余热锅炉引风机叶轮积灰成因分析与处理

王青军

（中国石油辽阳石化分公司)

化工机泵

余热锅炉引风机叶轮积灰成因分析与处理

王青军*

（中国石油辽阳石化分公司)

分析了引风机叶轮积灰的形成原因，提出了能有效地减少或防止积灰的措施。

引风机 叶轮 积灰 处理

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

引风机是催化重整装置余热回收系统的主要辅助设备，担负着维持炉内负压，输送加热炉产生的高温烟气的作用。但使用时间不长，引风机就会出现剧烈振动，严重时还会造成轴、轴承或叶轮等零部件的损坏，使机组停车，造成能源的极大浪费。

检修时发现，叶轮非工作面上粘附着大量积灰。在风机蜗壳下部，同样有大量块状的积灰存在。

1 风机故障的原因

风机在设计工况下运行时，气流进入风机叶片流道的角度与叶片的进口安装角相同，气流冲击角为零，即气流没有产生冲击，平滑地流入叶片流道。当风机低于设计工况运行时，由于进口速度方向改变，气流冲击角小于进气安装角，形成正冲击角；叶片非工作面上出现边界层气流分离和气流回流，形成漩涡且沿着叶片的径向方向发展，最终产生非工作面上的积灰。当积灰达到一定重量时，由于叶轮旋转离心力的作用将一部分大块积灰甩出叶轮。由于各叶片上的积灰不可能完全均匀一致，聚集或甩走灰块的时间不一定同步，因此叶片的积灰不均匀，导致叶轮质量分布不平衡，使风机振动增大。

2 影响积灰的因素

（1）湿度：湿度是主要的影响因素，它是固体颗粒粘附的必要前提条件。在稀相(低浓度)气固两相流中，固相颗粒浓度分布比较均匀，集中程度较低。较高体积分数的水分有助于局部粘附情况的形成。另一方面，固体颗粒在水分的浸润下，其表面张力比纯固体颗粒要大得多，如果没有水分，粘结情况一般很少发生。

（2）温度：温度降至露点温度附近及以下时，会由于结露而结块，这种情况主要发生在开始和停止两个工作过程或保温不好的时候。

（3）接触面积的影响：当颗粒与叶轮边壁接触时，如果表面张力大于引起脱离的力(如惯性力、环流升力等)，则表现为粘结；反之，则表现为脱离。其中表面张力与表面积成正比，惯性力与体积成正比。一般地，在一定粒径范围内(颗粒粒径太小，在流场中将不会与气流发生脱离)，颗粒越小，表面张力与惯性力的比值越大，就越容易发生粘结。

（4）压力的影响：压力越低，水的沸点越低，叶轮非工作面的入口处就越易处于负压状态，水分也就越易蒸发，此时若粉尘粘附在叶轮上，就会迅速干燥结块。此外碱金属氧化物与水结合，形成氢氧化物，进而与气流中的二氧化碳反应，在水分迅速蒸发的情况下，就形成坚硬的碳酸盐沉积物。可见，压力是影响积灰、硬化结块的主要因素。

此外，积灰还与固体物料的特性、粉尘浓度、颗粒休止角、气体流速、空气动力学的影响等有关[1]。

3 减少积灰的措施

（1）优化加热炉燃烧系统，使燃料气充分燃烧，防止积炭，从源头上降低积灰的可能性。

（2）修补炉体与烟囱的破损漏风处，人孔盖处加石棉绳，加强炉体保温，保证锅炉给水温度，提高风机入口处烟气温度，使之高于水蒸气的露点温度，防止水蒸气凝结。

（3）优化风机叶轮结构 （例如：改变叶片型式和角度，增加导向叶片），减少或杜绝叶轮非工作面上的边界层气流分离和气流回流，减少积灰形成。

4 积灰的清理

尽管采取了上述种种措施，但实际运行中难免还会有积灰的存在，因此必须经常或定期清理。

（1）停机机械清理

视风机振动情况停机进行机械清理。因积灰大多聚集在叶轮非工作面上，可打开蜗壳人孔盖，用铁锹把积灰清理干净。

（2）利用悬挂喷嘴吹蒸汽清理

利用悬挂喷嘴吹低压蒸汽 （0.45 MPa，250℃），控制好蒸汽流量与喷吹时间，对叶片上的积灰进行清理。实践证明，此法非常有效。

（3）用声波清理

这种清除方法是依靠声波发生器发出150～250 Hz的声波，靠声波的振动来除去叶片上的积灰。声波的频率取决于积灰的硬度。声波发生器由压缩空气驱动，通过电磁阀控制。目前，此种方法采用得不多，未获得丰富的经验。

（4）其它方法清理

利用粗砂和砾石清理：该法是在吸风机入口加粗砂砾石，用压缩空气吹入。粗砂和砾石随气流送入，撞击叶片上的积灰，使其脱落。粗砂或砾石的量要严格控制，否则会使叶片表面变得粗糙，不仅磨损叶片，而且还会使积灰加重，甚至使积灰粘附得更加坚固，难以再次清理。

[1] 马正先，李慧，等.离心式通风机沉积物的形成和清理 [J].风机技术,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）

*王青军，男，1984年3月生，助理工程师。辽阳市，111003。