發電廠排粉風機葉輪防磨工藝的選擇

舒勝

摘要：本文主要針對發電廠鍋爐排粉風機葉輪嚴重磨損和頻繁更換問題，進行了簡單的探討，分析其失效原因，并提出減少排粉風機葉輪磨損和延長使用壽命的措施，為鍋爐的安全穩定運行提供保障，對其它電廠出現類似問題有借鑒作用。

關鍵詞：發電廠鍋爐；排粉風機；葉輪磨損

中圖分類號：TK228

隨著我國經濟、社會的快速發展，工業化進程的加快，對能源行業的要求越來越高。鍋爐作為電廠生產中重要的能源設備，其高效、有序運行對電廠安全、穩定生產起著重要的作用。本文針對湖北西塞山發電有限公司鍋爐排粉機葉輪嚴重磨損和頻繁更換的問題，進行了簡單的探討，分析其失效原因，并提出減少排粉風機葉輪磨損和延長使用壽命的措施，對其它電廠今后的運行維護提供參考，具有重要意義。

1 設備運行概況

湖北西塞山發電有限公司#1、#2鍋爐是武漢鍋爐廠提供的WGZ1004/18.34-1型鍋爐，額定蒸發量936.5t/h，出口蒸汽壓力18.34Mpa，過熱蒸汽溫度543℃。每臺鍋爐配置4臺排粉風機，其設計參數如表1：

排粉機的作用是保持制粉系統的通風平衡，并把細粉分離器分離出來的干燥劑（含10%左右的煤粉）一部分送至爐膛燃燒，另一部分送回制粉系統。由于干燥劑帶粉量大，導致排粉機葉輪嚴重磨損和頻繁更換，最短的壽命只有4個月，平均壽命不到一年。

2 排粉機葉輪磨損分析

排粉機將干燥劑送至爐膛燃燒和送回制粉系統的過程中，引起葉片的磨損失效，主要因素有：煤質的好壞直接決定了排粉機葉輪的磨損程度；煤粉含量的高低決定了排粉機葉輪的磨損速度。如果磨損導致葉片磨透，將導致葉輪失去動靜平衡而產生強烈振動。排粉機葉輪磨損主要發生在葉輪的入口端，同時在葉片的入口和出口端靠近后盤形成一個三角形的磨損區域。

3 排粉機葉輪耐磨工藝及選擇

目前延長排粉機葉輪的使用壽命工藝，歸納起來主要有以下幾種：

（1）表面堆焊：采用耐磨電焊條在排粉機葉片磨損部位堆焊耐磨合金。但因為耐磨焊條質量和工藝的差別，其耐磨性能和效果均不理想；而堆焊容易在葉片表面產生裂紋。

（2）表面涂覆：在排粉機葉片表面磨損部位涂覆或粘接高分子耐磨材料。

（3）熱噴涂（焊）：采用等離子噴涂方法或氧乙炔火焰，在排粉機葉片磨損表面噴涂陶瓷或碳化鎢或者噴焊鎳基+碳化鎢合金。但其受到噴涂材料和工藝的限制，耐磨效果并不明顯。

（4）表面鑲嵌或焊接陶瓷：將耐磨工程陶瓷利用鉚釘或特殊焊接工藝復合在排粉機葉片表面上。這種工藝增大了葉片的厚度，增加了葉輪的重量，有可能造成排粉機過負荷運行。

（5）表面粘貼耐磨陶瓷：將耐磨工程陶瓷利用高強度耐高溫膠粘劑在排粉機葉片表面上。

經過對采用粘貼陶瓷工藝電廠的了解，認為陶瓷粘貼技術比較成功，而且瓷片厚度僅為1.5毫米，對葉輪的重量影響不大，不會影響制粉電耗，決定試用陶瓷粘貼技術，對#3爐排粉機葉輪進行耐磨處理。

4 排粉機葉輪粘貼陶瓷片的可行性分析

耐磨陶瓷在電廠制粉系統得到廣泛的應用，其耐磨性能也得到充分肯定。

（1）耐磨陶瓷的性能

作為耐磨材料使用的陶瓷主要有氧化鋁、碳化硅、氮化硅及氧化鋯等。其主要特點是價格便宜，密度小，耐磨性能優異。一般采用冷壓燒結的氧化鋁陶瓷塊硬度為HRA88，比重3.65，耐磨性是高鉻鑄鐵的5倍左右，普通碳鋼的200倍左右。在排粉機上使用，陶瓷片的厚度只有1.5mm，每平方米（10000片）的重量只有5.5公斤。在排粉機葉片的入口處，可以采用U型陶瓷塊，在迎風面尺寸可以達到6mm。相對于一般的熱噴涂及堆焊材料，因最大厚度只有1mm-3mm，因此，陶瓷的耐磨性能完全可以達到預期的目標。

（2）膠粘劑性能校核

雖然排粉機運行溫度只有80℃，但排粉機葉輪的核定轉速比較高有1450r/min，而且是在帶硬質顆粒的高速沖刷氣流作用下工作，要求膠粘劑具備一定的耐高溫性能，同時具有一定的抗剪強度和抗老化性能。據此配制的膠粘劑主要性能如下：抗剪強度分別為28MPa（室溫）及20 MPa（100℃）、10MPa（150℃）。膠粘劑的韌性介于陶瓷與金屬之間，固化后不收縮。 經計算，在80℃溫度下，當一個直徑為Ф1800的排粉機葉輪以1450rpm轉動時，在葉輪最邊緣上一塊10×10×1.5 （mm）的瓷片受到的向心力為0.405（kgf），而此時膠粘劑所能提供的抗剪力為360（kgf）（100℃），粘接力的大小是瓷片受到向心力的888倍，可見膠粘劑具有極高的粘接保險系數。

5 經濟效益分析及效果

以往排粉機葉輪運行約2個月就開始出現葉片入口、出口部位磨損，需要停風機補焊。因為補焊破壞了母材整體強度和塑性，在運行中又頻繁出現裂紋，需重復補焊，造成了惡性循環。一般新的葉輪運行8到12個月就無法再進行補焊處理，只能更換處理。按換一臺葉輪3萬元計，8臺排粉機一年為24萬元。#2爐2013年6月份大修，排粉機采用了陶瓷防磨葉輪運行，至今4年時間，多次對排粉機葉輪進行檢查，未發現耐磨瓷片有脫落的現象，同時瓷片沒有明顯磨損的痕跡，耐磨性能、粘接強度達到預期效果。電廠采用陶瓷防磨葉輪工藝后，大大降低了檢修成本，其經濟效益和社會效益是非常可觀的。

6 綜述

文章針對鍋爐排粉機葉輪磨損和頻繁更換問題，從耐磨工藝、可行性、經濟性幾方面進行分析，采用耐磨陶瓷-金屬復合工藝，成功地將耐磨陶瓷應用在排粉機葉輪的防磨上，使排粉機葉輪的使用壽命得以提高，為電廠排粉機葉輪的耐磨防磨提供了一種有效可靠的方法。但由于引起電廠鍋爐設備磨損失效因素眾多，解決的辦法多種多樣，本文只是進行了簡單的探討，要構建科學性、系統性、合理性的電廠鍋爐設備管理體系，還需要進一步的研究，以提出更合理、科學、操作性強的改良措施。

參考文獻：

[1]付開利. 電站排粉風機葉輪沖蝕磨損分析及防護措施[J]. 中國電力教育，

[2]中國機械工程學會材料學會. 磨損失效分析[M]. 機械工業出版社， 1991.

[3]李升明. 三點法找動平衡在發電廠排粉風機的應用探討[J]. 電力學報， 2013， 28（1）：85-87.

[4]苑翰， 劉宗德. 電廠排粉機葉輪沖蝕磨損分析及防護措施[J]. 華北電力大學第五屆研究生學術交流年會， 2011.

[5]袁罡. 提高排粉風機運行的安全可靠性[J]. 鍋爐制造， 2014（1）：56-58.

[6]張玉軍， 李健民. 某電廠制粉系統乏氣含粉量大的原因及解決方案[J]. 山東工業技術， 2015（24）：193-194.

[7]趙麗萍. 耐磨損、耐腐蝕熔覆層的制備及其特性研究[D]. 華北電力大學（北京） 華北電力大學， 2012.

[7]田景奇. 排粉機葉輪的防磨及節能分析[D]. 華北電力大學， 2012.

[8]張茂珍. 鍋爐排粉機葉輪磨損分析及防磨技術探討[J]. 電力安全技術， 2015， 17（10）：17-19.

[9]徐龍坤， 楊文一. 關于匯流河發電廠采用引風機葉輪防磨措施的分析與總結[C]// “信鉻鋼杯”熱電廠鍋爐專業暨鍋爐燃燒與防腐節能技術交流研討會. 2012.

[10]劉道彬. 電廠排粉機防磨應用[J]. 中國科技博覽， 2014（46）：367-367.