王青軍

（中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司)

化工機(jī)泵

余熱鍋爐引風(fēng)機(jī)葉輪積灰成因分析與處理

王青軍*

（中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司)

分析了引風(fēng)機(jī)葉輪積灰的形成原因，提出了能有效地減少或防止積灰的措施。

引風(fēng)機(jī) 葉輪 積灰 處理

Abstract： Analyzed the formation cause of ash deposition of the induced draft fan impeller， provided some effectivemeasures to reduce or preventash deposition.

Key words:Induced draft fan;Impeller;Ash deposition;Treatment

0 前言

引風(fēng)機(jī)是催化重整裝置余熱回收系統(tǒng)的主要輔助設(shè)備，擔(dān)負(fù)著維持爐內(nèi)負(fù)壓，輸送加熱爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔獾淖饔?。但使用時(shí)間不長(zhǎng)，引風(fēng)機(jī)就會(huì)出現(xiàn)劇烈振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成軸、軸承或葉輪等零部件的損壞，使機(jī)組停車(chē)，造成能源的極大浪費(fèi)。

檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，葉輪非工作面上粘附著大量積灰。在風(fēng)機(jī)蝸殼下部，同樣有大量塊狀的積灰存在。

1 風(fēng)機(jī)故障的原因

風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)，氣流進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉片流道的角度與葉片的進(jìn)口安裝角相同，氣流沖擊角為零，即氣流沒(méi)有產(chǎn)生沖擊，平滑地流入葉片流道。當(dāng)風(fēng)機(jī)低于設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí)，由于進(jìn)口速度方向改變，氣流沖擊角小于進(jìn)氣安裝角，形成正沖擊角；葉片非工作面上出現(xiàn)邊界層氣流分離和氣流回流，形成漩渦且沿著葉片的徑向方向發(fā)展，最終產(chǎn)生非工作面上的積灰。當(dāng)積灰達(dá)到一定重量時(shí)，由于葉輪旋轉(zhuǎn)離心力的作用將一部分大塊積灰甩出葉輪。由于各葉片上的積灰不可能完全均勻一致，聚集或甩走灰塊的時(shí)間不一定同步，因此葉片的積灰不均勻，導(dǎo)致葉輪質(zhì)量分布不平衡，使風(fēng)機(jī)振動(dòng)增大。

2 影響積灰的因素

（1）濕度：濕度是主要的影響因素，它是固體顆粒粘附的必要前提條件。在稀相(低濃度)氣固兩相流中，固相顆粒濃度分布比較均勻，集中程度較低。較高體積分?jǐn)?shù)的水分有助于局部粘附情況的形成。另一方面，固體顆粒在水分的浸潤(rùn)下，其表面張力比純固體顆粒要大得多，如果沒(méi)有水分，粘結(jié)情況一般很少發(fā)生。

（2）溫度：溫度降至露點(diǎn)溫度附近及以下時(shí)，會(huì)由于結(jié)露而結(jié)塊，這種情況主要發(fā)生在開(kāi)始和停止兩個(gè)工作過(guò)程或保溫不好的時(shí)候。

（3）接觸面積的影響：當(dāng)顆粒與葉輪邊壁接觸時(shí)，如果表面張力大于引起脫離的力(如慣性力、環(huán)流升力等)，則表現(xiàn)為粘結(jié)；反之，則表現(xiàn)為脫離。其中表面張力與表面積成正比，慣性力與體積成正比。一般地，在一定粒徑范圍內(nèi)(顆粒粒徑太小，在流場(chǎng)中將不會(huì)與氣流發(fā)生脫離)，顆粒越小，表面張力與慣性力的比值越大，就越容易發(fā)生粘結(jié)。

（4）壓力的影響：壓力越低，水的沸點(diǎn)越低，葉輪非工作面的入口處就越易處于負(fù)壓狀態(tài)，水分也就越易蒸發(fā)，此時(shí)若粉塵粘附在葉輪上，就會(huì)迅速干燥結(jié)塊。此外堿金屬氧化物與水結(jié)合，形成氫氧化物，進(jìn)而與氣流中的二氧化碳反應(yīng)，在水分迅速蒸發(fā)的情況下，就形成堅(jiān)硬的碳酸鹽沉積物?？梢?jiàn)，壓力是影響積灰、硬化結(jié)塊的主要因素。

此外，積灰還與固體物料的特性、粉塵濃度、顆粒休止角、氣體流速、空氣動(dòng)力學(xué)的影響等有關(guān)[1]。

3 減少積灰的措施

（1）優(yōu)化加熱爐燃燒系統(tǒng)，使燃料氣充分燃燒，防止積炭，從源頭上降低積灰的可能性。

（2）修補(bǔ)爐體與煙囪的破損漏風(fēng)處，人孔蓋處加石棉繩，加強(qiáng)爐體保溫，保證鍋爐給水溫度，提高風(fēng)機(jī)入口處煙氣溫度，使之高于水蒸氣的露點(diǎn)溫度，防止水蒸氣凝結(jié)。

（3）優(yōu)化風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu) （例如：改變?nèi)~片型式和角度，增加導(dǎo)向葉片），減少或杜絕葉輪非工作面上的邊界層氣流分離和氣流回流，減少積灰形成。

4 積灰的清理

盡管采取了上述種種措施，但實(shí)際運(yùn)行中難免還會(huì)有積灰的存在，因此必須經(jīng)?；蚨ㄆ谇謇?。

（1）停機(jī)機(jī)械清理

視風(fēng)機(jī)振動(dòng)情況停機(jī)進(jìn)行機(jī)械清理。因積灰大多聚集在葉輪非工作面上，可打開(kāi)蝸殼人孔蓋，用鐵鍬把積灰清理干凈。

（2）利用懸掛噴嘴吹蒸汽清理

利用懸掛噴嘴吹低壓蒸汽 （0.45 MPa，250℃），控制好蒸汽流量與噴吹時(shí)間，對(duì)葉片上的積灰進(jìn)行清理。實(shí)踐證明，此法非常有效。

（3）用聲波清理

這種清除方法是依靠聲波發(fā)生器發(fā)出150～250 Hz的聲波，靠聲波的振動(dòng)來(lái)除去葉片上的積灰。聲波的頻率取決于積灰的硬度。聲波發(fā)生器由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，通過(guò)電磁閥控制。目前，此種方法采用得不多，未獲得豐富的經(jīng)驗(yàn)。

（4）其它方法清理

利用粗砂和礫石清理：該法是在吸風(fēng)機(jī)入口加粗砂礫石，用壓縮空氣吹入。粗砂和礫石隨氣流送入，撞擊葉片上的積灰，使其脫落。粗砂或礫石的量要嚴(yán)格控制，否則會(huì)使葉片表面變得粗糙，不僅磨損葉片，而且還會(huì)使積灰加重，甚至使積灰粘附得更加堅(jiān)固，難以再次清理。

[1] 馬正先，李慧，等.離心式通風(fēng)機(jī)沉積物的形成和清理 [J].風(fēng)機(jī)技術(shù),1996(1):37-41.

Analysis of the Causes and Treatment of Ash Deposition of the HRSG Induced Draft Fan Im peller

WangQingjun

TH 43

2010-12-03）

*王青軍，男，1984年3月生，助理工程師。遼陽(yáng)市，111003。