鍋爐引風機中雜質成因分析及維護措施

孫金梅，代 敏，塔來提·米吉提

（中石油克拉瑪依石化有限責任公司煉油化工研究院，新疆克拉瑪依 834000）

0 引言

某電廠有4 臺鍋爐，每臺鍋爐配置兩臺引風機。鍋爐燃燒產生煙氣，首先經過脫硝裝置、脫除煙氣中的氮氧化物，然后進入除塵器、除去煙氣中的灰塵，最后引風機將煙氣送入集合煙氣管道、進入煙氣脫硫裝置。

該電廠引風機2014 年最初安裝時振動值為3～4 mm/s，2018 年9 月份3#鍋爐兩臺引風機振動異常，最大時達到20 mm/s左右。經過在線配重動平衡試驗，振動大的問題得以消除，兩臺引風機振動值下降至2.5 mm/s 左右。但運行僅一年后，其中一臺引風機再次出現振動大的問題，最大19.5 mm/s，在鍋爐高負荷工況下甚至無法正常運行。2019 年8 月鍋爐停工檢修，檢查發現該引風機的蝸殼內有大量粉末結塊后的雜質、葉輪上有不規則細小溝槽，引風機出口煙道有嚴重的腐蝕現象。

下面將根據實驗室對引風機內雜質檢驗數據和運行工況，分析雜質產生的原因并制定后期維護措施。

1 引風機內雜質成分分析

對雜質進行金屬、非金屬元素分析檢測以及灰分測量試驗。其中，1#樣品為未進行任何處理垢樣，2#樣品溶于水過濾、烘干后試樣，3#樣品為水溶后濾液金屬元素的檢測；樣品金屬元素分析方法采用RIPP 124—1990，非金屬元素分析方法采用SH/T 0656—1998，灰分分析方法采用GB/T 508—1991（表1～表2）。4#樣品用于水溶后濾液陰離子濃度的檢測（分析方法參照Q/LHY 036—2011），發現濾液中主要含有陰離子SO32-/SO42-、F-和Cl-，檢測數據分別為1702.2 mg/L、16.81 mg/L 和35.26 mg/L。

表1 金屬元素分析 μg/g

表2 非金屬元素分析 %

（1）1#樣品中金屬元素主要有Fe、Ca、Al、Mg、Na 和Si，還含有少量的Cu、V 和Ni 等。其中，金屬元素中Fe 含量約68%，Ca含量約18%，Al 含量約8.5%，Mg 含量約1.3%；非金屬的元素中S、O 含量相對較高，灰分值為91.873%。

（2）2#樣品的元素構成與1#樣品基本相同。其中，Fe 含量占總金屬量約80%，Ca 含量約10.9%，Al 含 量約6%，Mg 含量約2.1%。可以檢測出的非金屬元素中O 含量相對較高，灰分值為92.677%。

（3）雜質可溶物中的金屬元素含量大小依次為Ca、Na、Al、Mg 和Fe。經計算，鈣鹽占63.7%～63.8%，鈉鹽含量占18.3%～18.4%，鋁鹽占7.01%～7.02%，鎂鹽占6.14%～6.15%，鐵鹽占3.3%～3.4%。

（4）濾液中主要含陰離子有SO32-/SO42-、F-和Cl-。

對以上實驗數據進行分析可知，通過金屬、非金屬元素分析檢測以及灰分測量試驗，可以判斷雜質的主要成分為無機鹽和金屬氧化物的混合物。其中，鐵的氧化物含量最高，雜質中少量水溶性物質主要是鈣、鈉以及少量鋁、鎂和鐵等的硫酸或亞硫酸鹽。

2 引風機內雜質形成原因分析

結合實驗室雜質檢測數據和引風機運行工況分析，并根據低溫露點腐蝕機理，得出引風機出口煙道出現嚴重低溫腐蝕現象的原因主要有4 個。

（1）煙氣中含有大量二氧化硫（SO2）和氮氧化物，在經過脫銷后，煙氣中部分二氧化硫轉化成三氧化硫（SO3）。脫硝反應過程中不可避免地存在氨逃逸現象，反應過程中生成的SO3與逃逸的氨反應，會生成硫酸氫銨和硫酸銨，而硫酸氫銨在低溫下具有吸濕性，從煙氣中吸水后會造成設備的腐蝕。

（2）垢樣中的氯離子溶于水蒸汽形成鹽酸，也加速設備的腐蝕。另外，當腐蝕物從設備表面脫落后，硬質顆粒有可能會撞擊高速旋轉的葉輪、在葉輪表面形成溝槽，最后垢樣沉積在蝸殼底部。

（3）鍋爐停工后引風機會繼續運行10 min，以抽出系統內的煙氣，隨后關閉引風機出口煙氣擋板。此時鍋爐爐膛、煙道內溫度仍較高，剩余高溫煙氣會沿著設備和工藝管線不斷流向低溫區域。引風機位于煙氣流向的末端、溫度最低處，形成煙囪效應，會對引風機產生低溫腐蝕。

（4）引風機出口擋板可能存在密封不嚴的問題，其他運行裝置煙氣通過脫硫集合煙道反竄至停工裝置引風機內，再次產生低溫腐蝕。

3 解決措施

通過分析引風機低溫腐蝕現象的產生原因，結合生產現狀提出以下3 個解決措施。

（1）利用檢修期對鍋爐引風機出口電動煙氣擋板進行檢查、維修，確保擋板嚴密性。

（2）停爐后及時將引風機出口擋板至鍋爐與燃料煙氣連通門間的煙道檢查人孔打開，將返竄煙氣外排，減少引風機出口擋板返竄煙氣量。停爐后將鍋爐引風機出口擋板前、后吹掃、放空閥、蝸殼放空閥打開，將引風機出口擋板前檢查孔打開，排出返竄煙氣及結露凝液。

（3）經與引風機廠家溝通，引風機停機后無明確的盤車規定，如果引風機出口擋板嚴密，引風機停機后2～3 d 盤車一次即可。如果引風機出口擋板不嚴，需根據返煙氣情況確定盤車周期，嚴重返煙氣時甚至需增加盤車裝置。

4 結束語

通過對引風機發生嚴重的低溫結露腐蝕現象分析，認為其主要原因為：鍋爐產生的煙氣中含有大量SO2和氮氧化物，在進入脫硝系統后，SO3會與煙氣中逃逸的氨發生反應，生成硫酸氫銨和硫酸銨，當煙氣溫度低于其露點時，凝結在引風機葉輪及蝸殼、引風擋板門等金屬表面，導致設備表面腐蝕，使引風機振動較大、無法高負荷運行。另外，鍋爐運行周期短、裝置開停工頻繁、液氨濃度和系統溫度波動大等，也會加重設備的低溫結露腐蝕現象。