電廠鍋爐引風(fēng)機故障原因與維修技術(shù)探究

劉 雄

（中國能源建設(shè)集團廣東火電工程有限公司，廣東廣州 510735）

0 引言

鍋爐是電廠生產(chǎn)系統(tǒng)三大主要設(shè)備中的重要能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，在生產(chǎn)中有著不可忽視的作用。鍋爐系統(tǒng)中風(fēng)機類型主要有送風(fēng)機、引風(fēng)機、增壓風(fēng)機等，其中引風(fēng)機故障在鍋爐故障中出現(xiàn)的概率較高，是鍋爐運行中重要的檢修維護內(nèi)容。結(jié)合引風(fēng)機情況分析故障原因，找到針對性解決方法和策略是提升鍋爐引風(fēng)機維修管理水平的重要途徑。

1 電廠鍋爐引風(fēng)機工作情況

電廠鍋爐引風(fēng)機主要負責(zé)將鍋爐的煙氣抽出，使鍋爐系統(tǒng)維持一定的負壓。工作過程：煙氣經(jīng)過空氣預(yù)熱器、電除塵裝置后進入引風(fēng)機，再由進風(fēng)機送入脫硫系統(tǒng)或直接由煙囪排出。在引風(fēng)機的作用下，一次風(fēng)攜帶煤粉進入爐膛，二次風(fēng)（一般占鍋爐總風(fēng)量的60%）補充爐膛燃燒所需要的空氣并通過將風(fēng)力進行分配后分層、分階段吹入到爐膛。

2 引風(fēng)機故障及原因分析

2.1 失速

失速故障通常伴隨著引風(fēng)機入口靜壓升高的現(xiàn)象，在運行過程中可以通過電流大小及變化來判斷引風(fēng)機的出力情況。當(dāng)引風(fēng)機流量減少時，葉片背弧上的附面層厚度會增加，產(chǎn)生明顯的氣流分離現(xiàn)象，導(dǎo)致葉片旋轉(zhuǎn)失速、引風(fēng)機失速故障。失速時引風(fēng)機電流比同等工況下的導(dǎo)葉開度值大，因此推測引風(fēng)機在失速前有部分葉片處于氣流分離狀態(tài)，繼而使風(fēng)機出力不足、流量出現(xiàn)波動。故障原因主要是煙氣排放量增加：為了達到氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)，氨量增加，出現(xiàn)氨逃逸現(xiàn)象，產(chǎn)生的硫酸氫銨在煙氣冷卻器上沉積結(jié)塊、堵塞煙氣冷卻器設(shè)備，這時葉片受到的排放阻力增大、風(fēng)機壓力升高、運行負荷增大，容易造成引風(fēng)機失速；空氣預(yù)熱器存在積灰或煙氣冷卻器內(nèi)存在堵塞，也會導(dǎo)致引風(fēng)機排煙阻力增大，這種情況在夏季尤其突出；在夏季高溫、高負荷運行環(huán)境下，鍋爐排煙溫度升高，引風(fēng)機負擔(dān)加大，導(dǎo)致引風(fēng)機失速。另外，當(dāng)鍋爐系統(tǒng)進行工藝改造后，排煙量增大，引風(fēng)機運行情況沒有進行相應(yīng)的調(diào)整，造成引風(fēng)機安全裕量不足、運行工況不穩(wěn)定，也會導(dǎo)致引風(fēng)機失速。

2.2 葉片斷裂

故障發(fā)生時葉片外觀有很多裂紋，在顯微鏡下裂紋大多數(shù)是從葉片較厚的區(qū)域向較薄的區(qū)域擴展，葉片在較薄的一側(cè)發(fā)生斷裂。對葉片基體材料進行理化檢驗，發(fā)現(xiàn)葉片較厚區(qū)域的裂紋剛好對應(yīng)爐面堆焊區(qū)涂層部位，在顯微鏡下能觀察到這一部位材料表面有很多孔洞。葉片斷裂裂紋延伸方向一個是從葉片表面橫向衍生，也有從葉片表面縱向延伸、穿過葉片表面涂層向著基體材料內(nèi)部延伸。在應(yīng)力作用下葉片較薄的區(qū)域發(fā)生斷裂，裂縫向各個方向延伸。雖然葉片較厚的區(qū)域采用了堆焊，但是堆焊區(qū)域因內(nèi)部材質(zhì)為馬氏體和鐵素體混合材料，當(dāng)涂層材料和堆焊區(qū)域材料接觸時，由于材料基體和涂層材料之間存在溫差、二者的熱膨脹系數(shù)不同，使變堆焊區(qū)域內(nèi)部有較大的殘余應(yīng)力。涂層施工工藝不當(dāng)或噴涂質(zhì)量不合格，也會導(dǎo)致材料基體和涂層材料之間界面存在較大的孔洞，形成葉片表面性能的薄弱區(qū)，材料敏感度更高，更容易產(chǎn)生裂紋。在引風(fēng)機運行過程中，葉片持續(xù)且高速旋轉(zhuǎn)，承受著很大的風(fēng)壓，這樣進氣一側(cè)的葉片就產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，同時受到煙氣中飛灰、煙塵等持續(xù)、高速沖刷，造成葉片表面磨損、形成裂縫源。引風(fēng)機運行中如果振動太大，葉片的受力將更加不均衡，在應(yīng)力較集中的區(qū)域會加速葉片產(chǎn)生裂紋、出現(xiàn)斷裂。

2.3 喘振

引風(fēng)機失速后通常會出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，表明引風(fēng)機性能反常、運行工況不穩(wěn)定。當(dāng)引風(fēng)機發(fā)生喘振時，整個風(fēng)機管網(wǎng)系統(tǒng)中的氣流會發(fā)生變化，通常會出現(xiàn)氣流周期性振蕩，并伴隨喘息噪聲甚至出現(xiàn)爆音，這時引風(fēng)機尤其是軸承座、出口管道等部位將發(fā)生強烈振動，隨后就是軸承液體潤滑性失效、軸瓦燒壞，嚴(yán)重時發(fā)生軸承斷裂。當(dāng)發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機運行在喘振點區(qū)域時應(yīng)立即采取措施使引風(fēng)機脫離喘振區(qū)。引風(fēng)機喘振的原因有：兩臺引風(fēng)機并列運行時，因?qū)~開度不同產(chǎn)生較大偏差，導(dǎo)葉開度較小的引風(fēng)機會發(fā)生喘振；當(dāng)煙道積灰嚴(yán)重或煙道擋板開度不足時會導(dǎo)致煙道阻力過大，引風(fēng)機會發(fā)生喘振；引風(fēng)機長時間低負荷運行也可能導(dǎo)致引風(fēng)機發(fā)生喘振。

3 引風(fēng)機故障維修技術(shù)建議

（1）引風(fēng)機失速故障可以采用的措施有：①工作人員應(yīng)密切注意引風(fēng)機導(dǎo)葉和電流的變化情況，引風(fēng)機的電流不能過高、導(dǎo)葉不能過快，監(jiān)控引風(fēng)機電流大小和導(dǎo)葉參數(shù)、設(shè)置報警，及時提醒工作人員調(diào)整風(fēng)機電流和導(dǎo)葉參數(shù)；②兩臺引風(fēng)機同時運行時，它們之間的電流應(yīng)保持在平衡狀態(tài)、電流偏差不能超過合理值，出現(xiàn)兩臺引風(fēng)機電流高低相互交替的情況時應(yīng)進行人為調(diào)節(jié)，避免相互搶風(fēng)的情況、導(dǎo)致引風(fēng)機失速；③一旦出現(xiàn)引風(fēng)機失速故障，工作人員應(yīng)立即將導(dǎo)葉控制方式切換為手動方式，保持正常運行的工況，同時盡快降低失速風(fēng)機的導(dǎo)葉開度、降低鍋爐運行負荷，避免爐膛超壓情況下造成引風(fēng)機電流超標(biāo)、發(fā)生跳閘事故，工況運行穩(wěn)定后再重新啟動失速風(fēng)機并調(diào)整參數(shù)使兩臺風(fēng)機正常、平衡運行；④如果鍋爐運行負荷較高，注意做好配風(fēng)管理，控制鍋爐煙氣產(chǎn)生量；⑤可適當(dāng)提高鍋爐氧氣濃度和鍋爐燃燒效率，降低氮氧化物和硫氧化物濃度，避免引風(fēng)機超負荷運行；⑥為了降低煙氣排放量，加強配煤摻燒管理，對煤質(zhì)進行組分含量的檢驗，加強對高硫煤摻入量的把控，盡可能降低鍋爐煙氣中硫氧化物含量；⑦通過提高燃燒效率，降低煙氣量來減小煙道阻力，防止引風(fēng)機超負荷運行，避免引風(fēng)機失速；⑧定期做好設(shè)備檢修工作，清除空氣預(yù)熱器內(nèi)積灰及煙氣冷卻器管道積垢，保持煙道順通；⑨在對系統(tǒng)進行工藝改造后，應(yīng)注意對引風(fēng)機的運行工況進行科學(xué)評估，將氨氣用量和氨氣逃逸問題考慮在內(nèi)，盡可能減少硫酸氫銨產(chǎn)生造成的結(jié)垢阻力；⑩注意做好引風(fēng)機設(shè)備擴容，增強引風(fēng)機做功能力，使引風(fēng)機運行工況能夠與鍋爐系統(tǒng)和脫硝工藝匹配起來，使引風(fēng)機避開不穩(wěn)定工況，保持穩(wěn)定運行。

（2）針對葉片斷裂故障，應(yīng)從葉片材料的質(zhì)量把控方面入手。由于引風(fēng)機葉片長期振動且受到煙氣沖蝕，因此葉片材料必須具備很好的韌性、耐磨性以及抗腐蝕性。因此選擇表面涂層的鋼材料，如在錳鎢鋼材料表面噴涂鎳基碳化物涂層，能夠提升材料的耐沖擊韌性和耐腐蝕性，是引風(fēng)機葉片材料的較好選擇。葉片運行過程中，容易發(fā)生斷裂的部位是在葉片較薄的區(qū)域，但是裂縫最初源頭是從葉片較厚區(qū)域產(chǎn)生延伸到較薄的區(qū)域的，因此防止葉片斷裂應(yīng)從堆焊區(qū)域入手。葉片后邊堆焊區(qū)域通常未經(jīng)過消除應(yīng)力的熱處理、存在性能薄弱區(qū)，因此應(yīng)加強堆焊層噴涂質(zhì)量，避免噴涂工藝質(zhì)量不合格造成堆焊層涂層和材料基體界面殘留較多的孔洞，提升表面涂層質(zhì)量，提高葉片整體強度和韌性，延長葉片使用壽命。

（3）針對喘振故障，注意保持兩臺引風(fēng)機運行平衡。在調(diào)節(jié)引風(fēng)機出口風(fēng)壓、電流、導(dǎo)葉開度等運行參數(shù)時，應(yīng)盡量使兩側(cè)運行工況保持平衡。一旦運行平衡被打破，引風(fēng)機自動調(diào)節(jié)功能則很難快速恢復(fù)，此時應(yīng)立即切換為手動調(diào)節(jié)方式，盡快調(diào)整、恢復(fù)平衡狀態(tài)。在運行過程中，一旦出現(xiàn)設(shè)備跳閘的問題，應(yīng)立即調(diào)整引風(fēng)機、避免出現(xiàn)兩臺引風(fēng)機作用力偏離越來越大的情況，防止引風(fēng)機發(fā)生失速或喘息。

（4）做好煙道吹灰工作。在引風(fēng)機高負荷運行時，注意避免引風(fēng)機超出負荷邊界范圍運行。當(dāng)排煙量過高時，可通過調(diào)節(jié)鍋爐氧量來降低機組運行負荷，使引風(fēng)機偏離喘振區(qū)。注意煙道擋板開度，如果不能打開擋板，可降低鍋爐運行負荷，然后調(diào)整導(dǎo)葉開度，待引風(fēng)機喘振消失后再對擋板進行處理。

4 結(jié)束語

綜上所述，鍋爐引風(fēng)機故障對電廠生產(chǎn)帶來多方面消極影響。失速故障是鍋爐引風(fēng)機在高負荷運行工況時極易出現(xiàn)的問題，對其原因進行分析并提出解決處理的建議，可以提升鍋爐引風(fēng)機維修水平，滿足電廠生產(chǎn)安全和效益的需求。