垃圾焚燒電廠離心式引風(fēng)機受尾氣腐蝕振動故障處理

陳 嘯，徐 威

（中電華創(chuàng)電力技術(shù)研究有限公司，上海 200086）

0 引言

垃圾焚燒技術(shù)可以有效處理生活垃圾并回收能源，目前已經(jīng)成為我國垃圾資源化和減容處理的重要途徑[1-2]。但與常規(guī)化石燃料相比，城市生活垃圾成分復(fù)雜，含有較高含量的氯化物[3-4]，垃圾焚燒爐亦啟停頻繁，尾氣對引風(fēng)機產(chǎn)生低溫腐蝕，造成設(shè)備平衡狀態(tài)的改變，產(chǎn)生異常振動，影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。針對某垃圾焚燒電廠尾部煙道布置不合理，引風(fēng)機腐蝕嚴(yán)重，對其進(jìn)行現(xiàn)場動平衡調(diào)試，消除異常振動現(xiàn)象，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，有效解決了因尾氣腐蝕造成的不平衡振動，為垃圾焚燒電廠安全運行提供了指導(dǎo)[5-7]。

1 振動實例及處理

某垃圾焚燒電廠共4臺機組，每臺垃圾焚燒爐配1臺離心式引風(fēng)機，尾部煙道布置如圖1所示。每2臺引風(fēng)機出口煙道匯聚到1個煙道，再通往煙囪，將尾氣排向大氣。各臺爐引風(fēng)機均出現(xiàn)不同程度的振動異常現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場振動監(jiān)測與頻域分析，振動故障為不平衡引起。同一臺引風(fēng)機經(jīng)動平衡消除振動故障后，經(jīng)多次啟停后會再次出現(xiàn)振動增大現(xiàn)象，需頻繁進(jìn)行動平衡處理。

圖1 尾部煙道布置圖

該廠4號爐引風(fēng)機是由寧波風(fēng)機有限公司制造生產(chǎn)的Y65LJ-3N026.5D型離心式風(fēng)機，采用變頻電機，最高工作轉(zhuǎn)速900 r/min，于2017年6月啟動，風(fēng)機振動良好，運行2天后風(fēng)機停運，再次啟動后振動異常，無法穩(wěn)定運行。為了掌握風(fēng)機在各個運行工況下的振動情況，對風(fēng)機振動的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了測試。引風(fēng)機原始振動數(shù)據(jù)見表1。

表1 引風(fēng)機原始振動數(shù)據(jù)表

從振動數(shù)據(jù)分析，該引風(fēng)機振動以非驅(qū)動端水平方向振動為主，且經(jīng)頻域分析，以工頻振動幅值為主，初步判斷為引風(fēng)機葉輪存在質(zhì)量不平衡，需進(jìn)行動平衡。采用在葉輪上加平衡塊方法，進(jìn)行動平衡工作，進(jìn)行3次動平衡后，該引風(fēng)機非驅(qū)動端水平方向殘余振動仍高達(dá)112 μm，無法降低，將平衡塊取下，恢復(fù)原始狀態(tài)，再次啟動后，測量風(fēng)機振動值，測量的數(shù)據(jù)見表2。

表2 取下平衡塊后引風(fēng)機振動數(shù)據(jù)表

對比表1與表2振動數(shù)據(jù)，在轉(zhuǎn)速為900 r/min時，取下平衡塊后，該引風(fēng)機振動幅值與初次平衡前原始狀態(tài)有較大變化，非驅(qū)動端水平方向通頻振幅增大了近90 μm，振動相位改變較小，改變了6°，造成使用原始振動數(shù)據(jù)多次平衡后殘余振動仍較大的結(jié)果。

經(jīng)現(xiàn)場檢查分析，該引風(fēng)機葉輪受腐蝕嚴(yán)重，葉輪表面覆蓋一層質(zhì)地疏松的深紅色鐵銹，因平衡狀態(tài)不良原始振動較大，且進(jìn)行動平衡工作時多次啟停，造成葉輪表面鐵銹薄弱處進(jìn)一步脫落，加劇了質(zhì)量不平衡，從而該風(fēng)機平衡狀態(tài)不斷變化，無法有效進(jìn)行動平衡工作。對葉輪進(jìn)行除銹處理后，重新啟動，利用新的振動數(shù)據(jù)，進(jìn)行動平衡，有效降低了振動值，經(jīng)動平衡后振動數(shù)據(jù)見表3。

表3 動平衡后引風(fēng)機振動數(shù)據(jù)表

2 尾氣腐蝕機理

生活垃圾作為燃料，具有含水量高、低位發(fā)熱量低、組分變化大等特點，在爐內(nèi)燃燒過程中，垃圾原料中的氯元素以不同形態(tài)存在，一部分轉(zhuǎn)化為氣相HCl和Cl2，焚燒爐尾部通道引風(fēng)機處，溫度較低，尾氣中的HCl與Cl2與水蒸氣作用，形成液態(tài)的富含氯離子水溶液，如式（1）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對引風(fēng)機葉輪進(jìn)行腐蝕，形成FeCl3，在氧氣氛圍下發(fā)生式（2）反應(yīng)，氯化物被氧化成疏松多孔的Fe3O4并沉積下來，為尾氣中的SO2和O2提供氣固相反應(yīng)通道，腐蝕速率進(jìn)一步上升，反應(yīng)產(chǎn)生的Cl2通過疏松的金屬氧化層，再次回到金屬表面，參與式（1）反應(yīng)而形成循環(huán)腐蝕，從而加劇了腐蝕的程度。隨著腐蝕反應(yīng)的推移，含鐵化合物不斷沉積和脫落，造成設(shè)備不平衡現(xiàn)象的發(fā)生與擴大。

3 改進(jìn)措施

從該垃圾焚燒電廠尾部煙道布置圖可知，各爐尾部煙道與相鄰爐聯(lián)通，且沒有隔離門，因受垃圾處理量及電網(wǎng)負(fù)荷波動影響，頻繁啟停垃圾焚燒爐，當(dāng)1臺爐停運時，因相鄰爐并未停運，運行爐產(chǎn)生的尾氣經(jīng)尾部煙道通往煙囪的過程中，會有部分尾氣反竄至停運鍋爐引風(fēng)機處，對風(fēng)機葉輪產(chǎn)生低溫腐蝕，形成質(zhì)地疏松的氧化物，在引風(fēng)機頻繁啟停過程中，氧化物脫落，造成設(shè)備因不平衡產(chǎn)生振動故障。

針對這種情況，為防止尾氣反竄腐蝕風(fēng)機葉輪，利用停機檢修機會，對引風(fēng)機葉輪噴涂耐腐蝕涂層，增強葉輪抗腐蝕能力。此外，在各臺爐引風(fēng)機出口煙道水平段上加裝電動插板門（如圖2所示），當(dāng)停機時，將插板門落下，與相鄰運行機組隔離開來，有效阻擋因煙氣通道相通而反竄過來的尾氣，降低了引風(fēng)機葉輪的低溫腐蝕振動問題。改造后，該廠4臺引風(fēng)機運行平穩(wěn)，未再出現(xiàn)振動異常問題。

圖2 尾部煙道增加電動插板門

4 結(jié)論

垃圾焚燒電廠尾氣成分氯化物濃度較高，易對尾部煙道的引風(fēng)機葉輪產(chǎn)生低溫腐蝕，由于設(shè)計問題，部分電廠尾部煙道布置不合理，產(chǎn)生尾氣反竄腐蝕備役引風(fēng)機的問題，導(dǎo)致引風(fēng)機葉輪質(zhì)量不平衡，振動異常。通過現(xiàn)場動平衡，解決振動故障，采取葉輪噴涂耐腐蝕涂層、尾部煙道加裝電動插板門措施，有效降低了引風(fēng)機的腐蝕問題，增強了機組的安全穩(wěn)定運行能力。