脫硫島增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承腐蝕原因分析及處理

杜英偉

(大唐長(zhǎng)春第二熱電有限責(zé)任公司,長(zhǎng)春 130031)

增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)是濕法脫硫工藝的關(guān)鍵設(shè)備?；痣姀S鍋爐系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫方式時(shí),增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承容易發(fā)生酸腐蝕。大唐長(zhǎng)春第二熱電有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)春熱電二廠)5、6號(hào)爐脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兩爐一塔方式,設(shè)有旁路煙道,5號(hào)爐原煙道(凈煙道)與6號(hào)爐原煙道(凈煙道)是相對(duì)獨(dú)立系統(tǒng)分別接入吸收塔入口的混合煙道再進(jìn)入吸收塔。在進(jìn)入吸收塔前,5、6號(hào)爐原煙道分別裝有擋板門及與擋板門配套的設(shè)備高壓密封風(fēng)機(jī)。在單臺(tái)爐運(yùn)行時(shí),停 /備機(jī)組相關(guān)的擋板門關(guān)閉,高壓密封風(fēng)機(jī)運(yùn)行,利用高壓氣流阻擋原煙氣回流。

2013年7 月,按照國家環(huán)境保護(hù)要求進(jìn)行脫硫旁路煙道封堵。由于脫硫系統(tǒng)煙道布置方式的改變,造成5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)處煙氣量增加。在脫硫系統(tǒng)旁路煙道封堵前,在 5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)出口連接旁路煙道,旁路煙道設(shè)有旁路擋板。6號(hào)爐運(yùn)行時(shí),5號(hào)爐旁路煙道擋板門處于開啟狀態(tài),5號(hào)爐原煙道回流的少量煙氣在煙囪自拔力的作用下經(jīng)過旁路煙道擋板門進(jìn)入大氣。旁路封堵后,由于回流煙氣沒有出口,在 5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)室聚集,高溫?zé)煔饽Y(jié)形成的腐蝕性液體對(duì)運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生影響。長(zhǎng)春熱電二廠二期脫硫系統(tǒng)5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)為 YKK800-14型,容量1400 kW,額定電壓6 kV,轉(zhuǎn)速425 r/min,絕緣等級(jí) F級(jí),軸承型號(hào)為 23048CC/W33。

1 故障檢查

2013年09月08日,在5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行中發(fā)出異音,軸承溫度正常,電機(jī)前側(cè)軸承軸向振動(dòng)較大(50～ 100μ m)。 對(duì)電機(jī)解體檢查發(fā)現(xiàn),前側(cè)軸承潤(rùn)滑脂嚴(yán)重發(fā)黑變質(zhì),前側(cè)軸承內(nèi)、外滑道有 2/3麻點(diǎn)嚴(yán)重腐蝕,滾柱表面有1/3腐蝕痕跡。檢查電機(jī)后側(cè)軸承良好,抽轉(zhuǎn)子檢查,轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子籠條無松動(dòng)、開焊、斷裂現(xiàn)象;對(duì)定子鐵心和槽楔檢查無松動(dòng)、脫落現(xiàn)象。采取更換前側(cè)軸承、添加新類型潤(rùn)滑脂(脲基油 IMSCO 2035潤(rùn)滑脂)措施,并進(jìn)行了電機(jī)空轉(zhuǎn)和帶載試驗(yàn),未發(fā)現(xiàn)電機(jī)有異音,溫度正常,而且振動(dòng)合格。

在 5號(hào)機(jī)組停備期間,5號(hào)爐脫硫增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn),6號(hào)爐脫硫增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行。為檢驗(yàn) 5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行是否正常,在 5號(hào)機(jī)組啟機(jī)前進(jìn)行了增壓風(fēng)機(jī)試運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)電機(jī)前側(cè)軸承室有異音,解體檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承損壞情況與上次解體檢查所發(fā)生的現(xiàn)象基本一致。

2 模擬試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)增壓風(fēng)機(jī)室二氧化硫氣體形成的亞硫酸對(duì)電機(jī)軸承的腐蝕情況進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。首先選用4枚5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)后側(cè)軸承滾柱(表面光亮完整光滑完好),試驗(yàn)所取的試劑水溶液為脫硫島增壓風(fēng)機(jī)室液體(高溫二氧化硫氣體凝結(jié)后的液體,經(jīng)試紙檢驗(yàn) pH值為 3)約 50 mL;試驗(yàn)容器為 0．4 m×0．4 m×0．2 m的塑料容器。然后將 3枚軸承滾柱上部 1/2處分別涂上寶麗達(dá)復(fù)合鋰基脂、二硫化鉬潤(rùn)滑脂、IMSCO2035型 3種潤(rùn)滑油脂,另一枚軸承滾柱保持原樣,將4枚滾柱和試劑分別置于容器,內(nèi)并將塑料容器密封完好,在環(huán)境溫度為17℃,經(jīng)7天時(shí)間密閉試驗(yàn),打開塑料容器,將 4枚軸承滾柱取出,并將軸承滾柱表面油脂擦拭干凈,分別查看各軸承滾柱的腐蝕情況。

模擬試驗(yàn)結(jié)果：檢查涂摸了潤(rùn)滑脂的軸承滾柱,3枚滾柱上部(涂潤(rùn)滑油脂部分)表面光滑,滾柱下部(未涂潤(rùn)滑油脂部分)表面光滑有輕微腐蝕現(xiàn)象下部金屬表面發(fā)暗,邊緣部規(guī)則,銹蝕產(chǎn)物的顏色為暗黑色。檢查未涂潤(rùn)滑脂的軸承滾柱,滾柱上部有銹蝕現(xiàn)象下部金屬表面發(fā)暗,銹蝕產(chǎn)物的顏色為暗黑色。模擬試驗(yàn)結(jié)果表明,軸承滾柱涂潤(rùn)了滑油脂的部分沒有腐蝕,而沒有涂潤(rùn)滑油脂的軸承滾柱部分發(fā)生了腐蝕,說明脫硫島增壓風(fēng)機(jī)室內(nèi)所采集的液體(高溫二氧化硫形成的亞硫酸)對(duì)電機(jī)軸承滾柱有腐蝕作用。由此得出,軸承腐蝕的主要原因,是由高溫二氧化硫氣體形成的亞硫酸腐蝕造成的。

3 原因分析及處理方法

3．1 原因分析

a．5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)的前側(cè)端蓋與轉(zhuǎn)軸的軸端密封為迷宮式密封,密封齒與轉(zhuǎn)軸表面保持0．75 mm以上間隙,使二氧化硫氣體結(jié)露形成的亞硫酸進(jìn)入軸承室,遇到軸承內(nèi)沒有涂抹潤(rùn)滑脂部分引起了腐蝕。

b．由于 5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)處煙氣量增多,二氧化硫氣體結(jié)露形成的亞硫酸增大所造成的,而軸承腐蝕表面也為暗黑色硫化鐵。

因 5、6號(hào)爐脫硫系統(tǒng)煙道布置方式的改變,取消了脫硫旁路煙道,造成 6號(hào)爐在運(yùn)行中(5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)停備時(shí)),由于脫硫島至 5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)的聯(lián)絡(luò)擋板不嚴(yán),使5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)處煙氣量增加,煙氣中含有二氧化硫氣體增多,二氧化硫氣體在高溫?zé)煔庵杏霏h(huán)境溫度下降結(jié)露形成亞硫酸酸霧(煙氣溫度138℃、環(huán)境溫度25℃)。亞硫酸具有強(qiáng)腐蝕性作用,腐蝕金屬表面發(fā)暗,邊緣部規(guī)則,銹蝕產(chǎn)物的顏色為暗黑色 (硫化鐵)。模擬試驗(yàn)結(jié)果表明,涂抹3種潤(rùn)滑脂能對(duì)高溫二氧化硫氣體形成的亞硫酸起到一定的防護(hù)作用。

3．2 處理方法

a．電機(jī)的軸端密封系統(tǒng)進(jìn)行了改造,即在電機(jī)前側(cè)外小蓋與機(jī)械對(duì)輪間加裝密封擋環(huán)(圖1a)。密封擋環(huán)整體采用外環(huán)、擋尺、內(nèi)環(huán)(圖 1b)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。外環(huán)固定在電機(jī)外小蓋的外部,整體結(jié)構(gòu)采取無間隙密封(內(nèi)環(huán)自動(dòng)跟蹤)形式,確保密封效果,防止二氧化硫氣體進(jìn)入電機(jī)軸承室內(nèi),腐蝕軸承。內(nèi)環(huán)采用聚酰亞胺材料密封環(huán),能自由伸縮(自由前進(jìn)和后退),保證與軸密封間隙而不會(huì)損傷軸。

b．內(nèi)環(huán)為自動(dòng)跟蹤齒與外部圈式緊力彈簧圈相結(jié)合,在整個(gè)圓周上把自動(dòng)跟蹤齒做成多個(gè)圓弧結(jié)構(gòu),具有自動(dòng)補(bǔ)償和退讓功能,可以有效補(bǔ)償運(yùn)行中跟蹤齒的磨損量,確保任何情況下自動(dòng)跟蹤齒和轉(zhuǎn)軸部件間隙始終為零,也防止二氧化硫氣體進(jìn)入電機(jī)軸承室內(nèi),腐蝕軸承。

c．采用聚酰亞胺新型耐高溫特種工程塑料,可以長(zhǎng)期在 240～ 380℃連續(xù)使用,并具有優(yōu)異的耐磨特性和尺寸穩(wěn)定性。聚酰亞胺材料不會(huì)因高溫而軟化或變形而發(fā)生燒瓦現(xiàn)象;有足夠的力學(xué)性能和較小的吸水性,不會(huì)發(fā)生膨脹。聚酰亞胺密封環(huán)與軸承間隙穩(wěn)定,能夠與線速度 100 m/s以下轉(zhuǎn)動(dòng)部件直接接觸,形成零間隙。由于聚酰亞胺密封環(huán)具有良好的工藝性能,為保證加工尺寸,可以進(jìn)行常規(guī)的金屬加工得到較高的精度,以達(dá)到密封內(nèi)環(huán)與轉(zhuǎn)軸摩擦的優(yōu)良配合,而聚酰亞胺密封環(huán)是防止二氧化硫氣體進(jìn)入電機(jī)軸承室內(nèi)的關(guān)鍵部件。

4 結(jié)束語

通過對(duì)5號(hào)爐脫硫增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)軸端密封系統(tǒng)改造,在電機(jī)前側(cè)外小蓋與機(jī)械對(duì)輪間加裝密封擋環(huán),確保任何情況下自動(dòng)跟蹤齒和轉(zhuǎn)軸部件間隙始終為零,解決了二氧化硫氣體進(jìn)入電機(jī)軸承室內(nèi)腐蝕軸承技術(shù)問題。經(jīng)過改造的增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行后,解體檢查未發(fā)現(xiàn)軸承腐蝕現(xiàn)象,達(dá)到了軸承防腐效果,確保了脫硫系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行。