軸流式引風(fēng)機動葉卡澀原因分析和不停爐檢修辦法

周業(yè)績

（山西瑞光熱電有限責(zé)任公司，山西 榆次 030600）

1 某熱電公司設(shè)備概況

山西某熱電公司2 臺機組于2012 年1 月雙機投產(chǎn)，2 臺鍋爐為上海鍋爐廠設(shè)計制造的SG-1065/17.5-M733 型亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐，四角切圓燃燒，單爐膛倒U 型布置，一次中間再熱，燃燒器采用低氮燃燒器，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣。燃用山西晉中附近的貧煤和無煙煤，初始設(shè)計有選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)，煙風(fēng)系統(tǒng)的引風(fēng)機為動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機。

1.1 引風(fēng)機工作原理

一般來說，引風(fēng)機工作原理如下：由鍋爐尾部煙道來的高溫?zé)煔膺M入風(fēng)機流經(jīng)進氣箱改變方向，經(jīng)集流器收斂加速后流向葉輪，電動機通過中心軸將動力傳至葉輪葉片，對氣流做功，葉片的工作角度與葉柵距可無級調(diào)節(jié)，由此改變風(fēng)量、風(fēng)壓，滿足工況變化需求；流經(jīng)葉輪后的氣流為螺旋運動，經(jīng)后導(dǎo)葉轉(zhuǎn)為軸向進入擴壓器，在擴壓器內(nèi)氣流的部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，使其在流向系統(tǒng)滿足運行要求，從而完成風(fēng)機的整個工作過程。

1.2 引風(fēng)機概況

2 臺爐引風(fēng)機為成都電力機械廠生產(chǎn)的雙級動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機。2 臺機組分別于2014 年10 月和2015 年6 月完成超低排放改造，改造期間脫硝增加了一層催化劑，并對引風(fēng)機進行增容改型。改造后煙氣中氮氧化合物質(zhì)量濃度排放指標(biāo)由100 mg/m3降至50 mg/m3以內(nèi)，但脫硝系統(tǒng)的噴氨量隨之增大氨逃逸率增加，硫酸氫銨的生成量也增大，空氣預(yù)熱器蓄熱包出現(xiàn)了不同程度的堵塞，引風(fēng)機葉片上部沉積物質(zhì)增多[1]。機組正常運行時，引風(fēng)機入口煙氣溫度為 125～140 ℃，粉塵質(zhì)量濃度為10～30 mg/m3，二氧化硫質(zhì)量濃度為3 800～8 000 mg/m3。

2 不停爐搶修方案

2019 年12 月11 日16 時左右，二號鍋爐 2B引風(fēng)機出現(xiàn)動葉開度大而風(fēng)機電流變化不明顯的情況，經(jīng)過判斷，風(fēng)機動葉卡澀不能進行調(diào)整。因正處嚴(yán)冬環(huán)境溫度較低，為不影響居民供熱，決定限制發(fā)電負(fù)荷，保證供熱能力，并制定風(fēng)機隔離搶修方案。

因風(fēng)機出口處于正壓，含硫煙氣冒出后工作人員無法接近，若施工時佩戴正壓呼吸器則工作效率低下，且隱患極大；再加上風(fēng)機進出口煙道擋板門為單擋板形式，不能完全關(guān)閉嚴(yán)密，當(dāng)風(fēng)機大蓋吊起后會對另1 臺引風(fēng)機造成影響，負(fù)壓擺動后對鍋爐穩(wěn)燃不利，易造成滅火。因此，需對風(fēng)機進出口煙道進行封堵，即在風(fēng)機出口膨脹節(jié)后喇叭口處安裝堵板，在風(fēng)機入口膨脹節(jié)后掛篷布封堵[2]。2019 年12 月19 日在引風(fēng)機出口膨脹節(jié)后喇叭口加固槽鋼旁焊接法蘭盤，制作出口膨脹節(jié)加固支座，制作堵板。具體情況如圖1 所示。

圖1 引風(fēng)機進出口煙道封堵示意圖

2019 年 12 月21 日 04：00 開始降負(fù)荷，啟動2 只大油槍穩(wěn)燃，調(diào)整參數(shù)準(zhǔn)備停運2B 引風(fēng)機，操作時發(fā)現(xiàn)2B 引風(fēng)機動葉卡在31%位置，不能繼續(xù)調(diào)整，關(guān)閉風(fēng)機前后煙道擋板門后增大2A 引風(fēng)機出力。06：40 穩(wěn)定后停運2B 引風(fēng)機，檢修人員開始切割2B 引風(fēng)機出口喇叭口，08：00 煙道切割完畢，開始放置堵板，堵板與法蘭通過螺栓緊固，之間填塞石墨盤根。12：00 堵板安裝完畢，密封良好，現(xiàn)場無煙氣冒出，12：30 風(fēng)機進口密封篷布安裝完畢。封閉后陸續(xù)解體風(fēng)機部件。期間，爐膛負(fù)壓波動在20 Pa 以內(nèi)，沒有對鍋爐燃燒造成影響。

檢修情況：解體一級動葉輪盤后發(fā)現(xiàn)芯軸彎曲，動葉全部卡澀，切割芯軸后更換新軸，對一、二級40 片葉片根部進行打磨，更換新的葉片螺栓、密封件和O 型圈。

2019 年 12 月 23 日 10：00 風(fēng)機檢修完畢，檢修人員佩戴正壓呼吸器開始拆除密封篷布和堵板，堵板抽出后，對接煙道割口并封閉焊接，12：47焊接完畢，啟動2B 引風(fēng)機，系統(tǒng)恢復(fù)運行。搶修全程歷時54 h。通過本次檢修實踐，成功實現(xiàn)了不停爐單側(cè)停運搶修引風(fēng)機。

3 引風(fēng)機故障分析

3.1 動葉卡澀及失調(diào)原因

動葉可調(diào)軸流風(fēng)機動葉卡澀是指動葉因調(diào)節(jié)阻力大，導(dǎo)致角度調(diào)整不到位甚至無法調(diào)整的現(xiàn)象。

葉片根部與葉柄之間設(shè)計有密封裝置，其中葉片根部的密封最為關(guān)鍵，但是一旦有積灰物質(zhì)等腐蝕物進入密封裝置，葉盤與輪盤結(jié)合面縫隙處堆積了腐蝕物，導(dǎo)致葉片與輪轂之間沒有了活動間隙，如果葉片長時間不動，葉盤就會卡澀，卡澀后如果液壓調(diào)節(jié)裝置加壓推動芯軸旋轉(zhuǎn)曲柄，將會造成芯軸彎曲或滑塊軸承破損，最終導(dǎo)致葉片與調(diào)節(jié)裝置失去聯(lián)系，無法調(diào)節(jié)[3-4]。

動葉根部沉積物結(jié)垢程度不同，葉片卡澀的程度也就不同。如果卡澀嚴(yán)重時所需調(diào)整的力矩增加，超出曲柄螺栓緊固力矩后，就會產(chǎn)生螺栓松動、鍵咬損，最終導(dǎo)致曲柄轉(zhuǎn)動但葉片不同步動作。如葉片卡澀力矩、螺栓緊固力矩都很大，會導(dǎo)致液壓缸無法帶動芯軸動作，一級葉片會出現(xiàn)拒動狀況。

3.2 腐蝕物產(chǎn)生的原因

燃用高硫、高灰分、低揮發(fā)分的貧煤或無煙煤，爐膛出口煙氣中氮氧化合物質(zhì)量含量相對較高。煙氣經(jīng)過脫硝裝置后，逃逸的氨氣與大量的三氧化硫反應(yīng)生成硫酸氫銨。硫酸氫銨是一種露點為147 ℃的酸性鹽，易溶于水，呈酸性，以液態(tài)形式存在于煙氣中，引風(fēng)機入口煙氣的溫度通常在125～140 ℃之間，但硫酸氫銨的結(jié)露點隨著煙氣中二氧化硫的增多而增高，一級動葉及輪轂首先接觸煙氣，且煙溫低于硫酸氫銨露點，這就造成了腐蝕物和粉塵極易沉積、凝結(jié)在葉片根部的縫隙處。

風(fēng)機停運后受外界環(huán)境溫度、濕度的影響，沉積在葉片根部縫隙的物質(zhì)開始氧化變硬，使金屬表面產(chǎn)生腐蝕，非金屬密封結(jié)構(gòu)件老化。

4 引風(fēng)機故障的預(yù)防措施

運行期間：如長時間限負(fù)荷運行或供熱期間負(fù)荷變動不大時，每班至少調(diào)節(jié)動葉轉(zhuǎn)動一次，動葉調(diào)節(jié)的角度可通過觀察主電機電流的變化得知，一般控制在±5%范圍內(nèi)。

停機或檢修期間：風(fēng)機停運后，按運行規(guī)程規(guī)定，鍋爐開始自然通風(fēng)后，每班至少全開全關(guān)動葉1 次，動作期間需進入風(fēng)機內(nèi)觀察全部動葉是否開關(guān)到位。如鍋爐不再通風(fēng)，應(yīng)關(guān)閉引風(fēng)機前后煙道擋板門，打開風(fēng)機人孔，保持密封狀態(tài)下風(fēng)機運行，直到風(fēng)機內(nèi)壁結(jié)露物質(zhì)干燥為止。如機組剛剛停運，1～3 d 內(nèi)吸收塔內(nèi)還沒有進行排漿液時，吸收塔內(nèi)漿液溫度較高，水蒸氣含量高，為防止水蒸氣倒流返回引風(fēng)機，應(yīng)開啟引風(fēng)機前后煙道擋板門，在引風(fēng)機入口下部人孔門處安裝小型軸流排風(fēng)風(fēng)機并通過煙囪自拔將濕氣排除，直到吸收塔內(nèi)的漿液全部排完，確保沒有酸煙氣和蒸汽返回引風(fēng)機方可停運排風(fēng)風(fēng)機，如遇陰、雨天，環(huán)境濕度大時，必須采取通風(fēng)措施。如發(fā)現(xiàn)葉片有卡澀情況，應(yīng)吊起風(fēng)機大蓋，將葉片全部拆下，清理打磨葉根與輪轂堆積物，更換密封件。

無論是運行期間還是停機或檢修期間，都應(yīng)及早對動葉密封結(jié)構(gòu)進行改造升級。

5 結(jié)束語

機組運行期間為降低煙氣中氮氧化合物排放，會出現(xiàn)氨逃逸的情況，氨氣與三氧化硫生成的硫酸氫銨會對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕等不利影響。鍋爐風(fēng)機故障會引起發(fā)電、供熱機組非計劃停運或降低出力運行，并造成電熱損失和民生影響。本文提出的不停爐隔離搶修方案及預(yù)防措施對電廠同類設(shè)備具有一定的借鑒意義。