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300MW锅炉引风机叶片断裂原因分析及对策 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|30码期期必中 / 13-09-10

1、设备概况
    某电厂二期工程2×300 MW机组锅炉(3,4号)系B&WB - 1025/17.2 -M型亚临界汽包锅炉,分别于2004年9月、2005年3月投产。锅炉采用正压直吹式制粉系统、  “W”型火焰燃烧方式,设计燃用当地无烟煤,配用的引风机为引进德国技术生产的SAF26,6 - 15 -1型动叶可调轴流式通风机,其设计规范如表l所示。
2、3B引风机损坏情况
2.1 3B引风机损坏经过
    2006年1月21日8:27,运行人员感觉到集控室地板震动,响声大,火焰工业电视短时黑屏,炉内发生垮焦,炉膛压力H报警,事故喇叭响。此时发现3号锅炉3B引风机电流在190一85A之间摆动,不久电流至71A,并维持稳定,判断3B引风机失速,立即增大3A引风机出力,同时减弱燃烧,减负荷到210 MW,防止因炉膛压力高而MFI’保护动作灭火,DCS画面检查3B引风机轴承温度等正常;
    8:30,上述处理过程中,发现3B引风机动叶反馈到-1. 30%,呈坏点显示,且控制油压正常,立即将3B引风机动叶开度指令设定到0.以防止动叶突然开启造成炉内负压扰动大,就地检查3B引风机的运行情况,发现3B引风机声音异常大,在来不及减3B送风机动叶的情况下,立即停运3B引风机,30码期期必中生产销售生物质锅炉,生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
    8:35,现场确认3B引风机发生飞车事故。
2.2引风机损坏情况
    就地检查发现,动叶调节机构电动头掉落在地上,3B引风机基础裂开,台板翘起,就地动叶开度指示50%。解体后发现导流板变形严重,一片动叶连叶柄整体断落,其余动叶严重变形。缸体局部凸起,内部液压调节油管路松脱。
3、引风机断裂叶片金相分析
3.1宏观检查
    引风机断裂叶片柄在螺纹根部发生断裂,叶片一侧断裂后断面被碾磨变形严重,叶柄一侧断面形貌完整,断口断面可见清晰贝纹线区,中间为瞬断区,两边较为平整。
3.2光谱分析、布氏硬度、力学性能试验
    叶柄42CrMo材质符合有关标准要求。
3.3金相分析
    叶片柄断裂处贝纹线区域金相组织为索氏体,瞬断区域的金相组织为索氏体+铁素体,未发现异常组织。
3.4分析结果
    引风机叶片柄断裂的直接原因是振动引起的疲劳破坏。
3.5引风机叶片断裂初步分析
    通常造成风机损坏的典型原因是风机进入不稳定工作区运行,此时会出现失速或喘振。结合机组投运以来,B引风机多次发生失速或喘振现象,为此初步判断为该风机长期在不稳定工作区运行造成叶片断裂。
4、引风机失速危害
    对风机本身而言,若在失速区域长时间运行,将导致叶片断裂,且叶轮的机械部件也可能损坏。英国HOWDEN VARIAX公司有明确规定:风机在失速区内累积运行时间不能超过15 h,否则要更换叶片。对机组而言,若风机发生失速,造成风机跳闸,将直接联锁单侧通风组停止,机组减负荷,间接地引起炉膛正压或负压超限,锅炉发生MFT,联锁机组跳闸。因此,轴流风机运行中必须防止风机发生失速。
5、引风机失速原因分析(3,4)
    3,4号锅炉引风机在运行中均发生过失速现象,为了探讨引风机失速的原因,将引风机失速状杰的运行参数列于表2.
    显然.4个工况风机流量均小于MCR工况点的设计值246.19 m3/s,而风机压头均超过TB工况点的设计值4 192 Pa,工况点均已落入不稳定工况区即风机在失速区运行。主要原因是烟气系统的阻力远远超过设计值。上述4个工况的流量分别为211.1,215.8,229.4,223.6 m3/s,如果系统阻力特性符合设计要求,则烟气通过烟气系统产生的阻力应分别为2 248 Pa,2 350 Pa,2 655 Pa,2 523 Pa。而实际上烟气系统阻力已分别达到4 282 Pa,4499 Pa,4 591 Pa,4482 Pa,实测烟气系统阻力分别为设计值的190%,191%,173%,178%。
    轴流式风机在失速状态下运行,将对叶片产生一定频率的激振力,使叶片受到交变应力的作用,可能使叶片产生疲劳断裂。
    锅炉烟气系统主要由省煤器、空气预热器、电除尘器、烟囱等辅助设备和这些辅助设备之连接烟道组成,烟气系统的阻力也主要是由这些辅助设备及烟道造成的。
    在额定负荷300 MW时,锅炉空气预热器和电除尘器段的设计阻力分别为936 Pa和294 Pa,而实测阻力远远大于额定负荷工况下的设计值(表3)。3号锅炉空气预热器、电除尘器阻力远大于4号锅炉,3号锅炉B侧空气预热器进出口差压
2 499 Pa,而设计值974 Pa,超过设计值1525 Pa。3号锅炉引风机失速严重。
    由此可见,解决引风机失速,须降低烟气系统的阻力,尤其是降低3号锅炉空气预热器阻力,确保风机的工作点在任何负荷下都不落入失速区边缘或失速区。
6、措施和效果
6.1加强空气预热器吹灰,保持空气预热器波纹板清洁;改进空气预热器吹灰装置。
6.2调整空气预热器的径向、轴向的密封,改造预热器的密封方式,减少空气预热器漏风,降低烟气系统的阻力。
6.3尽量减少不必要的冷风进入炉膛。将备用磨煤机的冷、热风挡板关闭;经常检查烟风道各处有无漏风现象。
6.4保证省煤器、空预器的灰斗排灰顺畅,降低该水平段的飞灰浓度,防止该水平段积灰。
6.5加强锅炉本体吹灰,减少烟道积灰,特别是折焰角处水平烟道部分。停炉后,进入烟道进行人工清灰,以减少烟道阻力。
6.6根据引风机性能曲线,制定出引风机风压、流量和动叶开度之间的制约关系,以动叶开度为主,全压不得大于对应的风压,流量不得小于对应的流量,若任一条件不满足,则发出报警信号,提醒运行人员注意,并及时进行调整。
    通过采取以上措施,3号锅炉空气预热器、电除尘器阻力分别为760,195 Pa,4号锅炉空气预热器、电除尘器阻力也在设计值之内。3年多机组运行表明,引风机失速、喘振现象得到有效控制,目前引风机运行正常。
7、结束语
7.1 B引风机叶片断裂事故的直接原因是振动引起的疲劳失效,而引风机长期在失速、喘振不稳定工作区运行是引起叶片振动疲劳破坏的主要原因。
7.2由于该锅炉空气预热器积灰严重,烟气系统阻力比设计值大,烟道管网的阻力特性曲线较为陡峭,它和引风机性能曲线的交点向左偏移,即引风机的工作点向左偏移,进入不稳定工况区,导致引风机失速、喘振。
7.3通过加强锅炉本体和尾部烟道和空气预热器吹灰和放灰,减少烟道积灰,降低烟气系统阻力和减少了烟气系统漏风等措施,可预防引风机失速、喘振发生。

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