锅炉四管泄漏原因分析及处理ppt课件.ppt

黄贻冠 锅炉四管泄漏的预防及措施 目录 一 什么是四管泄漏二 四管泄漏的区分及形成原因三 四管泄漏的处理及预防措施四 锅炉本体吹灰方式的选择 一 什么是四管泄漏 所谓锅炉 四管 是指锅炉水冷壁 过热器 再热器和省煤器 传统意义上的防止锅炉四管泄漏 是指防止以上部位炉内金属管子的泄漏 锅炉四管 涵盖了锅炉的全部受热面 它们内部承受着工质的压力和一些化学成分的作用 外部承受着高温 侵蚀和磨损的环境影响 在水与火之间调和 是矛盾集中的所在 所以很容易发生失效和泄漏问题 一 什么是四管泄漏 北海电厂锅炉的省煤器布置在后烟井下部的低温区 由一个与烟气成逆流布置的水平管组和悬吊一级过热器水平管组的引出管组成 采用大管径顺列布置 水平管组由 51 6mm SA 210C钢管组成 横向节距112 5mm 二管圈并绕 沿炉宽布置186片 由水平管组向上延伸成垂直的前后两排悬吊管 60 8mm SA 213T12 横向节距225mm 穿过顶棚分别进入省煤器出口前后上联箱 一 什么是四管泄漏 本台锅炉采用的水冷壁是全焊式膜式水冷壁 它由光管和扁钢鳍片焊接而成 光管管径为 60 6mm 炉膛四周水冷壁鳍片是由10 10mm碳素钢扁钢制成 折焰角膜式壁鳍片是由21 2 6mm碳素钢扁钢制成 管间节距为75mm 管间节距主要受管子所受最大热负荷的限制 要求扁钢的根部热强度不超过允许值 一 什么是四管泄漏 北海电厂300MW锅炉过热器系统由顶棚过热器 包墙管过热器 一级过热器 低温过热器 屏式过热器及二级过热器 高温过热器 组成 顶棚管处于炉膛和水平烟道上部 包墙管为膜式结构 屏式过热器位于炉膛上部 二级过热器位于折焰角上方 布置有两级减温水装置 一级减温水装置布置在一级过热器出口集箱到屏式过热器进口集箱的连接管上 二级减温水装置布置在屏式过热器出口集箱到二级过热器进口集箱的导管上 一二级减温器均采用文丘里式 12Cr1MoVG 十二铬一钼钒钢 合金管的一种材质 主要用途是用于制作锅炉中的钢结构件 使用温度达580 要求钢板有较高的耐高温持久强度 12Cr1MoVG合金管是在优质碳素结构钢的基础上 适当加入一种或数种合金元素 用来提高钢的力学性能 韧性和淬透性 一 什么是四管泄漏 再热器系统由布置在竖井前部烟道内的再热器水平管组 过渡管组和垂直布置在水平烟道后部的再热器垂直管组组成 再热器水平管组入口有事故喷水减温器 正常调温由烟气挡板调节 再热器系统流程 从高压缸排出的蒸汽经由锅炉右侧单根再热蒸汽管道引入再热器进口集箱 609 6 32 SA 106C 先通过布置在尾部竖井前部的4个水平管组 然后经过渡管组进入垂直管组 最后汇集到再热器出口集箱 863 6 50mm 12Cr1MoVG 由锅炉右侧单端引出与再热蒸汽管道相接 二 四管泄漏的区分及形成原因 四管爆破泄漏的现象 1 省煤器管爆漏以后 会出现以下现象 汽包锅炉的汽包水位下降 给水流量不正常地大于蒸汽流量 省煤器区有刺汽声 省煤器下部灰斗有湿灰或冒汽 省煤器后面两侧烟气温差增大 泄漏侧烟温明显偏低等 2 水冷壁管爆破以后 会有如下现象 汽包水位下降 蒸汽压力和给水压力均下降 炉内有刺汽声 炉膛冒正压 有烟气从炉膛喷出 炉内燃烧火焰不稳或灭火 给水流量不正常地大于蒸汽流量 锅炉排烟温度降低等 3 过热器管爆管以后 在过热器爆管区域有刺汽声 蒸汽流量不正常地小于给水流量 燃烧室冒正压 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 4 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 在再热器区域有刺汽声 同时 汽轮机中压缸进口汽压下降 二 四管泄漏的区分及形成原因 四管爆破泄漏的原因 1 水冷壁的爆破的原因 300MW锅炉机组水冷壁爆破的主要原因有超温 腐蚀 磨损和膨胀不均匀拉裂等 a 若炉膛燃烧发生在水冷壁附近 或粘墙燃烧时 该区域的热负荷将很高 它不但会引起水冷壁结渣 而且由于该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 即产生膜态沸腾 因此 传热系数急剧下降 传热恶化 即产生了第一类传热危机 当出现这类现象时 管壁温度突然上升 会导致超温爆破 b 管内垢下腐蚀 也称酸碱腐蚀 这是因为锅水中的酸性和碱性盐类破坏金属保护膜的缘故 当锅水中有游离的NaOH时 锅水的pH值升高 引起碱性腐蚀 反应如下 Fe3O4 4NaOH 2NaFeO2 Na2FeO2 2H2O当锅水中有MgCl2或CaCl2时 pH值降低 引起酸腐蚀 反应式如下 MgCL2 2H2O Mg OH 22HClCaCl2 2H2O Ca OH 2 2HClFe 2HCl FeCL2 H2 当氢在垢与金属之间大量产生时 氢可扩散到金属中与其中的碳结合形成甲烷CH4 并在金属内部产生压力 引起晶间裂纹 使金属产生脆性爆裂损坏 c 磨损爆管 水冷壁管易受磨损的部位主要是一次风口喷口周围 另外 吹灰器的冲刷也可能使水冷壁爆管 在一次风 粉混合物中 每千克空气中有0 2 0 8kg的煤粉 当一次风喷入炉膛时 如果燃烧器安装角度不对或缩进太多 燃烧器喷口结渣 烧坏或变形 以及稳燃器安装不当等 都会使煤粉气流冲刷水冷壁管 使其磨损减薄导致爆破 另外 如果吹灰前吹灰器未疏水 在吹灰时凝结水就要冲刷到水冷壁上 使其冷却龟裂 产生环状裂纹而损坏 如进汽压力调节失控超过设计值 也会导致水冷壁磨损而爆管 二 四管泄漏的区分及形成原因 四管爆破泄漏的原因 2 过热器和再热器的爆管 a 过热器和再热器通常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 总有一部分受热面布置在炉膛的上部 直接承受炉膛火焰的辐射 因此 其工作条件比较恶劣 热负荷较高 其受热面积大 流阻大 流量小 其工质焓增通常比平均值大40 50 以上 所以很容易超温爆管 实际上超温也是过热器和再热器爆管的主要原因 过热器管材在400 以上高温和应力的长期作用下会发生蠕变 使管子胀粗而逐渐减薄 然后出现裂纹 当积累到一定程度时即发生爆破 锅炉在正常运行时 过热器出现少量的蠕变是允许的 它不影响使用寿命 但如果过热器长期超温 蠕变过程就加快 且超温越多 应力越高 蠕变也越快 会使管子在很短时间内就发生爆管 b 影响过热器超温的原因首先是热偏差 在300MW机组的过热器管组中 偏差管的工质焓增和烟温偏差 严重时可能使偏差管壁温度比管组平均值高出50 以上 因此偏差管容易发生爆管 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 过量空气系数过大 炉膛高度设计偏低 燃烧器布置偏高等 都会引起火焰中心上移 造成过热器管超温 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及时清除 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 c 高温腐蚀 烟气侧的高温腐蚀化学反应经过很多中间过程 但是实质上还是铁的氧化过程 过热器管内部腐蚀和外部腐蚀的结果 使壁厚减薄 应力增大 以致引起管子产生蠕变 使管径胀粗 管壁更薄 最后导致应力损坏而爆管 d 其次 锅炉本体吹灰方式不当也容易导致过 再热器管壁磨损 变薄 从而导致爆管 二 四管泄漏的区分及形成原因 四管爆破泄漏的原因 3 省煤器的爆管 省煤器爆管是电厂常见的事故之一 引起省煤器泄漏的原因有 给水品质不合格 给水中含氧量多 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 造成管子热应力过大引起管子损坏 管子焊接质量不好 也会使管子损坏 飞灰磨损 使管壁减薄 强度下降而损坏等 其中省煤器管的磨损是损坏的主要原因 锅炉在燃用煤粉时 燃烧产物烟气中会带有大量飞灰颗粒 这些灰粒随着烟气冲刷受热面 不断撞击管壁 由于灰粒具有一定的速度和动能 每一次撞击都会从金属管壁上削去极微小的金属屑 时间一长 管壁变薄 强度降低 结果造成管子爆破 使受热面泄漏 这就是受热面的磨损过程 在对流受热面中往往又以省煤器受热面最严重 锅炉负荷高低 漏风大小 燃烧完全程度等都会影响到磨损的程度 锅炉负荷增加 烟道漏风增加 都将导致烟速的提高 因而加剧受热面的磨损 运行中如燃烧不良 飞灰中的含碳量增加 比灰粒更硬的焦碳粒就将加剧对受热面的磨损 又如运行中由于受热面局部结渣或堵灰 使局部烟道堵塞 这必将使流通截面上的烟气流速增大 从而也加快了对管子的磨损 三 预防四管泄漏的措施 四管爆破泄漏的预防措施 1 水冷壁爆管的处理及防治处理 如果水冷壁管爆管不甚严重 不致于在短期内扩大事故 且在适当加强给水后能维持汽包正常水位时 可采取暂时减负荷运行 但在这段时间内 应加强监视 密切注意事故发展情况 如果爆管严重 无法保持汽包正常水位 或燃烧不稳定 事故扩大很快 则应立即停炉 此时 锅炉引风机应继续运行 抽出炉内蒸汽 停炉后如加强给水汽包水位可以维持 则应尽力保持水位 否则应停止给水 为提高水冷壁管的运行安全性和可靠性 应根据其爆管的原因 采用不同方法防治 预防 a 超温爆管的防治 为了防止传热恶化 首先应降低受热面的热负荷 在运行时应调整好燃烧火焰中心位置 不能出现贴墙燃烧 设计时可采取减小水冷壁管径 增加下降管截面等 提高水冷壁管内工质的质量流量 提高 2值 也可在蒸发管内加装扰流子 采用来复线管或内螺管等 使流体在管内产生旋转的扰动边界层 提高 2 注 2 管子内部对工质的放热系数 kW m2 为了防止出现循环故障带来的超温爆管 除要求燃烧稳定 炉内空气动力状况良好 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 管子组合亦应合理 b 腐蚀防治 为了防治水冷壁管的垢下腐蚀 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的NaOH含量 防止凝汽器泄漏 保证锅炉连续排污和定期排污的正常执行 对水冷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 过剩空气系数不宜过小 以改善结积物条件 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热浸渗铝技术 提高其抗腐蚀性能 三 预防四管泄漏的措施 四管爆破泄漏的预防措施 2 过热器管和再热器管爆破的处理及防治处理 过热器管或再热管爆破时 应及时停炉 以免破口喷出的蒸汽将邻近的管子吹坏 致使事故扩大 检修时间延长 只有在损坏很小 不会危及其它管子损坏时 才可以短时间运行经调度协调过后再停炉 预防 a 超温爆管的防治 引起过热器和再热器管超温的原因 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 包括错用管材 为了防止超温 应减小管组热偏差 为了防止燃烧火焰中心上移引起过热器管超温 除了锅炉设计应保证炉膛及燃烧器布置高度适当外 在运行中应注意燃烧器的配风 内外二次风的旋流强度应当合理 因此 应根据煤种的不同 通过观察两侧壁温的变化 来调整燃烧器的内 外二次风盘 炉膛负压不能太大 以免漏风过大 注意调节汽温 同时应注意及时清除受热面的积灰和结焦 特别是过热器本身的积灰和结焦 因为过热器积灰和结渣不但使传热恶化 而且容易形成烟气走廊 加大管组的热偏差 同时造成走廊两侧的过热器管的磨损加剧 如果炉内卫燃带过多 应在停炉检修时适当打掉一部分 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 b 高温腐蚀的防治 高温腐蚀的程度主要与温度有关 温度越高 腐蚀也越严重 另外 腐蚀程度也与腐蚀剂的多少有关 腐蚀剂越多 腐蚀也越重 将过热汽温限制在一定的范围内 可达到控制管壁温的目的 我国现在趋向于将汽温规定为540 540 国外目前基本上也将汽温控制在560 以下 高温腐蚀最强烈的温度区是650 700 因此 应合理选择过热器与再热器布置的区域 使金属壁温应维持在危险温度以下 为了防止过热器管内的氢腐蚀 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 三 预防四管泄漏的措施 四管爆破泄漏的预防措施 3 省煤器爆管的处理及防治处理 省煤器管损坏时 应尽量维持水位 如果水位不能维持 为避免事故进一步扩大 则应立即停炉 预防 a 磨损量与飞灰速度的三次方成正比 烟气流速增加一倍 金属磨损量要增加七倍 在烟气走廊里 烟气流速特别高 有时可比平均流速大3 4倍 这样 磨损量将增加几十倍 所以 控制烟气流速对减轻磨损增是很有效的 但是 烟气流速降低 会使烟气对流放热系数降低 传热效果变差 以致所需受热面增多 且烟气流速降低 还会增加受热面上的积灰和堵灰 因此应综合考虑各方面因素来合理选择烟气流速 b 控制飞灰浓度 飞灰浓度增大 灰粒冲击管壁的次数增加 因而磨损加剧 所以燃用多灰分的煤时 磨损严重 应该选择灰分适合的煤种 此外 锅炉中飞灰浓度大的局部区域 磨损更严重 c 防止炉膛尾部严重积灰 应及时吹灰 d 调整燃烧策略 控制好过量空气系数 降低飞灰含碳量 四 锅炉本体吹灰方式的选择 吹灰方式的调整 在多次停炉检修的过程中 发现个别位置的炉管壁的变薄比较明显 与吹灰的方式有一定关系 为保证机组长期安全 经济运行 在保证受热面不超温的情况下 降低吹灰频率 减少受热面吹损 部门下发了下吹灰规定 一 各班吹灰方式 1 白班 原则上全面吹灰 1 2 3 4 5组 2 中班 原则上短吹1 2组 长吹4组 3 夜班 原则上短吹3组 长吹5组 4 受热面易损部位 IK23 IK36 的特殊方式 1 方式1 第一天 IK23 IK24 K33 IK34 IK35 IK362 方式2 第二天 IK27 IK28 K33 IK34 IK3