電廠鍋爐引風機故障原因與維修技術探究

劉 雄

（中國能源建設集團廣東火電工程有限公司，廣東廣州 510735）

0 引言

鍋爐是電廠生產系統三大主要設備中的重要能量轉換設備，在生產中有著不可忽視的作用。鍋爐系統中風機類型主要有送風機、引風機、增壓風機等，其中引風機故障在鍋爐故障中出現的概率較高，是鍋爐運行中重要的檢修維護內容。結合引風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機維修管理水平的重要途徑。

1 電廠鍋爐引風機工作情況

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

2 引風機故障及原因分析

2.1 失速

失速故障通常伴隨著引風機入口靜壓升高的現象，在運行過程中可以通過電流大小及變化來判斷引風機的出力情況。當引風機流量減少時，葉片背弧上的附面層厚度會增加，產生明顯的氣流分離現象，導致葉片旋轉失速、引風機失速故障。失速時引風機電流比同等工況下的導葉開度值大，因此推測引風機在失速前有部分葉片處于氣流分離狀態，繼而使風機出力不足、流量出現波動。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準，氨量增加，出現氨逃逸現象，產生的硫酸氫銨在煙氣冷卻器上沉積結塊、堵塞煙氣冷卻器設備，這時葉片受到的排放阻力增大、風機壓力升高、運行負荷增大，容易造成引風機失速；空氣預熱器存在積灰或煙氣冷卻器內存在堵塞，也會導致引風機排煙阻力增大，這種情況在夏季尤其突出；在夏季高溫、高負荷運行環境下，鍋爐排煙溫度升高，引風機負擔加大，導致引風機失速。另外，當鍋爐系統進行工藝改造后，排煙量增大，引風機運行情況沒有進行相應的調整，造成引風機安全裕量不足、運行工況不穩定，也會導致引風機失速。

2.2 葉片斷裂

故障發生時葉片外觀有很多裂紋，在顯微鏡下裂紋大多數是從葉片較厚的區域向較薄的區域擴展，葉片在較薄的一側發生斷裂。對葉片基體材料進行理化檢驗，發現葉片較厚區域的裂紋剛好對應爐面堆焊區涂層部位，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部延伸。在應力作用下葉片較薄的區域發生斷裂，裂縫向各個方向延伸。雖然葉片較厚的區域采用了堆焊，但是堆焊區域因內部材質為馬氏體和鐵素體混合材料，當涂層材料和堆焊區域材料接觸時，由于材料基體和涂層材料之間存在溫差、二者的熱膨脹系數不同，使變堆焊區域內部有較大的殘余應力。涂層施工工藝不當或噴涂質量不合格，也會導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，材料敏感度更高，更容易產生裂紋。在引風機運行過程中，葉片持續且高速旋轉，承受著很大的風壓，這樣進氣一側的葉片就產生較大的拉應力，同時受到煙氣中飛灰、煙塵等持續、高速沖刷，造成葉片表面磨損、形成裂縫源。引風機運行中如果振動太大，葉片的受力將更加不均衡，在應力較集中的區域會加速葉片產生裂紋、出現斷裂。

2.3 喘振

引風機失速后通常會出現喘振現象，表明引風機性能反常、運行工況不穩定。當引風機發生喘振時，整個風機管網系統中的氣流會發生變化，通常會出現氣流周期性振蕩，并伴隨喘息噪聲甚至出現爆音，這時引風機尤其是軸承座、出口管道等部位將發生強烈振動，隨后就是軸承液體潤滑性失效、軸瓦燒壞，嚴重時發生軸承斷裂。當發現引風機運行在喘振點區域時應立即采取措施使引風機脫離喘振區。引風機喘振的原因有：兩臺引風機并列運行時，因導葉開度不同產生較大偏差，導葉開度較小的引風機會發生喘振；當煙道積灰嚴重或煙道擋板開度不足時會導致煙道阻力過大，引風機會發生喘振；引風機長時間低負荷運行也可能導致引風機發生喘振。

3 引風機故障維修技術建議

（1）引風機失速故障可以采用的措施有：①工作人員應密切注意引風機導葉和電流的變化情況，引風機的電流不能過高、導葉不能過快，監控引風機電流大小和導葉參數、設置報警，及時提醒工作人員調整風機電流和導葉參數；②兩臺引風機同時運行時，它們之間的電流應保持在平衡狀態、電流偏差不能超過合理值，出現兩臺引風機電流高低相互交替的情況時應進行人為調節，避免相互搶風的情況、導致引風機失速；③一旦出現引風機失速故障，工作人員應立即將導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機的導葉開度、降低鍋爐運行負荷，避免爐膛超壓情況下造成引風機電流超標、發生跳閘事故，工況運行穩定后再重新啟動失速風機并調整參數使兩臺風機正常、平衡運行；④如果鍋爐運行負荷較高，注意做好配風管理，控制鍋爐煙氣產生量；⑤可適當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，防止引風機超負荷運行，避免引風機失速；⑧定期做好設備檢修工作，清除空氣預熱器內積灰及煙氣冷卻器管道積垢，保持煙道順通；⑨在對系統進行工藝改造后，應注意對引風機的運行工況進行科學評估，將氨氣用量和氨氣逃逸問題考慮在內，盡可能減少硫酸氫銨產生造成的結垢阻力；⑩注意做好引風機設備擴容，增強引風機做功能力，使引風機運行工況能夠與鍋爐系統和脫硝工藝匹配起來，使引風機避開不穩定工況，保持穩定運行。

（2）針對葉片斷裂故障，應從葉片材料的質量把控方面入手。由于引風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，是引風機葉片材料的較好選擇。葉片運行過程中，容易發生斷裂的部位是在葉片較薄的區域，但是裂縫最初源頭是從葉片較厚區域產生延伸到較薄的區域的，因此防止葉片斷裂應從堆焊區域入手。葉片后邊堆焊區域通常未經過消除應力的熱處理、存在性能薄弱區，因此應加強堆焊層噴涂質量，避免噴涂工藝質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，注意保持兩臺引風機運行平衡。在調節引風機出口風壓、電流、導葉開度等運行參數時，應盡量使兩側運行工況保持平衡。一旦運行平衡被打破，引風機自動調節功能則很難快速恢復，此時應立即切換為手動調節方式，盡快調整、恢復平衡狀態。在運行過程中，一旦出現設備跳閘的問題，應立即調整引風機、避免出現兩臺引風機作用力偏離越來越大的情況，防止引風機發生失速或喘息。

（4）做好煙道吹灰工作。在引風機高負荷運行時，注意避免引風機超出負荷邊界范圍運行。當排煙量過高時，可通過調節鍋爐氧量來降低機組運行負荷，使引風機偏離喘振區。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，然后調整導葉開度，待引風機喘振消失后再對擋板進行處理。

4 結束語

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