Page 91 - 电力与能源2023年第三期

余仙敏：脱硫塔出口尾部烟道振动的原因分析与治理技术 285

侧流速高、下侧流速低的情况，从而使气流出现双 声驻波频率。根据式（1），声驻波频率 f a 与烟道宽
螺旋流动形式，产生二次流，形成局部涡流区。上 度成反比，因此可以通过减小烟道宽度的方法来
述现象可以从图 5 的仿真结果得到印证。 提高声驻波频率，实现声驻波频率与结构频率的
声驻波频率计算公式为 ［11］ 解耦。具体方法是在保持尾部烟道的两个异形弯
nc 头之间横截面尺寸不变的情况下，通过在两个异
f a = ( n = 1，2，⋯ ) （1）
2W 形弯头之间沿烟气流动方向增加垂直隔板，将烟
式中 f a——声驻波频率，Hz；W——两壁面间的
道宽度 2 514 mm 分割为几个宽度较小的烟道，以
c
距离，m；——声速，m·s ；n——声学驻波的阶
−1
提高声驻波频率，使得声驻波既不会发生自共振，
数，亦即半波倍数。
又不会与结构频率耦合发生结构共振。
声速与烟气温度关系如下 ［12］ ：
考 虑 到 3 台 脱 硫 塔 尾 部 烟 道 现 场 实 施 的 难
T
c = 331. 45 1 + （2） 度，为了确保一次成功有效，并尽可能减少现场改
273. 15
造施工的工作量，在确定最终方案前首先在其中
式中 T——烟气温度，°C。
的 1 个尾部烟道上进行验证试验。试验结果表
由式（1）和式（2）可以计算得到尾部烟道声驻
明，加装垂直隔板后在引风机的整个变频运行区
波频率与烟气温度的关系，结果如表 1 所示，其中
间，尾部烟道上均未出现大的振动，表明本文确定
烟道宽度为 W=2.514 m。
的振动治理方案是非常有效的。在此验证试验基
表 1 尾部烟道声驻波频率与烟气温度的关系
础上，确定了最终的实施方案，并在 3 台脱硫塔尾
声驻波频率 f a /Hz
-1
烟气温度 T/°C 声速 c/（m·s ） 部烟道上实施，均取得了预期效果。
n=1 n=2 n=3
10 337.0 67.0 134.0 201.0
4 结语
15 340.0 67.6 135.2 202.8
20 342.9 68.2 136.4 204.6
（1）尾部烟道出现振动和噪声问题与烟道本
30 348.7 69.4 138.8 208.2
40 354.4 70.5 141.0 211.5 身的结构有关，烟道截面的急剧扩散和大角度转
50 360.0 71.6 143.2 214.8
向易导致烟气流动产生涡流现象，通过导流和均
60 365.6 72.7 145.4 218.1
流等措施可以改善涡流现象，但是很难彻底消除
由 于 尾 部 烟 道 结 构 的 固 有 频 率 在 68 Hz 左
振动与噪声问题。
右，其共振带宽按 10% 计算为 61.2～74.8 Hz，因
（2）烟道截面尺寸和烟气温度决定了烟道的
此第 1 阶声驻波的频率处于结构固有频率共振区
各阶声驻波频率，烟道中烟气流动产生的涡流频
内，导致尾部烟道发生声驻波频率与结构频率的
率一旦与烟道的任一阶声驻波频率耦合，就有可
耦合共振。这与对尾部烟道振动现场测试分析频
能产生该阶声驻波共振。
谱中出现的 68 Hz 基频及其各次谐波现象一致。
（3）当烟气涡流频率、声驻波频率与烟道上局
因此，由于尾部烟气流动产生的声驻波频率
部结构的固有频率发生流-固-声耦合共振时，一
落在冷凝器段烟道结构的共振带宽内，当引风机
旦涡流的扰动能量达到一定程度，必将导致烟道
工作频率增加时，烟气流量也随之增大，当烟气漩
在该处附近产生巨大的振动并发出巨大噪声。
涡的扰动能量达到一定程度时，烟道就会产生较
（4）合理设置烟道隔板可以对烟道的流-固-
大幅度的振动并发出巨大噪声。
声耦合共振进行解耦，是解决烟道振动和噪声问
3 尾部烟道振动治理方案与效果 题的有效手段。
参考文献：
根据上述计算仿真和分析结果，尾部烟道振
［1］ 王礼鹏 . 1 000 MW 机组高负荷烟道振动问题分析及治理
动治理的思路应从如何解耦声驻波频率与结构频
.
［J］ 节能，2021，40（8）：65-67.
率耦合共振的问题如乎。优先考虑的方案是调整 ［2］ 张永福，许怀鹏 . 超净排脱硫改造风机和烟道振动分析及