锅炉常见故障及处理课件.ppt
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1、锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理 中电国际安徽淮南平圩发电有限责任公司 锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理 火电厂的事故有相当大的一部分是由于锅炉事故引起的。统计表明,锅炉方面的事故约占火电厂非计划停运事故总时数的一半,而锅炉的事故又以水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管(俗称四管)泄漏为最多,约占事故停运总小时数的三分之一。其次是灭火放炮和炉膛结渣。因此,为了提高电厂和国民经济的效益,必须努力提高锅炉的运行可靠性和利用率,减少事故。 电站锅炉的可靠性指锅炉在规定的条件下、规定的工作期限内达到规定性能的能力。所谓规定条件,是指燃料品种、运行方式、自控要求、给水品质、气象条件等;规定的工
2、作期限是以锅炉允许工作多少小时数来表达的,如目前规定大型锅炉主要承压部件的使用寿命为三十年,受烟气磨损的受热面使用寿命为十万小时;规定的性能则是指设计的蒸发量,一、二次蒸汽的压力和温度、锅炉热效率等。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理 锅炉发生事故的原因很多,如设备设计、制造、安装和检测的质量不良,运行人员技术不熟练、工作疏忽大意以及发生事故时的判断错误和操作错误等。运行人员的责任,首先是要积极预防事故,极力避免锅炉事故的发生。当锅炉发生事故时,应按下述原则处理:(1)发生事故时,必须采取一切可行的方法,消除事故的根源,限制事故的发展,并解除事故对人身安全和设备的威胁;(2)在保证人身安全和
3、设备不受损坏的前提下,尽可能保持机组运行,包括必要时转移部分负荷至厂内运行正常的机组;(3)在处理事故时,运行人员应根据盘面仪表指示和设备的运行状况,综合分析,正确判断,果断处理,以防扩大事故;(4)对单元机组,处理事故时要统筹兼顾,不可顾此失彼。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理受热面损坏受热面损坏一、过热器管泄漏及其防治一、过热器管泄漏及其防治 过热器和再热器通常都布置在锅炉烟气温度较高的区域。由于工质吸热量大,受热面多,部分受热面还布置在炉膛的上部,直接承受炉膛火焰的直接辐射,因此,其工作条件比较恶劣。特别是屏式过热器的外圈管,它不但受到炉膛火焰的直接辐射,热负荷较高,而且由于屏管结构
4、的差别,其受热面积大,流阻大,流量小,其工质焓增通常比平均值大4050%以上,所以很容易超温爆管。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理 再热器与过热器相类似,一般不单独讨论。但由于再热器中蒸汽压力较低(相对过热器),所以再热蒸汽对再热器管的冷却能力较低,另外,再热器由于受到流动阻力的限制,一般不宜采用过多的蒸汽交叉和混合措施,因此再热器的工作条件较过热器还要差。因而,为保证再热器工作的可靠性,再热器通常布置在烟温较低的区域,并采用大直径管。1过热器和再热器管泄漏的原因 过热器管和再热器管损坏主要有高温腐蚀和超温破坏等。 (1)高温腐蚀 过(再)热器管的高温腐蚀有蒸汽侧腐蚀和烟气侧腐蚀。锅炉常见
5、故障及处理锅炉常见故障及处理1)蒸汽侧腐蚀(内部腐蚀)。过热器管在400以上时,可产生蒸汽腐蚀。其化学反应过程如下:3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 蒸汽腐蚀后产生的氢气,如果不能较快地被汽流带走,就会与钢材发生作用,使钢材表面脱碳并使之变脆,所以有时把蒸汽腐蚀叫做氢腐蚀,反应式如下:Fe 3C+ 2H2 = 3Fe + CH4C(游离碳)+ 2H2 = CH4CH4积聚在钢中,产生内压力,使内部产生微裂纹,即钢材变脆。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理(2)过(再)热器管超温 过热器管和再热器管在运行中的超温破坏常有发生,特别是过热器管的超温爆管,更是过热器的主要损坏原因。
6、 1)过热器超温损坏的原因。过热器爆管主要有两个方面的原因:一是过热器管长期在高温下工作,由于高温蠕变使管壁变薄,当积累到一定的程度时即发生爆管;另一个原因由于经常性的超温使管子蠕变过程加快而在短期内发生爆管,详见本书第八章第六节。 2)过热器超温的影响因素。影响过热器超温的原因首先是热偏差(参见第六章)。炉膛燃烧火焰中心上移也是造成过热器超温的主要原因之一。燃煤性质变差,如挥发分降低,煤粉变粗;炉膛漏风增大;燃烧配风不当,如过量空气系数过大;炉膛高度设计偏低等均会引起火焰中心上移,造成过热器管超温。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理 炉膛卫燃带设计过多,运行时水冷壁管发生积灰或结焦而未清除
7、,锅炉超负荷工况下运行等,会使炉膛出口烟温升高,引起过热器超温。 过热器本身积灰或结渣,均会增加传热阻力,使得其传热变差,管子得不到充分冷却,这也是造成过热器管超温的重要原因。过热器管内结垢,也会造成热阻增大,使其容易发生超温。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理(3)过热器管(再热器)磨损 过热器管爆破除高温腐蚀和超温损坏以外,磨损也是原因之一,过热器的磨损原因与省煤器相似,这里不再重复。需要说明的是,在过热器区域,因为流过的烟气温度较高,所以灰分的硬度也较低;而且,过热器管的布置通常多是顺列布置,因此,灰分对过热器管的磨损要比省煤器轻得多。 过热器管损坏除上述原因外,还有以下因素:制造有缺
8、陷,安装、检修质量差,主要表现在焊接质量差;过热器管材选择不合要求;低负荷时减温未解列,造成水塞以致于局部管子超温。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理2过热器管、再热器管的损坏及防治 (1) 过(再)热器管的损坏及处理 过热器管爆管以后,在过热器区域有大量蒸汽喷出的声音,蒸汽流量不正常地小于给水量,汽机凝补水量增加,引风机出力增加,烟道两侧有较大的烟温差,过热器泄漏侧的烟温较低,过热器的汽温也有变化,再热器损坏的现象与过热器损坏的现象相似,其差别在于,再热器损坏时,在再热器区有喷汽声,同时,汽轮机中压缸进口汽压下降。 过(再)热器管爆破时,应及时停炉,以免破口喷出的蒸汽将临近的管子吹坏,致使
9、事态扩大,检修时间延长。只有在损坏很小,不会危机其它管子损坏时,才可以短时间的运行到备用炉投入或调度处理过后再停炉。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理 (2)过热器管和再热器管的爆管防治 1)高温腐蚀的防治。高温腐蚀的程度主要与温度有关,温度愈高,腐蚀也愈严重。另外,腐蚀程度与腐蚀剂的多少有关,腐蚀剂愈多腐蚀愈严重。通常在燃料允许的情况下,选用升华成分较少的煤,以减轻过热器管的腐蚀程度。同样,要想将过热器管温度降低到500以下,使升华灰完全固化以达到防腐目的也不可行,所以只有控制管壁温度才是行之有效的办法,这样做虽然不能完全防治高温腐蚀,但可以减轻腐蚀程度,延长管子使用寿命。 将过热汽温限制
10、在一定程度可以达到控制过热汽温的目的。 为防止过热器管的氢腐蚀,过热器内工质应有相当的质量流速,不过它比保证过热器管冷却所需要的管内工质流速通常要低,所以防止氢腐蚀一般不成问题。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理 2)超温爆管防治。引起超温的原因,归结起来有三个方面,即烟气侧温度高,管内工质流速低,管材耐热度不够。为防止燃烧火焰中心上移引起过热器超温,除了锅炉设计应保证炉膛高度外,在运行中应注意燃烧器的配风、内外二次风的旋流强度;炉膛负压不能太大,以避免漏风;注意调节汽温;同时应注意及时清除受热面的积灰和结焦。还应注意不能使锅炉长期超负荷运行;过热器管材应符合要求等。 3)其它防治。为了防止
11、过热器的磨损爆管,过热器区域的烟速应选择适当,通常不应超过14m/s。严格监视过热器制造、安装、检修质量,特别是把好焊接质量关。在运行中应密切监视过热器的运行情况,如果发现异常应及时调节和处理,保证过热器的正常运行。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理二、省煤器管的泄漏及防治二、省煤器管的泄漏及防治 省煤器管的泄漏是电厂常见事故之一。引起省煤器泄漏的原因有:给水品质不合格,水中含氧量多,造成管子内壁氧腐蚀损坏;给水温度和流量变化,引起管壁温度变化,造成管子热应力,如热应力过大会引起管子损坏;管子焊接质量不好,也会使管子损坏;非灰磨损,使管壁减薄,强度下降而损坏等。其中省煤器管磨损使损坏的主要原
12、因。 1)磨损机理 高速烟气携带固体灰粒时,灰粒对受热面的每次撞击都会从受热面表面剥离掉微小的金属屑,这就是飞灰磨损的过程。 烟气携带的灰粒对受热面的撞击有两种情况。一种是垂直撞击,引起撞击磨损;另一种是斜向撞击,其撞击力可分解为垂直力(发现方向)和切向力。垂直撞击力引起撞击磨损,切向力引起摩擦磨损。因此,当灰粒斜向撞击受热面时,受热面既受撞击磨损,又受摩擦磨损,两者的大小取决于冲击角。试验证明,当3050时,磨损最严重。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理2)影响磨损的因素 可知影响因素有: 灰粒特性 灰的颗粒形状,锐利有棱角的灰粒比圆体灰粒对金属的磨损更为严重。 灰的颗粒直径越大,磨损越严
13、重。 灰的颗粒密度越大,磨损越严重。 飞灰浓度 烟气中的飞灰浓度越大,磨损越严重。因此,燃用多灰燃料时,磨损严重。烟气走廊等局部地方的烟气浓度也较高,磨损也严重。 管束的排列与冲刷方式 当烟气横向冲刷管束时; (1)错列和顺列布置时,由于第一排管子正迎着气流,磨损最严重的地方在迎风面两侧3050处,因为此处受灰粒的冲击力和切向力二者之和为最大。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理 (2)错列布置时以第二排磨损最为严重,因为此处气流速度增大,管子受到更大的撞击。磨损最严重处在主气流两侧2535处。第二排以后磨损较轻。 (3)顺列布置时,磨损最严重处在主气流方向两侧60处,以第五排最为严重。如图6
14、-50所示。 当烟气纵向冲刷受热面时,磨损情况较轻,一般只在进口150200mm处磨损较严重,因为此处气流不稳定,气流经过收缩和膨胀,灰粒多次撞击受热面,以后气流稳定了,磨损就较轻。 烟气速度 研究表明,管子金属表面的磨损与飞灰粒子的动能和撞击次数成正比,飞灰粒子的动能同速度的平方成正比,而撞击的次数同速度的一次方成正比。这样,管子金属的磨损就同烟气流速的三次方成正比。可见烟速的的大小对受热面磨损的影响是很大的。根据经验,省煤器中的烟速不宜超过9m/s,但烟速降低,会使积灰增加,而且对流传热效果变差,为防止积灰,保证传热效果,烟速不宜小于6m/s。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理 运行中的
15、因素 (1)锅炉超负荷运行时,燃料消耗量和空气供应量都增大,因此烟气速度增大,烟气中飞灰浓度也会增加,因而会加剧飞灰磨损。 (2)烟道漏风。漏风增加,必然增大烟速,增加磨损。例如在高温省煤器处漏风系数增加0.1,会使金属的磨损增大25%。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理 3)省煤器损坏与防治 省煤器管爆管后,会出现以下现象:炉管检漏装置报警;就地检查可能听到省煤器部位有泄漏声,如果泄漏严重省煤器灰斗不严密处冒烟、喷汽;省煤器、空预器、电除尘器灰斗、仓泵、输灰管道可能堵灰,空预器可能积灰,电除尘可能工作不正常;给水流量不正常地大于蒸汽流量,机组负荷降低;沿蒸汽流向,泄漏点后沿程温度升高,减温
16、水调节门不正常开大;泄露严重可能造成金属管壁超温;引风机动叶开大,电流增大。 省煤器损坏时,如果省煤器泄漏不严重,能维持运行时,应采取降压降负荷措施,并注意监视各受热面沿程温度和水冷壁金属温度,申请停炉;在省煤器人孔、灰斗处增设围栏并悬挂标示牌,防止汽水喷出伤人;若泄漏严重无法维持运行或爆破点后工质温度急剧升高时,应立即手动MFT;注意监视除灰系统和空预器的工作情况,加强巡视检查,如除灰系统或空预器堵灰严重,电除尘器无法正常工作应请示停炉处理;停炉后,应保留送、引风机运行,待不再有汽水喷出后再停止送、引风机运行。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理(1) 降低烟气流速 因为省煤器的磨损与烟气流
17、速的三次方成正比,所以防磨的首要措施是控制烟气速度。省煤器管的使用寿命一般定为十年,每年的磨损量应不大于0.2mm。国外推荐省煤器管束间最大允许烟气流速如表15-1。为防止对流受热面堵灰,烟气流速在额定负荷时也不得小于6m/s。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理 对于600MW单元制机组,因过热热量和再热热量占锅炉总吸热量的比例相当大,所以需要布置相当多的受热面积。尽管在设计中采用了屏式过热器,但仍需在竖井烟道中布置一定的受热面,因此,实际上留给省煤器的布置空间是有限的。为了保障省煤器的吸热量,提高锅炉效率,同时又能降低烟气流速,减少飞灰磨损,可采用如下方法: 1)采用肋片式、鳍片式或膜式省
18、煤器。采用肋片式、鳍片式或膜式省煤器均可增加传热能力,在保证省煤器传热一定时,可增加省煤器的横向节距,减少管排,达到降低烟速的目的。同时,由于扩展表面可避免烟气横向冲刷管束,并改变了飞灰的速度场、浓度场和粒径分布,因此,大大地降低了省煤器的磨损速度。 2)避免局部烟速过高,消除烟气走廊。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理(2)省煤器的直接防磨 省煤器的直接防磨保护措施通常有:单根管上装置护瓦或钢条,弯头装护瓦,整组管子装置护帘等,参见第九章。(3)运行控制 上述两点主要是从设计、结构和工艺上采用的省煤器防治措施。实际上运行条件对省煤器的磨损爆漏也有较大影响。省煤器磨损的运行防治主要有: 1)
19、控制燃煤。锅炉燃煤应尽量控制接近设计煤种,以免使飞灰浓度和烟气速度增加过多。 2)锅炉出力。保持锅炉在额定负荷下运行,尽量避免超负荷。 3)煤粉细度。运行时应控制煤粉细度,R90不能过大,以免使颗粒增大,飞灰浓度增加,颗粒变硬。 4)燃烧调整。调整好燃烧,可以控制飞灰可燃物的大小及飞灰浓度。应将飞灰可燃物控制在许可的范围内。 5)减少漏风。锅炉漏风不但使锅炉效率降低,而且使烟速提高,对减少磨损不利。为了堵住漏风,除提高炉墙的施工、检修质量,加内护板和采用全焊气密性炉膛外,在运行中应控制炉膛负压不能过大,关好各处门、孔,防止冷风漏入。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理三、水冷壁管的爆漏及其防止
20、三、水冷壁管的爆漏及其防止 水冷壁管的爆破损坏也是锅炉常见事故之一,应引起注意与防范。1水冷壁管爆管的主要原因 水冷壁的爆破的主要原因有:超稳、腐蚀、磨损和膨胀不均匀产生拉裂等。(1)超温爆管 一般地,水冷壁管壁温度并不高,受热面是安全的。但是,如果燃烧调整不当,锅水品质不好,则可能发生管壁超稳爆管。 若炉膛燃烧发生在水冷壁附近,或贴墙燃烧时,该区域的热负荷将很高,它不但会引起水冷壁结渣,而且由于区域水冷壁汽化中心密集,则可能在管壁上形成连续的汽膜,及产生膜态沸腾。即产生第一类传热恶化现象。当出现第一类传热恶化现象时,管壁温度突然升高,会导致超温爆管。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理(2)
21、腐蚀损坏(3) 磨损爆管(4)其它损坏 冷炉进水时,水温、水质和进水速度不合规定;锅炉启动时升压、升负荷速度过快;停炉冷却过快,放水过早等,都会使水冷壁管产生过大的热应力,致使爆管。 水冷壁管因受热不均,膨胀受阻也会拉裂爆管。水冷壁选材不当,焊接质量不符合要求,弯管质量不高,使管壁变薄等,也都有可能使水冷壁产生爆管。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理2 水冷壁爆破处理及防治(1)超温爆管的防治 对于亚临界锅炉,设计时应控制循环倍率K不能太小。为防止传热恶化,首先应降低受热面的热负荷。在运行中应调整好火焰燃烧中心的位置,不能出现贴墙燃烧。设计时可采取减小水冷壁管径、增加下降管截面积等,提高水冷
22、壁管内工质的质量流量;也可在蒸发受热面管内加装扰流子,采用来复线管或内螺纹管等,使流体在管内产生旋转和扰动边界层。 为了防止出现循环故障带来的超温爆管,除要求燃烧稳定,炉内空气动力场良好,炉内热负荷均匀外,还应避免锅炉经常在低负荷下运行,而且设计时水冷壁管组的并列管根数不能太多,管子组合也应合理。例如,将炉膛角部受热较弱的管子、炉膛中心受热较强的管子分别布置成独立的回路。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理(2)腐蚀防治 为防止水冷壁管垢下腐蚀,应加强化学监督,提高给水品质,保证锅水品质,尽量减少给水中的杂质和锅水中的NaOH的含量,防治凝汽器泄漏,保证锅炉连续排污和定期排污的正常运行。对水冷
23、壁管应定期割管检查,并根据情况进行化学清洗和冲洗等。 为防止水冷壁的管外腐蚀,应改善燃烧,煤粉不能过粗,避免火焰直接冲刷墙壁,过量空气系数不宜过小,以改变结积物条件。控制管壁温度,防止炉膛局部热负荷过高,以防水冷壁温度过高,加剧腐蚀。保持炉膛贴墙为氧化性气氛,冲淡SO2的浓度,以降低腐蚀速度。也可以在水冷壁管表面采用渗铝技术,提高其抗腐蚀性能。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理(3)磨损爆管防治 防止水冷壁管的磨损主要是燃烧器设计与安装角度应正确;应组织好炉内空气动力场。要求配风均匀,注意运行调整。运行时如燃烧器喷口或附近结渣应及时清除,如燃烧器烧坏或变形,应及时修复和更换。吹灰器在吹灰前应
24、先疏水,吹灰蒸汽的压力应控制在设计的范围内。(4) 其它防治 为了防止锅炉启动、停止运行时损坏水冷壁管,在锅炉点火、停炉时,应严格按规程规定进行。为了保证受热面的升温自由膨胀,在安装和检修时,在水冷壁管自由膨胀的下端应留有足够的自由空间,并采取措施防止异物进入,以免管子膨胀受到顶或卡而使其破坏。 应注意加强金属监督工作,防止错用或选用不合格的管材。在制造和安装、检修时应严把质量关,尤其应保证焊接质量符合要求,确保水冷壁管运行的安全。 锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理锅炉灭火与烟道再燃烧锅炉灭火与烟道再燃烧 锅炉的灭火、放炮和烟道再燃烧是锅炉常见的燃烧事故,若处理不当,将会造成锅炉设备的严重
25、损坏和人身伤害,危害极大。 一、炉膛的灭火放炮一、炉膛的灭火放炮 当炉膛内的放热小于散热时,炉膛的燃烧将要向减弱的方向发展,如果此差值很大,炉膛内燃烧反应就会急剧下降,当达到最地极限时就会出现灭火。 锅炉的灭火和放炮是两种截然不同的燃烧现象。炉膛发生灭火时,只要处理恰当,一般不会发生放炮。但是,如果炉膛发生灭火时,燃料供应切断延迟10秒以上,或者切断不严仍有燃料漏入炉膛,或者多次点火失败,使得炉内存积大量燃料,而在点火前又未将积存燃料清扫干净,此时炉内出现火源或重心点火,就可能发生锅炉放炮事故。锅炉常见故障及处理锅炉常见故障及处理1灭火原因与预防措施(1)燃煤质量太差或煤种突变(2)炉膛温度低
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