电厂锅炉引风机故障原因与维修技术探究

刘 雄

（中国能源建设集团广东火电工程有限公司，广东广州 510735）

0 引言

锅炉是电厂生产系统三大主要设备中的重要能量转换设备，在生产中有着不可忽视的作用。锅炉系统中风机类型主要有送风机、引风机、增压风机等，其中引风机故障在锅炉故障中出现的概率较高，是锅炉运行中重要的检修维护内容。结合引风机情况分析故障原因，找到针对性解决方法和策略是提升锅炉引风机维修管理水平的重要途径。

1 电厂锅炉引风机工作情况

电厂锅炉引风机主要负责将锅炉的烟气抽出，使锅炉系统维持一定的负压。工作过程：烟气经过空气预热器、电除尘装置后进入引风机，再由进风机送入脱硫系统或直接由烟囱排出。在引风机的作用下，一次风携带煤粉进入炉膛，二次风（一般占锅炉总风量的60%）补充炉膛燃烧所需要的空气并通过将风力进行分配后分层、分阶段吹入到炉膛。

2 引风机故障及原因分析

2.1 失速

失速故障通常伴随着引风机入口静压升高的现象，在运行过程中可以通过电流大小及变化来判断引风机的出力情况。当引风机流量减少时，叶片背弧上的附面层厚度会增加，产生明显的气流分离现象，导致叶片旋转失速、引风机失速故障。失速时引风机电流比同等工况下的导叶开度值大，因此推测引风机在失速前有部分叶片处于气流分离状态，继而使风机出力不足、流量出现波动。故障原因主要是烟气排放量增加：为了达到氮氧化物排放标准，氨量增加，出现氨逃逸现象，产生的硫酸氢铵在烟气冷却器上沉积结块、堵塞烟气冷却器设备，这时叶片受到的排放阻力增大、风机压力升高、运行负荷增大，容易造成引风机失速；空气预热器存在积灰或烟气冷却器内存在堵塞，也会导致引风机排烟阻力增大，这种情况在夏季尤其突出；在夏季高温、高负荷运行环境下，锅炉排烟温度升高，引风机负担加大，导致引风机失速。另外，当锅炉系统进行工艺改造后，排烟量增大，引风机运行情况没有进行相应的调整，造成引风机安全裕量不足、运行工况不稳定，也会导致引风机失速。

2.2 叶片断裂

故障发生时叶片外观有很多裂纹，在显微镜下裂纹大多数是从叶片较厚的区域向较薄的区域扩展，叶片在较薄的一侧发生断裂。对叶片基体材料进行理化检验，发现叶片较厚区域的裂纹刚好对应炉面堆焊区涂层部位，在显微镜下能观察到这一部位材料表面有很多孔洞。叶片断裂裂纹延伸方向一个是从叶片表面横向衍生，也有从叶片表面纵向延伸、穿过叶片表面涂层向着基体材料内部延伸。在应力作用下叶片较薄的区域发生断裂，裂缝向各个方向延伸。虽然叶片较厚的区域采用了堆焊，但是堆焊区域因内部材质为马氏体和铁素体混合材料，当涂层材料和堆焊区域材料接触时，由于材料基体和涂层材料之间存在温差、二者的热膨胀系数不同，使变堆焊区域内部有较大的残余应力。涂层施工工艺不当或喷涂质量不合格，也会导致材料基体和涂层材料之间界面存在较大的孔洞，形成叶片表面性能的薄弱区，材料敏感度更高，更容易产生裂纹。在引风机运行过程中，叶片持续且高速旋转，承受着很大的风压，这样进气一侧的叶片就产生较大的拉应力，同时受到烟气中飞灰、烟尘等持续、高速冲刷，造成叶片表面磨损、形成裂缝源。引风机运行中如果振动太大，叶片的受力将更加不均衡，在应力较集中的区域会加速叶片产生裂纹、出现断裂。

2.3 喘振

引风机失速后通常会出现喘振现象，表明引风机性能反常、运行工况不稳定。当引风机发生喘振时，整个风机管网系统中的气流会发生变化，通常会出现气流周期性振荡，并伴随喘息噪声甚至出现爆音，这时引风机尤其是轴承座、出口管道等部位将发生强烈振动，随后就是轴承液体润滑性失效、轴瓦烧坏，严重时发生轴承断裂。当发现引风机运行在喘振点区域时应立即采取措施使引风机脱离喘振区。引风机喘振的原因有：两台引风机并列运行时，因导叶开度不同产生较大偏差，导叶开度较小的引风机会发生喘振；当烟道积灰严重或烟道挡板开度不足时会导致烟道阻力过大，引风机会发生喘振；引风机长时间低负荷运行也可能导致引风机发生喘振。

3 引风机故障维修技术建议

（1）引风机失速故障可以采用的措施有：①工作人员应密切注意引风机导叶和电流的变化情况，引风机的电流不能过高、导叶不能过快，监控引风机电流大小和导叶参数、设置报警，及时提醒工作人员调整风机电流和导叶参数；②两台引风机同时运行时，它们之间的电流应保持在平衡状态、电流偏差不能超过合理值，出现两台引风机电流高低相互交替的情况时应进行人为调节，避免相互抢风的情况、导致引风机失速；③一旦出现引风机失速故障，工作人员应立即将导叶控制方式切换为手动方式，保持正常运行的工况，同时尽快降低失速风机的导叶开度、降低锅炉运行负荷，避免炉膛超压情况下造成引风机电流超标、发生跳闸事故，工况运行稳定后再重新启动失速风机并调整参数使两台风机正常、平衡运行；④如果锅炉运行负荷较高，注意做好配风管理，控制锅炉烟气产生量；⑤可适当提高锅炉氧气浓度和锅炉燃烧效率，降低氮氧化物和硫氧化物浓度，避免引风机超负荷运行；⑥为了降低烟气排放量，加强配煤掺烧管理，对煤质进行组分含量的检验，加强对高硫煤掺入量的把控，尽可能降低锅炉烟气中硫氧化物含量；⑦通过提高燃烧效率，降低烟气量来减小烟道阻力，防止引风机超负荷运行，避免引风机失速；⑧定期做好设备检修工作，清除空气预热器内积灰及烟气冷却器管道积垢，保持烟道顺通；⑨在对系统进行工艺改造后，应注意对引风机的运行工况进行科学评估，将氨气用量和氨气逃逸问题考虑在内，尽可能减少硫酸氢铵产生造成的结垢阻力；⑩注意做好引风机设备扩容，增强引风机做功能力，使引风机运行工况能够与锅炉系统和脱硝工艺匹配起来，使引风机避开不稳定工况，保持稳定运行。

（2）针对叶片断裂故障，应从叶片材料的质量把控方面入手。由于引风机叶片长期振动且受到烟气冲蚀，因此叶片材料必须具备很好的韧性、耐磨性以及抗腐蚀性。因此选择表面涂层的钢材料，如在锰钨钢材料表面喷涂镍基碳化物涂层，能够提升材料的耐冲击韧性和耐腐蚀性，是引风机叶片材料的较好选择。叶片运行过程中，容易发生断裂的部位是在叶片较薄的区域，但是裂缝最初源头是从叶片较厚区域产生延伸到较薄的区域的，因此防止叶片断裂应从堆焊区域入手。叶片后边堆焊区域通常未经过消除应力的热处理、存在性能薄弱区，因此应加强堆焊层喷涂质量，避免喷涂工艺质量不合格造成堆焊层涂层和材料基体界面残留较多的孔洞，提升表面涂层质量，提高叶片整体强度和韧性，延长叶片使用寿命。

（3）针对喘振故障，注意保持两台引风机运行平衡。在调节引风机出口风压、电流、导叶开度等运行参数时，应尽量使两侧运行工况保持平衡。一旦运行平衡被打破，引风机自动调节功能则很难快速恢复，此时应立即切换为手动调节方式，尽快调整、恢复平衡状态。在运行过程中，一旦出现设备跳闸的问题，应立即调整引风机、避免出现两台引风机作用力偏离越来越大的情况，防止引风机发生失速或喘息。

（4）做好烟道吹灰工作。在引风机高负荷运行时，注意避免引风机超出负荷边界范围运行。当排烟量过高时，可通过调节锅炉氧量来降低机组运行负荷，使引风机偏离喘振区。注意烟道挡板开度，如果不能打开挡板，可降低锅炉运行负荷，然后调整导叶开度，待引风机喘振消失后再对挡板进行处理。

4 结束语

综上所述，锅炉引风机故障对电厂生产带来多方面消极影响。失速故障是锅炉引风机在高负荷运行工况时极易出现的问题，对其原因进行分析并提出解决处理的建议，可以提升锅炉引风机维修水平，满足电厂生产安全和效益的需求。