焦炉煤气鼓风机叶轮防腐措施

1、焦炉煤气鼓风机叶轮防腐措施 摘要：介绍了煤气鼓风机叶轮腐蚀现象，并简单分析了腐蚀原因，还 提出了 8 项改进措施。关键词：离心式鼓风机叶轮防腐中图分类号 :th442 文献标识码 :b文章编号 :1006-8155(2005)06-0022-03 abstract:corrosionphenomenonofgasblowerimpellerisintroduced,thecorros ivereasonisbrieflyanalyzed,and8itemsofimprovingmeasuresareputforward. keywords:centrifugalblowerimpelleran

2、ticorrosion1 引言我公司有 4 台陕西鼓风机 (集团)有限公司生产的 d1150-1.3/0.95-1 型两 级离心式煤气鼓风机。它的作用是不断地将焦炉炭化室里炼焦过程中 所产生的焦炉煤气抽出，并压送到回收车间进行处理。它既要克服途 中各设备及管道的阻力，又要保持足够的煤气剩余压力。运行方式是 两开两备，单机输送能力为 69000m3/h 。多年来风机运行不太稳定， 一年倒机次数最多时竟超过 20 次，严重影响了煤气的正常输送，给公 司生产带来很大不利。究其原因 ,由风机叶轮腐蚀引起的故障是主要问 题之一。2 腐蚀现象 风机长年在有害介质中高速运转，必然要受到腐蚀。转子的腐蚀主要

3、发生在叶轮的前盘、后盘和叶片上，其材质分别为35crmo和30crmnsi。 当转子运行一个周期， 由于振动超标故障停机而对其进行检查清扫时， 能在前后盘及叶片表面上清扫出大量的腐蚀产物。而备用机组找过动 平衡后，停了相同周期。在启动运行时，往往由于转子处于不平衡状 态导致风机振动加剧而被迫停机。若检查也能清扫出大量腐蚀产物， 且比运行一周期刚停下来的转子还多。从清扫的表面看，叶轮除了有 均匀的腐蚀外还有大量的点蚀，致使转子每隔 23年就得报废换新， 腐蚀率最大能达 2mm/ 年。备用机组更为严重。 制造厂设计的叶轮为前后、盘与叶片焊接而成，在进风口处每个叶片 都留有 100mm 长度未进行焊

4、接而形成了间隙， 造成叶轮静止时产生缝 隙腐蚀，叶轮运行时产生缝隙和应力的联合腐蚀。 2000年 10 月我公司 在风机运行时因调速系统故障停机，更换停了 6 个月的备用风机后运 行，在运行几小时后该风机发生异常声音，振动剧烈，又被迫停机。 经检查发现前、后盘大面积腐蚀，其表面出现许多麻点，深层凸起， 底层锈蚀，清扫的腐蚀产物质量达 2kg。低压级叶轮1个叶片折断，并 打坏了高压级叶轮的 2 个叶片，转子严重失衡，导致报废。3 腐蚀原因分析 风机输送的介质是粗煤气，粗煤气的成份如表 1 所示。表 1 粗煤气成份（ g/m3）水气 250 450 焦油雾 80120 粗苯 30 45 氨 69

5、氰化氢 0.5 1.5 吡啶 1 3 一氧化氮 1 4cm3/m3 硫化氢 4 7 二硫化碳 0.3 0.5 噻吩 0.10.15 硫醇 约 0.01 二氧化硫 约 0.1 萘 约10乙烯1326丙烯约11氯化物约1乙炔1.22.3氢气4554甲烷170210乙烷同系物1226 一氧化碳 6388 二氧化碳 3959 氮气 5125 氧气约7从表 1 可看出煤气中含有大量活性气体成分。以硫化氢和氰化物对叶 轮腐蚀性最强。硫化氢可溶于水或氢硫酸，叶轮与硫化氢接触后在其 表面快速形成疏松易剥落的硫化物，硫化物和硫化氢阻滞分子氢的形 成，使大量氢原子吸附并积聚在叶轮表面， 使表面原子间内聚力减弱，

6、表面能下降，渗入叶片焊缝缝隙的氢原子继续楔入缝隙尖端裂纹缺陷 部位，使裂纹迅速向纵深发展，在金属内部易出现氢脆和脱碳破坏。值得一提的是硫化物应力腐蚀只发生在90C以下，而破裂最敏感的温度为2050C。风机输送粗煤气介质温度正好在该范围之内。二氧化硫属酸性氧化物，溶于水可生成中强酸。被蚀金属与二氧化硫 反应时，一方面在其表面形成溶于硫原子的氧化皮或溶于硫化物的氧 化皮，另一方面在金属内部深处溶入的硫与活泼元素组成相应的硫蚀 相。这样一个分子的硫酸并不只腐蚀一个原子的铁，有资料表明,一个分子的硫酸至少要腐蚀 100个原子铁，可见二氧化硫对金属腐蚀影响很大。 氯化物是含有卤素的阳离子氧化剂， 几乎能

7、使所有实用金属增加腐蚀。 在阳离子氧化剂和活性氯离子的双重作用下腐蚀反应激烈。卤素离子 易使不锈钢等易钝化金属产生孔蚀，缝隙腐蚀及应力腐蚀破裂等局部 腐蚀。当介质中有nh3-co2-h2s-h2o时，系统会增大对金属的腐蚀速率。总之，这些有害的活性气体都极易溶解在叶轮表面中，并电离出氢离子或氢氧根离子，致使叶轮的前、后盘和叶片发生腐蚀。它们对金属的腐蚀方式均与温度有关，且像粗煤气这样多种成分混合在一起的介质构成的联合腐蚀速率要比单种介质大得多，破坏力也更为强烈。这是由于混合气体介质在金属表面进行着多元不均匀的化学反应，并形成成分不均匀，含有大量晶体结构缺陷的多种反应产物，显然这种锈 皮是不耐蚀

8、的。由上述可知，叶轮的腐蚀主要是活性气体等以水为介质的电化学反应 所引起的。水气是腐蚀发生的重要介质，活性气体是腐蚀发生的主要 祸根。4 防腐措施4.1 改变叶轮材质为了减少腐蚀，延长转子寿命，除应考虑到材料的机械性能和物理性 能外，还应注重其化学性能。风机叶轮最好的材质当然首选不锈钢。 钢中含铬量超过 12%时就会变得不易被腐蚀生锈，因为在这种钢的表 面上形成了一层致密的feo cr2o3、nio cr2o3或nio fe2o3之类的氧化物 保护膜的缘故。宝钢的风机叶轮是用含钛不锈钢坯整体切削加工而成 的。这样既避免了零件受剪切而损坏，又达到了防腐目的。但这种方 法国内采用较少，因为它加工方

9、法复杂，再加上这么大的不锈钢坯料 供应有困难， 而且在加工中被切削去的材料的质量远远超过叶轮本身， 所以费用非常昂贵。如果不选用钢坯整体加工，而选用不锈钢焊接叶轮，其加工难度及费用都会大大下降，但费用仍比其它材质较高。因 此在企业有能力的情况下还是应选不锈钢叶轮。4.2 化学镀 ni-p 合金经过论证选择了化学镀 ni-p 合金，就是在转子叶轮表面镀上一层0.03mm 的非晶态 ni-p 合金。化学镀 ni-p 合金镀层有着十分优异的抗腐蚀性能。据有关资料表明， 在还原性介质中它的抗腐蚀能力优于不锈钢百倍以上。它之所以非常 耐腐蚀是由于非晶态合金结构均匀，不存在偏析、夹杂物和第二相， 原子呈短

10、程有序结构，没有晶界、位错、层错及与晶态有关的其它缺 陷，从而具有较好的化学及电化学均匀性，这是耐蚀的主要原因。再 者该合金镀层腐蚀电位随合金中含磷量的增高而增高。根据金属腐蚀 的混合电位理论，在阴极过程不变的情况下，金属腐蚀电位愈正，则 该金属的腐蚀电流愈小。因此用高磷工艺生产的化学镀 ni-p 合金镀层 耐蚀性能十分优异。还有它与基体的结合力大于电刷镀，更大于电镀，孔隙率只是电镀的 一半。其均镀性好，任何复杂的几何形状均可施镀，并可保证镀层厚 薄均匀、平整光滑。耐蚀性、抗粘附、抗啮合能力都强于硬铬。它确 实是一种综合性能优良的防腐防磨材料，且工艺简单、化学镀 ni-p 合 金工期短、成本低

11、、见效快。4.3用n2保压保护在风机备用机组停机状态下， 由于风机前、后阀门关不严会产生泄漏， 致使机壳内充满静止的粗煤气。静止的粗煤气对转子叶轮侵蚀相当严 重，其危害性也很大，所以采用 n2 保压保护方法。 从风机进口阀后、出口阀前两点向机壳内通 n2，n2 压力保持在风机轴 封处有 n2 微微冒出即可，使机壳内保持微正压，且在正常情况下每周 做一次含氧和爆发试验，并记录。这样做的好处有两点：其一，机壳 内始终充满n2，粗煤气进不来，叶轮始终"浸泡”在n2中。n2是惰性 气体，不具有腐蚀性；其二，在紧急情况下立即开备用风机而不需做 含氧分析，缩短了倒机时间，减少了对生产的影响。但是

12、要制定相应 的 n2 使用操作规程，做好 n2 使用的压力控制和运行安全监护工作。 4.4叶轮焊接时叶片满焊 风机制造厂家设计的风机叶轮为焊接结构，而在叶轮前、后盘进风口 处每个叶片都留有 100mm 长度未进行焊接。 要求制造厂家对叶轮的每 个叶片都进行满焊，不留缝隙，以免产生缝隙腐蚀和应力腐蚀，消除 这种结构上的缺陷。4.5 在用和备用机组运行率的均衡性 以前风机管理是重在用轻备用的管理。在用风机要运行到故障发生或 有故障征兆时才换备用机运行，这时在用机才能停下检修而成为备用 机。这样在用机运行状况好的时候能连续运行 9 个月，该备用机也只 能停机做备用 9 个月。实践经验多次表明备用机静

13、止的叶轮腐蚀速率 要比运行的叶轮大，备用机静止时间越长、腐蚀越严重，以至于备用 机备用久了到该启动运行时却由于转子腐蚀不平衡而起不到作用。因 此备用机组不要停得时间太长，在用和备用机组运行率的均衡性应引 起重视。根据经验，要求在用风机运行周期 3 个月左右后必须更换备用机运行 或者该备用风机被用 3 个月后必须换在用机。使在用机和备用机交替 运行，有恰当合理的周期。在用机停机后进行揭机盖维护，逐片检查 风机叶轮高压级、低压级叶片厚度、焊缝状态及腐蚀损伤情况，对转 子做动平衡试验，最终各项检查都合格后再把叶轮涂抹防腐剂，将叶 轮表面隔离，使表面形成钝化状态，盖上机盖作备用机组。这样既能 保证在用

14、机组始终在最佳状态下运行，又使得备用机组备用的时间不 会过长。如果备用机组超过 3 个月还没换机运行，就要重新揭盖维护 检查。加强和重视备用机组的管理，提高备用机组的备用可靠性，使 在用机组和备用机组的运行率基本达到均衡。4.6 消除泄漏 风机系统由于长年的运行及煤气成份随配煤比的变化波动，使风机后 管道内和风机出口阀底部沉积了许多焦油渣等残留物。管道的截面积 通常都堵塞了 1/3，严重的地方竟有 1/2 之多。特别是阀门底部，除沉 积物堵塞外，还造成阀门关不严，致使停机时煤气倒灌，整个机壳内 充满煤气，不仅使备用机组静止的叶轮加速了腐蚀，还给检修人员揭 盖检修时带来危险。针对这一情况，在充分

15、做好准备工作的同时，从 生产工艺上选择适当的时机，对 4台风机后的直径© 1200煤气阀门进 行了清扫或更换；并在每个阀前增设了 dn25 的氨水冲洗口，定期利用 热氨水对煤气管道进行冲洗，防止焦油渣等残留物在管道内沉积；对机后的几百米直径© 1200煤气管进行重新架设并及时切换。解决了机后管道阻力大，腐蚀严重及出口阀门关不严使煤气泄漏的问题。4.7 降低温度减轻腐蚀 腐蚀反应跟其它化学反应一样，温度升高，反应速度就会加快。这是 因为介质的温度升高，使内能增大，扩散速度增加，促使腐蚀反应加 快。经过调研把该风机改为高压变频调速， 使风机转速随负荷而调整， 减小了煤气通过风机

16、加压而造成的温升。改造后风机出口煤气温度要 比改造前降低约10C。在操作管理中，还改变了以前在开机前用蒸汽 对风机进行盘车的陋习，这种陋习要坚决杜绝。4.8 增设电动盘车装置 以前，风机停下来备用是不盘车的。由于备用时间长，机内煤气泄漏 容易使转子各部位结焦油渣、轴端卡涩，引起下次开机前，盘车盘不 动或难盘动的现象，因此采用蒸汽盘车。后来，为了解决这问题，每 班必须人工盘车一次。该方法虽比不盘车好一些，但仍是间断的不连 续的，有时还会出现盘不动现象，且人工操作有一定随意性，很难控 制。为此，每台机组增设了一套电动盘车装置，就是在风机停机维护 检修结束后，即开启电动盘车装置，以 6r/min 速度转动。 根据多年经验，坚持风机盘车制度有三大好处：一是使转子总是变换 位置，让各种类型腐蚀尽量转化为均匀腐蚀；二是变换位置，消除了 静止时转子产生下