舒胜

摘要：本文主要针对发电厂锅炉排粉风机叶轮严重磨损和频繁更换问题，进行了简单的探讨，分析其失效原因，并提出减少排粉风机叶轮磨损和延长使用寿命的措施，为锅炉的安全稳定运行提供保障，对其它电厂出现类似问题有借鉴作用。

关键词：发电厂锅炉；排粉风机；叶轮磨损

中图分类号：TK228

随着我国经济、社会的快速发展，工业化进程的加快，对能源行业的要求越来越高。锅炉作为电厂生产中重要的能源设备，其高效、有序运行对电厂安全、稳定生产起着重要的作用。本文针对湖北西塞山发电有限公司锅炉排粉机叶轮严重磨损和频繁更换的问题，进行了简单的探讨，分析其失效原因，并提出减少排粉风机叶轮磨损和延长使用寿命的措施，对其它电厂今后的运行维护提供参考，具有重要意义。

1 设备运行概况

湖北西塞山发电有限公司#1、#2锅炉是武汉锅炉厂提供的WGZ1004/18.34-1型锅炉，额定蒸发量936.5t/h，出口蒸汽压力18.34Mpa，过热蒸汽温度543℃。每台锅炉配置4台排粉风机，其设计参数如表1：

排粉机的作用是保持制粉系统的通风平衡，并把细粉分离器分离出来的干燥剂（含10%左右的煤粉）一部分送至炉膛燃烧，另一部分送回制粉系统。由于干燥剂带粉量大，导致排粉机叶轮严重磨损和频繁更换，最短的寿命只有4个月，平均寿命不到一年。

2 排粉机叶轮磨损分析

排粉机将干燥剂送至炉膛燃烧和送回制粉系统的过程中，引起叶片的磨损失效，主要因素有：煤质的好坏直接决定了排粉机叶轮的磨损程度；煤粉含量的高低决定了排粉机叶轮的磨损速度。如果磨损导致叶片磨透，将导致叶轮失去动静平衡而产生强烈振动。排粉机叶轮磨损主要发生在叶轮的入口端，同时在叶片的入口和出口端靠近后盘形成一个三角形的磨损区域。

3 排粉机叶轮耐磨工艺及选择

目前延长排粉机叶轮的使用寿命工艺，归纳起来主要有以下几种：

（1）表面堆焊：采用耐磨电焊条在排粉机叶片磨损部位堆焊耐磨合金。但因为耐磨焊条质量和工艺的差别，其耐磨性能和效果均不理想；而堆焊容易在叶片表面产生裂纹。

（2）表面涂覆：在排粉机叶片表面磨损部位涂覆或粘接高分子耐磨材料。

（3）热喷涂（焊）：采用等离子喷涂方法或氧乙炔火焰，在排粉机叶片磨损表面喷涂陶瓷或碳化钨或者喷焊镍基+碳化钨合金。但其受到喷涂材料和工艺的限制，耐磨效果并不明显。

（4）表面镶嵌或焊接陶瓷：将耐磨工程陶瓷利用铆钉或特殊焊接工艺复合在排粉机叶片表面上。这种工艺增大了叶片的厚度，增加了叶轮的重量，有可能造成排粉机过负荷运行。

（5）表面粘贴耐磨陶瓷：将耐磨工程陶瓷利用高强度耐高温胶粘剂在排粉机叶片表面上。

经过对采用粘贴陶瓷工艺电厂的了解，认为陶瓷粘贴技术比较成功，而且瓷片厚度仅为1.5毫米，对叶轮的重量影响不大，不会影响制粉电耗，决定试用陶瓷粘贴技术，对#3炉排粉机叶轮进行耐磨处理。

4 排粉机叶轮粘贴陶瓷片的可行性分析

耐磨陶瓷在电厂制粉系统得到广泛的应用，其耐磨性能也得到充分肯定。

（1）耐磨陶瓷的性能

作为耐磨材料使用的陶瓷主要有氧化铝、碳化硅、氮化硅及氧化锆等。其主要特点是价格便宜，密度小，耐磨性能优异。一般采用冷压烧结的氧化铝陶瓷块硬度为HRA88，比重3.65，耐磨性是高铬铸铁的5倍左右，普通碳钢的200倍左右。在排粉机上使用，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。在排粉机叶片的入口处，可以采用U型陶瓷块，在迎风面尺寸可以达到6mm。相对于一般的热喷涂及堆焊材料，因最大厚度只有1mm-3mm，因此，陶瓷的耐磨性能完全可以达到预期的目标。

（2）胶粘剂性能校核

虽然排粉机运行温度只有80℃，但排粉机叶轮的核定转速比较高有1450r/min，而且是在带硬质颗粒的高速冲刷气流作用下工作，要求胶粘剂具备一定的耐高温性能，同时具有一定的抗剪强度和抗老化性能。据此配制的胶粘剂主要性能如下：抗剪强度分别为28MPa（室温）及20 MPa（100℃）、10MPa（150℃）。胶粘剂的韧性介于陶瓷与金属之间，固化后不收缩。 经计算，在80℃温度下，当一个直径为Ф1800的排粉机叶轮以1450rpm转动时，在叶轮最边缘上一块10×10×1.5 （mm）的瓷片受到的向心力为0.405（kgf），而此时胶粘剂所能提供的抗剪力为360（kgf）（100℃），粘接力的大小是瓷片受到向心力的888倍，可见胶粘剂具有极高的粘接保险系数。

5 经济效益分析及效果

以往排粉机叶轮运行约2个月就开始出现叶片入口、出口部位磨损，需要停风机补焊。因为补焊破坏了母材整体强度和塑性，在运行中又频繁出现裂纹，需重复补焊，造成了恶性循环。一般新的叶轮运行8到12个月就无法再进行补焊处理，只能更换处理。按换一台叶轮3万元计，8台排粉机一年为24万元。#2炉2013年6月份大修，排粉机采用了陶瓷防磨叶轮运行，至今4年时间，多次对排粉机叶轮进行检查，未发现耐磨瓷片有脱落的现象，同时瓷片没有明显磨损的痕迹，耐磨性能、粘接强度达到预期效果。电厂采用陶瓷防磨叶轮工艺后，大大降低了检修成本，其经济效益和社会效益是非常可观的。

6 综述

文章针对锅炉排粉机叶轮磨损和频繁更换问题，从耐磨工艺、可行性、经济性几方面进行分析，采用耐磨陶瓷-金属复合工艺，成功地将耐磨陶瓷应用在排粉机叶轮的防磨上，使排粉机叶轮的使用寿命得以提高，为电厂排粉机叶轮的耐磨防磨提供了一种有效可靠的方法。但由于引起电厂锅炉设备磨损失效因素众多，解决的办法多种多样，本文只是进行了简单的探讨，要构建科学性、系统性、合理性的电厂锅炉设备管理体系，还需要进一步的研究，以提出更合理、科学、操作性强的改良措施。

参考文献：

[1]付开利. 电站排粉风机叶轮冲蚀磨损分析及防護措施[J]. 中国电力教育，

[2]中国机械工程学会材料学会. 磨损失效分析[M]. 机械工业出版社， 1991.

[3]李升明. 三点法找动平衡在发电厂排粉风机的应用探讨[J]. 电力学报， 2013， 28（1）：85-87.

[4]苑翰， 刘宗德. 电厂排粉机叶轮冲蚀磨损分析及防护措施[J]. 华北电力大学第五届研究生学术交流年会， 2011.

[5]袁罡. 提高排粉风机运行的安全可靠性[J]. 锅炉制造， 2014（1）：56-58.

[6]张玉军， 李健民. 某电厂制粉系统乏气含粉量大的原因及解决方案[J]. 山东工业技术， 2015（24）：193-194.

[7]赵丽萍. 耐磨损、耐腐蚀熔覆层的制备及其特性研究[D]. 华北电力大学（北京） 华北电力大学， 2012.

[7]田景奇. 排粉机叶轮的防磨及节能分析[D]. 华北电力大学， 2012.

[8]张茂珍. 锅炉排粉机叶轮磨损分析及防磨技术探讨[J]. 电力安全技术， 2015， 17（10）：17-19.

[9]徐龙坤， 杨文一. 关于汇流河发电厂采用引风机叶轮防磨措施的分析与总结[C]// “信铬钢杯”热电厂锅炉专业暨锅炉燃烧与防腐节能技术交流研讨会. 2012.

[10]刘道彬. 电厂排粉机防磨应用[J]. 中国科技博览， 2014（46）：367-367.