火电厂火电厂暖风器前后压力变化分析学术

摘要：某火电厂一次风和二次风暖风器前的压力均小于暖风器后的压力，这种现象看似很反常，笔者通过现场查看和分析对此种现象作出解释。分析暖风器前后压力的变化对判断暖风器是否脏污，防止送风机喘振有重要意义。
关键词：动压 静压 全压 喷嘴 扩压管
1 引言
某厂3、4号锅炉为东方锅炉厂生产的DG1025/17.4-∏型锅炉，风烟系统由两台一次风机、两台送风机、两台引风机、两台空预器和四台暖风器及风道构成，其中一次风左右侧各一台暖风器，二次风左右侧各一台暖风器。送风机风量采用动叶调节，一次风压采用液力耦合器调节。在运行中有一个奇怪的现象，3、4号炉一二次风暖风器前的压力均低于暖风器后的压力，对此原因作出分析。

2 原因分析

2.1 压力变送器测量不准

每台锅炉左右侧一、二次风暖风器前共4个压力测点，暖风器后共4个压力测点，两台锅炉共16个压力测点，如果16个压力变送器测点同时不准而造成这种现象的可能性不大。但是为保险起见，发电部专工请热工人员对这些测点都进行了检查和吹扫，并没有发现表管有堵塞现象，且检查吹扫完成后，暖风器后压力仍然大于暖风器前的压力，故排除变送器不准的因素。

2.2 就地测点安装位置的影响

首先介绍几个定义：
静压（pi）：由于空气分子不规则运动而撞击于管壁上产生的压力称为静压。静压高于大气压时为正值，低于大气压时为负值。
动压（pb）：指空气流动时产生的压力，只要风管内空气流动就具有一定的动压，其值永远是正的。 计算方法为ρν2/2，ρ为流体密度，ν为流体速度（矢量）。
全压（pq）：是静压和动压的代数和。
笔者通过现场检查发现，一二次风暖风器前后压力测点安装位置和方向不同，暖风器前的压力测点安装于送风机和一次风机出口风道，垂直于送风管道和一次风管道，如图1所示。而暖风器后的压力测点是斜插入送风和一次风管道安装，如图2所示。
速度是一个矢量，当测点位置垂直于风速安装时，速度的垂直分量为零，所以暖风器前压力所测值即为静压。而暖风器后压力测点位置是斜插入风道，其所测值为静压+动压分量，故所测值暖风器后压力高于暖风器前压力。

2.3 管道形状变化的影响：

送风管道和一次风管道在暖风器前均直径增大，形成一个渐扩管，如图3所示。
我们知道喷嘴（喷管）的作用是使工质流过后速度增加而压力降低，工程上有一种与喷管作用相反的设备，称为扩压管。它的作用是使工质流过后，速度降低而压力升高。气体在扩压管中的能量转换过程，正好和喷管中的过程相反，当介质流速小于音速时，即Cf < C时，扩压管为渐扩形，当介质流速大于音速时，即Cf < C时，扩压管为渐缩形，送风机和一次风机出口风速均小于音速，所以暖风器入口处即是一个扩压管。
根据伯努力方程p1v1+1/2m c12= p2v2+1/2mc22（气体势能忽略不计）
p1 -扩压管前工质压力 p2 -扩压管后工质压力
v1 -扩压管前工质比容 v2 -扩压管后工质比容
c1 -扩压管前工质速度 c2 -扩压管后工质速度
因为v1=v2，c1>c2，所以p1

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工质流过暖风器，有节流损失，当暖风器清洁时，暖风器的节流作用小于扩压管的增压作用，使得所侧值暖风器后压力大于暖风器前压力。

3 问题研究的意义

明白了暖风器前后压力的变化原理，我们可以通过暖风器前后压力的变化来判断暖风器是否堵塞，这对防止风机喘振很有意义。
当暖风器堵塞时，暖风器的节流损失增大，使得暖风器后的压力下降；若送风机或一次风机出力不变，即送风机动叶和一次风机勺管开度不变时，由于暖风器堵塞，送风机和一次风机出口风速降低，即流体动压减小，因送风机和一次风机出力不变，故流体全压一定，因此静压增大，即所测值暖风器前压力升高。当暖风器堵塞严重时，暖风器前的压力便开始高于暖风器后的压力。
实际运行中也是如此，笔者所在电厂位于华北地区，每年春天都有柳絮和杨絮飘飞，造成暖风器脏污，通过暖风器前后压力的变化趋势，很容易就发现暖风器的脏污程度，当暖风机前的压力大于暖风器后压力时，部门通过组织及时的清洗，有效避免了送风机喘振的发生。
参考文献：
【1】张鹤年，《流体力学》，武汉：武汉大学出版社，2001.8
【2】王寒栋，《泵与风机》，北京：机械工业出版社，2009.1