2#动力炉引风机入口调节门叶片断裂脱落原因分析及对策

2022-09-12

一、概述

中国石化海南炼油化工有限公司2#动力炉2006年3月投产, 锅炉主体设备是采用江西锅炉厂生产的油气联合燃烧锅炉, 型号是JG-130/3.82-YQ。配备两台陕鼓集团陕西骊山风机厂生产的离心式引风机, 型号为Y4-73-11N020D, 流量为167136-320627M3/h, 全压为3701-2470pa, 主轴转速960r/min, 引风机入口调节门为陕鼓集团生产的花瓣式调节门, 执行机构为气动执行器。

花瓣式调节门常见问题

1.结构复杂。

2.加工时要求精度高:转轴的方头对角线要求与轴线成45°角, 联动柄方孔两边要求与联动柄中心线平行, 与另两边垂直;联动柄长孔两边与联动柄中心线平等且长度保持一致;转圈、风筒、支撑板之间配合间隙要求高, 否则会出现滑轮脱落的问题。

3.强度低:转圈一般用扁钢或圆钢握制而成, 容易变形。

4.开、闭不灵活:全闭时关闭不严、漏风严重, 全开时开不全。转圈变形后容易脱滑轮, 使其不能转动。

5.工艺复杂:转轴一端开槽另一端还要铣方, 联动柄一端要锉方孔另一端要铣长孔。另外还要车滑轮、销轴、小轴以及支撑板下料、钻孔等。

6.由于是单向受力传动, 无论手动还是气动均存在力矩大的问题。

二、事故经过

当时2#动力炉负荷为30T/H左右低负荷运行, 8902-K-202D入口调节门执行机构故障, 操作室不能操作, 处于现场手动调节状态。2012年10月11日19:46 2#动力炉炉膛负压突然增大超量程报警, 同时尾部烟道负压也大幅上升, 内操通知外操检查无异常后, 开大鼓风机入口挡板增大送风量, 入口挡板开度由65%左右开至73%左右, 20:35负压降到-130pa左右, 20:39负压突然增大, 同时现场8902-K-202D剧烈震动, 风机蜗壳内有金属撞击声音, 冷却水入口管线震断水喷出, 外操迅速停运该引风机和运行鼓风机, 2#动力炉连锁停机。

三、原因分析

1.通过炉膛负压分析:

10月10日开始8902-K-202D入口挡板已经有裂纹并开始变形, 只是没有脱落, 随着变形越来越严重, 引起负压缓慢增大, 如图2所示。11日04:35负压增大到-180pa左右, 操作员关小引风机入口调节门, 调节门开度由15%关至7.7%, 炉膛负压恢复正常范围。调节门关小后正常的叶片开度变得更小, 在变形叶片处通过的烟气量变得更多, 加剧了叶片变形速度。通过炉前送风和鼓风机出口风压的变化, 如图3所示, 说明燃烧器风门及鼓风机处于正常状态, 则调整后增加了引风机的负荷。此后炉膛负压仍然是缓慢增大, 到11日12:37炉膛负压升至-170pa左右, 通过开打鼓风机入口挡板增加送风量, 炉膛负压恢复正常范围。

此状态下运行至11日19:46炉膛负压突然增大增大超量程报警, 操作员现场手动关引风机入口调节门, 直至关不动为止, 负压没有恢复正常仍然偏大, 此时现场并没有听到异常声音, 操作员通过开大鼓风机入口调节门增大送风量, 入口挡板开度由65%左右开至73%左右, 20:35炉膛负压降至-130pa左右, 20:39

负压突然增大, 两块挡板脱落造成事故发生。操作员没有认真分析负压变化的原因, 没有及时切换引风机, 使世态向恶化发展造成事故扩大化。

2.通过对叶片检查分析

风机解体检查发现掉落的叶片, 还发现调节门的叶片还有3块有裂纹, 裂纹都是同一个地方, 即叶片与转轴焊接处。

a、当调整挡板时, 叶片偏心力产生的扭矩与执行机构产生的调节扭矩相反, 同时扭矩集中在出现裂纹的地方, 造成此处应力存在;

b、叶片转动时其两端转轴为滑动摩擦, 完全裸露在高温烟气中容易进灰造成干磨, 挡板运动阻力大, 造成裂纹处存在更大的应力;

c、联动柄与小轴之间也是滑动摩擦, 摩擦力很大, 造成调节阻力增大;

d、挡板长时间使用后, 有些联动柄脱离调节转圈或偏离主轴中心, 造成各叶片开度不一样, 使得每块叶片所承受的力矩大小不同。此次事故前风机挡板关至很小, 但是烟气量没有降低反而增大, 造成将要脱落的两块挡板处烟气量偏大, 同时其他挡板烟气量不同, 开度大的叶片所承受的应力就大, 所以导致另有3块挡板出现裂纹;

e、设备运行或备用已经很长时间, 挡板受力点已经产生应力疲劳, 极易断裂;也有可能是材质缺陷造成裂纹出现。

三、整改措施

1、加强操作员技术水平的培养, 提高责任心, 培养主动积极思考分析的习惯和分析能力, 果断判断问题所在及时正确处理, 避免减少设备的损失;2、工艺上不允许引风机低负荷下运行;对装置其他风机调节门逐一进行检查, 有裂纹的更换临时叶片, 并对转动部位加二氧化钼高温润滑脂, 减小其间的摩擦力;3、在风机调节门风筒筒体上加格栅, 防止以后叶片掉落进入风机叶轮损坏风机, 并对叶片与转轴和接头连接处各焊接一块加强板, 增强叶片抗扭矩能力, 如图3所示。