下降，这种情况称为“失速现象”图4-2-5 风机正常工况时的气体流动状况风机进入不稳定工况区，其叶片上将产生旋转脱流，可能使叶片发生共振，造成叶片疲劳断裂现以轴流式风机为例说明旋转脱流及其引起的振动当风机处于正常工况工作时，冲角等于零，而绕翼型的气流保持其流线形状，如图 4-2-6 所示：当气流与叶片进口形成正冲角时，随着冲角的增大，在叶片后缘点附近产生涡流，而且气流开始从上表面分离当正冲角超过某一临界值时，气流国电 XXXX 发电有限公司培训教材 锅炉分册5图4-2-6 风机脱流工况时的气体流动状况在叶片背部的流动遭到破坏，升力减小，阻力却急剧增加，这种现象称为“旋转脱流”或“失速”，如果脱流现象发生在风机的叶道内，则脱流将对叶道造成堵塞，使叶道内的阻力增大，同时风压也随之而迅速降低风机的叶片由于加工及安装等原因不可能有完全相同的形状和安装角，同时流体的来流流向也不完全均匀因此当运行工况变化而使流动方向发生偏离时，在各个叶片进口的冲角就不可能完全相同，如果某一叶片进口处的冲角达到临界值时，就首先在该叶片上发生脱流，而不会所有叶片都同时发生脱流。
如图4-2-7示假设在叶道2首先由于脱流而出现气流阻塞现象，叶道受堵塞后，通过的流量减少，在该叶道前形成低速停滞区，于是原来进入叶道2的气流只能分流进入叶道1和3这两股分流来的气流又与原来进入叶道1和3的气流汇合，从而改变了原来的气流方向，使 流入叶道1 的气流冲角减小，而流入叶道3 的冲角增大，由此可知，分流的结果将使叶道1内的绕流情况有所改善，脱流的可能性减小，甚至消失，而叶道3内部却因冲角增大而促使发生脱流，叶道3内发生脱流后又形成堵塞，使叶道3前的气流发生分流，其结果又促使叶道4内发生脱流和堵塞，这种现象继续下去，使脱流现象所造成的堵塞区沿着与叶轮旋转相反的方向移动试验表明，脱流的传播相对速度W1远小于叶轮本身旋转角速度W因此，在绝对运动中，可以观察到脱流区以W－W1的速度旋转，方向与叶轮转向相同，此种现象称为“旋转脱流”或“旋转失速”图4-2-7 动叶中旋转脱流的形成风机进入不稳定工况区运行，叶轮内将产生一个到数个旋转脱流区，叶片依次经过脱流区要受到交变应力的作用，这种交变应力会。