循环流化床锅炉尾部烟道振动探析(一)

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摘 要：CFB锅炉尾部烟道的振动机理及消振措施。

关键词：低温再热器 振动 消振措施

1、概述

华电淄博热电有限公司2×135MW工程#4炉为为哈尔滨锅炉厂生产的超高压、一次中间再热自然循环单汽包循环流化床锅炉，过热蒸汽流量465t/h。锅炉采用循环流化床燃烧技术，循环物料的分离采用高温绝热分离器。锅炉采用平衡通风，主要由炉膛、高温绝热分离器、自平衡“U”型回料阀和尾部对流烟道组成。尾部对流烟道中依次布置Ⅲ级过热器、冷段再热器、Ⅰ级过热器、省煤器、空气预热器。Ⅲ级、Ⅰ级过热器、冷段再热器烟道采用包墙过热器为膜式壁结构，省煤器、空气预热器烟道采用护板结构。

总启动期间发现，当锅炉负荷超过120MW、总风量在400 KNm3/h以上时，在尾部烟道低温再热器处发生了声学振动。振动发生时，锅炉尾部及附近一定范围内可感觉到有低沉的轰鸣声，声浪使人有不适感，对周围的环境也是一种污染，且长时间振动会对振源附近的设备造成不可估量的疲劳破坏。故非常有必要了解尾部烟道的振动机理，并采取相应的消振措施来解决此问题。

2、振动机理

随着电站锅炉向大容量高参数方向的发展，炉膛尺寸不断增加，尾部烟速增高等原因，很可能在锅炉尾部受热面管束产生由于卡门涡流激励而诱发的振动。

众所周知，当流体横向流过一圆柱体的两侧，圆柱体会产生涡流，顺时针方向和逆时针方向的涡流周期性地产生和脱落，交替出现的旋涡产生一交变的静压差，在垂直气流方向产生一个交变的横向力，这就是一般所称的“卡门涡流效应”，周期性产生涡流和脱落的频率就是卡门涡流频率。

旋涡脱离的频率fk主要取决于流体的速度V和圆柱体的直径d。

fk＝St V/d(St为斯特罗哈数)

当卡门涡流频率与锅炉尾部烟道的气柱声学固有频率fn接近时，卡门涡流会激起气柱的振动，即发生共振。

气柱声学固有频率的简化公式为： 。

3．华电淄博#4炉的有关计算及消振措施

3.1低温再热器管屏组有关参数及计算：

标高28―38米；截面：11930mm×5800mm；

ø51×4 四绕三组，共118屏组成，材质：15CrMo；

入口烟温：设计值为510℃，实测值为507℃

出口烟温：设计值为408℃，实测值为398℃

烟 速：设计值为9.8m/s

出入口负压值：设计值为220Pa，实测值为520 Pa

总 风 量：设计值为448KNm3/h，实测值为400 KNm3/h

经计算，卡门涡流频率：fk ＝49.96 Hz

声学驻波频率（二阶波）为：44.74 Hz