轴流式引风机动叶卡涩原因分析和不停炉检修办法

2020-11-04周业绩

山西电力 2020年5期

周业绩

（山西瑞光热电有限责任公司，山西榆次 030600）

1 某热电公司设备概况

山西某热电公司2 台机组于2012 年1 月双机投产，2 台锅炉为上海锅炉厂设计制造的SG-1065/17.5-M733 型亚临界自然循环汽包锅炉，四角切圆燃烧，单炉膛倒U 型布置，一次中间再热，燃烧器采用低氮燃烧器，平衡通风，固态排渣。燃用山西晋中附近的贫煤和无烟煤，初始设计有选择性催化还原脱硝系统，烟风系统的引风机为动叶可调轴流式风机。

1.1 引风机工作原理

一般来说，引风机工作原理如下：由锅炉尾部烟道来的高温烟气进入风机流经进气箱改变方向，经集流器收敛加速后流向叶轮，电动机通过中心轴将动力传至叶轮叶片，对气流做功，叶片的工作角度与叶栅距可无级调节，由此改变风量、风压，满足工况变化需求；流经叶轮后的气流为螺旋运动，经后导叶转为轴向进入扩压器，在扩压器内气流的部分动能转化为静压能，使其在流向系统满足运行要求，从而完成风机的整个工作过程。

1.2 引风机概况

2 台炉引风机为成都电力机械厂生产的双级动叶可调轴流式风机。2 台机组分别于2014 年10 月和2015 年6 月完成超低排放改造，改造期间脱硝增加了一层催化剂，并对引风机进行增容改型。改造后烟气中氮氧化合物质量浓度排放指标由100 mg/m3降至50 mg/m3以内，但脱硝系统的喷氨量随之增大氨逃逸率增加，硫酸氢铵的生成量也增大，空气预热器蓄热包出现了不同程度的堵塞，引风机叶片上部沉积物质增多[1]。机组正常运行时，引风机入口烟气温度为 125～140 ℃，粉尘质量浓度为10～30 mg/m3，二氧化硫质量浓度为3 800～8 000 mg/m3。

2 不停炉抢修方案

2019 年12 月11 日16 时左右，二号锅炉 2B引风机出现动叶开度大而风机电流变化不明显的情况，经过判断，风机动叶卡涩不能进行调整。因正处严冬环境温度较低，为不影响居民供热，决定限制发电负荷，保证供热能力，并制定风机隔离抢修方案。

因风机出口处于正压，含硫烟气冒出后工作人员无法接近，若施工时佩戴正压呼吸器则工作效率低下，且隐患极大；再加上风机进出口烟道挡板门为单挡板形式，不能完全关闭严密，当风机大盖吊起后会对另1 台引风机造成影响，负压摆动后对锅炉稳燃不利，易造成灭火。因此，需对风机进出口烟道进行封堵，即在风机出口膨胀节后喇叭口处安装堵板，在风机入口膨胀节后挂篷布封堵[2]。2019 年12 月19 日在引风机出口膨胀节后喇叭口加固槽钢旁焊接法兰盘，制作出口膨胀节加固支座，制作堵板。具体情况如图1 所示。

图1 引风机进出口烟道封堵示意图

2019 年 12 月21 日 04：00 开始降负荷，启动2 只大油枪稳燃，调整参数准备停运2B 引风机，操作时发现2B 引风机动叶卡在31%位置，不能继续调整，关闭风机前后烟道挡板门后增大2A 引风机出力。06：40 稳定后停运2B 引风机，检修人员开始切割2B 引风机出口喇叭口，08：00 烟道切割完毕，开始放置堵板，堵板与法兰通过螺栓紧固，之间填塞石墨盘根。12：00 堵板安装完毕，密封良好，现场无烟气冒出，12：30 风机进口密封篷布安装完毕。封闭后陆续解体风机部件。期间，炉膛负压波动在20 Pa 以内，没有对锅炉燃烧造成影响。

检修情况：解体一级动叶轮盘后发现芯轴弯曲，动叶全部卡涩，切割芯轴后更换新轴，对一、二级40 片叶片根部进行打磨，更换新的叶片螺栓、密封件和O 型圈。

2019 年 12 月 23 日 10：00 风机检修完毕，检修人员佩戴正压呼吸器开始拆除密封篷布和堵板，堵板抽出后，对接烟道割口并封闭焊接，12：47焊接完毕，启动2B 引风机，系统恢复运行。抢修全程历时54 h。通过本次检修实践，成功实现了不停炉单侧停运抢修引风机。

3 引风机故障分析

3.1 动叶卡涩及失调原因

动叶可调轴流风机动叶卡涩是指动叶因调节阻力大，导致角度调整不到位甚至无法调整的现象。

叶片根部与叶柄之间设计有密封装置，其中叶片根部的密封最为关键，但是一旦有积灰物质等腐蚀物进入密封装置，叶盘与轮盘结合面缝隙处堆积了腐蚀物，导致叶片与轮毂之间没有了活动间隙，如果叶片长时间不动，叶盘就会卡涩，卡涩后如果液压调节装置加压推动芯轴旋转曲柄，将会造成芯轴弯曲或滑块轴承破损，最终导致叶片与调节装置失去联系，无法调节[3-4]。

动叶根部沉积物结垢程度不同，叶片卡涩的程度也就不同。如果卡涩严重时所需调整的力矩增加，超出曲柄螺栓紧固力矩后，就会产生螺栓松动、键咬损，最终导致曲柄转动但叶片不同步动作。如叶片卡涩力矩、螺栓紧固力矩都很大，会导致液压缸无法带动芯轴动作，一级叶片会出现拒动状况。

3.2 腐蚀物产生的原因

燃用高硫、高灰分、低挥发分的贫煤或无烟煤，炉膛出口烟气中氮氧化合物质量含量相对较高。烟气经过脱硝装置后，逃逸的氨气与大量的三氧化硫反应生成硫酸氢铵。硫酸氢铵是一种露点为147 ℃的酸性盐，易溶于水，呈酸性，以液态形式存在于烟气中，引风机入口烟气的温度通常在125～140 ℃之间，但硫酸氢铵的结露点随着烟气中二氧化硫的增多而增高，一级动叶及轮毂首先接触烟气，且烟温低于硫酸氢铵露点，这就造成了腐蚀物和粉尘极易沉积、凝结在叶片根部的缝隙处。

风机停运后受外界环境温度、湿度的影响，沉积在叶片根部缝隙的物质开始氧化变硬，使金属表面产生腐蚀，非金属密封结构件老化。

4 引风机故障的预防措施

运行期间：如长时间限负荷运行或供热期间负荷变动不大时，每班至少调节动叶转动一次，动叶调节的角度可通过观察主电机电流的变化得知，一般控制在±5%范围内。

停机或检修期间：风机停运后，按运行规程规定，锅炉开始自然通风后，每班至少全开全关动叶1 次，动作期间需进入风机内观察全部动叶是否开关到位。如锅炉不再通风，应关闭引风机前后烟道挡板门，打开风机人孔，保持密封状态下风机运行，直到风机内壁结露物质干燥为止。如机组刚刚停运，1～3 d 内吸收塔内还没有进行排浆液时，吸收塔内浆液温度较高，水蒸气含量高，为防止水蒸气倒流返回引风机，应开启引风机前后烟道挡板门，在引风机入口下部人孔门处安装小型轴流排风风机并通过烟囱自拔将湿气排除，直到吸收塔内的浆液全部排完，确保没有酸烟气和蒸汽返回引风机方可停运排风风机，如遇阴、雨天，环境湿度大时，必须采取通风措施。如发现叶片有卡涩情况，应吊起风机大盖，将叶片全部拆下，清理打磨叶根与轮毂堆积物，更换密封件。

无论是运行期间还是停机或检修期间，都应及早对动叶密封结构进行改造升级。