锅炉故障事故及分析处理

锅炉故障、事故及分析处理,受热面损坏,锅炉受热面损坏事故是指因水冷壁、过热器、再热器及省煤器管的泄漏和爆破，而被迫停止运行进行设备修复的事故。,一、受热面损坏的现象,受热面泄漏时炉膛或烟道有爆破响声和汽水喷出声，烟气温度降低，两侧烟气温差增大，排烟温度降低。省煤器管泄漏，其下部灰斗可见湿灰和湿蒸汽。泄漏严重时炉膛负压表指示变正，引风机出力增加，给水流量不正常地大于蒸汽流量。过热器或再热器管子泄漏时局部管子可能出现超温。过（再）热器、省煤器管子爆破，从烟道不严密处向外冒白汽或渗水，可听到明显泄漏响声，蒸汽压力下降，蒸汽温度不稳定，再热器管爆破时汽轮机中压缸进汽压力下降。水冷壁管爆破，炉内发出强烈响声，燃烧极不稳定甚至灭火，汽包水位下降，大量增加给水也难以保持正常水位，汽温汽压下降较快。,二、受热面损坏的原因,1、管子材质不良、安装、检修质量不好，如燃烧器出口气流或吹灰器射流角度偏斜，运行中冲刷磨损管子；管子焊口质量不合格；弯管时弯头壁厚减薄严重；蠕胀超限或已磨薄的管子漏检或未发现。检修中错用低质金属材料，不能承受高温造成短期过热而爆管。,2、锅炉给水、锅水品质长期不合格，造成管内结垢，垢下腐蚀。管内结垢时，热阻大，传热差，管壁得不到良好的冷却，易引起管子局部过热损坏；水中的氧对管子内壁的腐蚀，会使管壁变薄强度降低而损坏。,3、受热面工质流量分配不均或管内有杂物堵塞，造成局部管壁过热。4、飞灰冲刷使受热面磨损。运行中对流受热区域的过（再）热器、省煤器管子受到烟气中飞灰的冲刷，管壁逐渐变薄，强度降低，导致管子泄漏或爆破。燃烧器附近的水冷壁管由于煤粉气流喷射角不当，易被煤粉磨损。,5、运行操作不当。锅炉启、停过程中某些操作程序不符合要求，使管子受热不均而产生较大的热应力。运行中监视调节不够，过热器、再热器管壁温度长期超温运行；锅炉严重缺水使水冷壁管过热；燃烧调节不合理，引起火焰中心偏斜、局部结渣、尾部再燃烧等都会导致局部管子过热损坏。,6、直流锅炉工质流量或给水温度大幅度变化造成锅内相变区反复位移，导致管壁疲劳损坏。此外，过（再）热器发生烟气侧高温酸性腐蚀，省煤器受到烟气侧低温酸性腐蚀；打渣和吹灰方式不正确而使管子磨损等，都可能引起受热面损坏事故。,三、“四管”爆漏的处理原则,1、水冷壁爆破,若爆管不严重，能维持汽包（或汽水分离器）正常水位时，允许在低负荷的情况下作短时间的运行，申请停炉检修；若水冷壁严重爆破，汽包（汽水分离器）水位无法维持时，应紧急停炉，并停止给水，多次强制循环炉应同时停止强制循环泵，维持引风机运行以排除炉内蒸汽，待锅炉降压冷却后进行冷却。,（1）水冷壁、省煤器泄漏的现象。炉内相应部位有较大泄漏声，给水量大于蒸发量。水冷壁泄漏严重时，炉膛负压变正，燃烧不稳定；省煤器泄漏严重时，下部灰斗有漏水现象，两侧烟温差增大。对塔式布置锅炉，其省煤器下部过热器温度大幅度下降。,（2）水冷壁、省煤器泄漏的原因水冷壁泄漏主要是由于启停过程中热应力大、运行中炉内缺水、管内结垢、管外结焦或炉内水动力工况不良，以及制造、安装、检修工艺不符合要求造成。省煤器泄漏主要是由于飞灰磨损，此外，设计制造、安装、检修工艺不良也是原因之一。,（3）水冷壁、省煤器泄漏的处理水冷壁泄漏不严重时，可适当增加给水，维持正常水位，必要时可以降出力运行。当泄漏严重，无法维持水位或炉内燃烧不稳定时，应立即停炉。另外。如泄漏为特殊部位，如角部、燃烧器冷却管等，应立即申请停炉，以防事故扩大。省煤器泄漏，但能维持水位时，可在短时间内继续运行；如泄漏严重或水位不能维持，则应立即停炉。,2、省煤器爆漏,省煤器轻微泄漏时，应加强给水，维持汽包（汽水分离器）水位，必要时适当降低负荷，申请停炉检修。由于省煤器管间节距很小，若不及时停炉会造成大面积管子吹损，大大增加检修工作量；若省煤器严重损坏，不能维持水位时，应立即停炉，并关闭省煤器再循环门。,3、过热器、再热器爆漏,过热器、再热器爆漏较轻时，应申请停炉，防止事故扩大；若爆漏严重时，造成汽温或壁温严重超限时，应紧急停炉。运行中的过热器、再热器可能由于热偏差、管内积盐、高温腐蚀而爆破，也可能由于制造或安装时的缺陷而破坏，引起泄漏。,（1）过热器、再热器泄漏的现象相应蒸汽压力下降，机组出力下降，给水量将不正常地大于蒸发量，炉膛负压和炉内燃烧受到影响，泄漏点附近有较大的泄漏声。,（2）过热器、再热器泄漏的原因：,1）汽水品质长期不合格，使关内积盐。2）燃烧调整不当，使过热器、在热器长期超温。3）高温腐蚀使管子温度降低而爆破。4）火焰偏斜或切圆燃烧的残余旋转现象，造成了炉膛出口处及对流烟道左右侧烟温偏差。5）制造上有缺陷，设计不合理，安装检修不良等也会引起损坏。,（3）过热器、再热器泄漏的处理发现过热器、再热器泄漏时应及时停炉，以免破口扩大并冲坏其它管子造成事故扩大。停炉后可保持一台引风机运行，以抽出蒸汽和烟汽；另外，还应保持水位稳定。当泄漏不严重时，为避免对用户停电，可允许短时间维持锅炉运行，但应注意观察泄漏的发展和水位，如泄漏增大或水位难以维持时应申请停炉。,燃烧事故,一、炉膛灭火,炉膛灭火是炉膛变暗，看不到火焰的现象。,1、炉膛灭火的现象发生炉膛灭火时，炉膛负压表摆动大，瞬时负压至最大；一、二次风压明显降低；炉膛亮度表指示降低或火焰监测指示发暗，电视屏幕上无火焰显示；发出报警信号；水位瞬时下降而后升高；汽温、汽压下降；锅炉灭火保护动作。,2、炉膛灭火原因1）煤质差且燃烧调整不当，如一、二次风调整配合不当，燃烧器运行不合理等。2）低负荷运行，燃烧不稳定，未投油助燃。3）制粉系统故障。4）给粉、给煤不均匀，使火焰不稳定或燃用混煤时，混煤不均。5）炉膛负压维持过大。6）由于各种原因引起的断风、断粉等。7）水冷壁管严重泄漏或爆破，大量汽水喷入炉膛。8）炉内大面积塌渣，致使炉内扰动过大。9）全燃油时，油中带水或油系统故障。,3、炉膛灭火的处理-发现炉膛灭火时应立即切断燃料，停止给煤机及磨煤机运行；保护动作灭火时，应检查切断一切供粉、供油，禁止用引燃方法恢复燃烧；灭火后要立即关闭过热器、再热器减温水门，调整引、送风机出力至最小，维持炉膛负压，通风10min后，根据情况决定是否停止引、送风机运行或恢复锅炉运行。,二、烟道再燃烧,烟气中的可燃物离开炉膛后在对流烟道中再燃烧的现象，称为烟道再燃烧（或称为二次燃烧）。,1、烟道再燃烧的现象发生烟道再燃烧时烟道和炉膛负压剧烈变化，烟气含氧量减小，烟囱冒黑烟；再燃烧处的烟气温度、工质温度以及排烟温度不正常地升高；引风机或烟道的不严密处向外冒烟或喷火星；若空气预热器处再燃烧，其外壳发热发红，电流指示摆动。,2、烟道再燃烧的原因烟道再燃烧的原因是未燃尽的可燃物大量沉积或黏附在烟道或受热面上，在沿烟道不严密处有空气漏入时，使其得到足够的氧量达到着火条件而复燃，引起烟道再燃烧。以下几个异常运行工况都可能造成烟道再燃烧：燃烧调整不当，油燃烧器雾化不良，煤粉过粗，使未燃尽的可燃物在尾部烟道受热面沉积；启、停炉过程中或低负荷运行中炉膛温度过低，风、煤、油配比不当，配风不合适或风速过低，造成可燃物积存在烟道内；点火初期投粉过早，部分煤粉未燃尽，沉积在尾部烟道内。尾部烟道吹灰器故障或吹灰不及时，可燃物未及时清除。,3、烟道再燃烧的处理当发现尾部烟温不正常地升高时，应首先查明原因，加强燃烧调整，对受热面进行蒸汽吹灰。当确认烟道再燃烧时，应紧急停炉，停止引风机、送风机，严密关闭各烟、风门及挡板，严禁通风。并投入烟道蒸气灭火，必要时进行喷水灭。回转式空气预热器应继续转动。待尾部烟道各段烟温正常后，再打开检查孔，检查设备损坏情况，确认无火源后，谨慎启动引风机进行通风。同时对着火侧和未着火侧回转式空气预热器进行彻底检查、清理。符合条件后，可重新点火启动。,三、锅炉喷燃器故障,喷燃器是煤粉炉的主要燃烧设备，其作用是保证燃料和空气充分混合，及时着火和稳定燃烧。其中，摆动式喷燃器还作为调节蒸气温度，尤其是再热汽温度的直接手段。因此，喷燃器的安全可靠运行，显得更为突出。,1、摆动式喷燃器摆动不灵活故障目前摆动式喷燃器在大容量发电机组中应用较为广泛，但在实际运行中普遍存在摆动不灵活的问题。,原因：（1）由于设计不合理造成喷口卡涩而影响摆动。由于喷燃器和水冷壁连为一体，随水冷壁一起下、前后、左右三个方向膨胀，所以凡是与喷燃器相连接的零件、组件都要考虑到X、Y、Z三向的膨胀问题，如一次风道、二次风道、油管、气管等。其中，尤以一次风道问题较为突出，考虑不周易造成漏粉和卡涩喷口。因此在设计煤粉管道中膨胀节连接器应能吸收三向膨胀量，尽量减少或避免一次风管道的膨胀推力传递到喷燃器上，影响喷燃器摆动。,（2）火嘴变形或烧损，导致喷口被卡。凡设计风道在喷燃器运行过程中，绝对不允许无风运行，否则将引起喷燃器局部变形。直吹式制粉系统停运前，务必将管道中的剩余煤粉吹净，不使煤粉沉积在管道和一次风管中，以免产生自燃，且不投运的火嘴还应通入一定的冷却风量，免得火嘴变形或烧损，导致喷口卡涩，影响正常摆动。,（3）定期摆动喷嘴，保持其灵活好用有的电厂喷燃器是能摆动的，然而电负荷变化不大，又怕影响工况，故未投用喷嘴摆动装置，只是投减温水降温。为了使喷燃器经常保持在灵活状态，应定期对喷燃器摆动几次。,（4）喷燃器二次风挡板，在锅炉运行过程中经常因执行机构工作不可靠而存在许多问题，有时停留在关闭状态造成了通风量太小，使喷燃器出口处存少量积焦造成卡涩，导致喷燃器不能摆动，所以二次风挡板一旦存在问题应及时予以解决。,2、双调风式喷燃器变形烧损故障双调风式喷燃器内部都装有旋转叶片，用作调整二次风，以改变主焰流回流量，叶片关小时，旋流强度高，火焰稳定性好，但火炬射程短，反之开大则旋流强度低，火焰稳定性差但射程较长，而实际运行证明，旋流业片在热态条件下，很难实现正常调节，被烧毁变形的几率很高，其主要原因及处理方法如下。,（1）旋流叶片执行机构设计不合理，无法调整旋流叶片是由数个分片组合而成，有的电厂采用轨道式执行机构，显然是不合理的。正确地的应采用分点同步式执行机构。这种执行机构具有摩擦小、力矩大、受力分散等优点。另外选材时应选为不锈钢材，以防受潮生锈，风道变形，同样全造成旋流叶片操作困难，故障率高。,（2）旋流强度高。旋流叶片开度太小（即与轴向夹角太大），烟气回流量太大，着火早，温度高，会加快喷燃器烧损。旋流叶片应随煤种变化而变化，当挥发份高时，开大旋流叶片，反之应关小。,（3）着火点距喷燃器喷口太近。此时应开大旋流叶片和二次风挡板，提高其出口轴向流速，同时应适当提高一次风量。中心二次风量小。适当开大中心二次风量，同样可减少高温焰气回流量，降低喷燃器出口处温度，尤其是在煤油混烧时，应开足中心二次风门防止因风量小，油浓度大，着火早，造成喷燃器烧损变形。,四、炉膛外爆与内爆,大容量锅炉水冷壁都采用悬吊结构，水冷壁管长度很大，因此炉壁所能承受的压力较小，虽然在水冷壁四周加了许多水平刚性梁，但炉壁能承受的压力仍有限。以660MW机组锅炉为例，炉膛设计压力为5.2KPa，设计最大瞬间承受压力仅为8.7KPa。采用平衡通风方式的锅炉稳定运行时炉膛压力维持在-120Pa。如果某个突发因素使炉膛压力骤然大幅度升高或降低，超过炉壁所能承受的压力时，炉膛结构就有可能遭到破坏。若因炉内压力突然升高造成炉墙向外破坏，称之为炉膛外爆。反之，炉内压力突然降低，因负压过大造成炉墙向内破坏，称为炉膛内爆。,炉膛外爆原因：燃料爆燃；水冷壁严重爆管；析铁氢爆。,炉膛外爆,1、燃料爆燃燃料爆燃是引起炉膛外爆最常见的原因。爆燃是指在炉膛或烟道中积存的煤粉、油等可燃物与空气的混合物突然同时被点燃，烟气容积骤然增加，来不及从炉膛或烟道出口排出，而使压力突然升高。可燃气体积存爆燃的速度很快，与氢爆类似。,研究指出，积存可燃混合物容积与炉膛容积的比值越大，或者说单位可燃物容积发热量越大，爆燃后炉膛压力就越大；爆炸前介质温度越低，爆炸后的破坏压力就越大。在升炉期间炉膛温度低，若发生爆燃，产生的压力更具有破坏性。在正常运行工况下，送入炉膛的燃料立即着火燃烧，燃烧生成的烟气随时被排出，不会发生爆炸。,只有在下列三个条件同时满足时才有可能发生爆炸：（1）炉膛或烟道内有未燃烧的燃料积存。（2）积存的燃料和空气的混合形成可爆物，其混合比例在可燃范围，是爆炸性的。（3）具有足够大的点火能源，或者足够高的温度，使可燃混合物温度达到着火点。,燃料与空气的混合比例在一定范围内时才会爆炸。混合物中燃料浓度过大或过小时均不能被点燃。在锅炉运行时炉膛内不可能没有可被点燃的可燃混合物，也不可能没有点火能源，因此发生爆燃的原因主要是可燃物在炉膛和烟道中积存。,未经燃烧的燃料可能会以下4种形式积存在炉膛或烟道内：（1）通过主燃料阀门漏入。（2）炉膛熄火后而没有迅速切断燃料，大量燃料和空气进入炉膛。（3）燃料着火困难，导致燃料燃烧速度小于燃料进入炉膛的速度。（4）启动期间点火出现困难。,经验证明，在锅炉点火或停炉熄火期间，在低负荷运行或燃用难着火的劣质煤时较容易发生爆燃事故。,几种措施防止炉膛爆炸：（1）在燃烧器的出口处有能量足够及稳定的点火能源，使进入炉膛的燃料能及时着火燃烧。（2）启动期间应保持全负荷30%的风量，以确保炉膛四周有足够的风量，并防止可爆炸性混合物的聚积。,（3）确保备用燃料室的点火燃料和主燃料出口阀门紧紧地关闭且不泄漏，并将不用的油枪从导管中移开，避免漏油。（4）观察燃烧，以使在燃烧不能保持正常的情况下，可以及时地切断燃料。如果熄火，应立即切断所有主燃料和暖炉燃料。关闭所有截止阀门，在切断燃料并带至少30%风量后，吹扫炉膛至少5分钟。,（5）定期清除油箱中的水和泥渣。（6）当锅炉已停运在投入暖炉燃料之前，要用满负荷运行时总风量的30%吹扫炉膛5分钟，确保暖炉燃料的燃烧率足够高以产生不容易熄火的火焰。没有符合要求的点火能源，绝不能试着去点着油枪。保证油经过加热并循环良好，在喷咀处达到要求的粘度。当燃煤时，若将任何一台磨煤机投入运行，均要使用合乎要求的点火源。（7）在启动前和正常运行期间，均要定期的和常规性的检查炉膛安全监测系统（FSSS），其中包括连锁跳闸装置是否运行正常。（8）停运期间要彻底对FSSS系统进行检查和维修。,2、水冷壁爆管水冷壁爆管严重时，由于管内是高压饱和汽水混合物，使大量泄漏蒸汽突然喷入炉膛，造成炉膛压力骤然上升，超过炉壁所能承受压力而引起炉膛外爆。防止水冷壁爆管的方法除前述的减少高温腐蚀和局部超温之外，还要保证水冷壁管材和焊接的质量。,3、析铁氢爆当大量熔融的炉渣落入渣井时，炉渣中高温的游离铁与水反应生成大量氢气，氢气与少量氧气混合即会在炉内发生爆炸，因氢气爆炸时间极短，爆炸能量以超声波形式向外释放，当超声波压力超过炉壁所能承受的压力时炉墙破坏。析铁氢爆在液态排渣炉中发生较多。对于固态排渣炉，当凝结在水冷壁上的大量熔融渣块一起下落至渣井时也有可能发生氢爆。,炉膛内爆,炉膛内爆是70年代末出现在大型电站锅炉的一个新问题。研究表明，大型锅炉的引风机能产生较大负压，足以超过炉壁所能承受的限度。若运行操作不当，在引风机运行和挡板全开时关闭送风机挡板，即使锅炉没有燃烧，也会造成破坏性的炉膛负压，从而引起内爆事故。,另一个引起炉膛内爆的主要原因是：机组甩负荷或其他原因引起炉膛熄火，烟气温度骤然降低，由于送、引风机挡板的缓慢调节速度无法及时送进或排出炉膛的流量，因此导致炉膛压力迅速降低。虽然由于炉膛压力降低，将使得送风机送入炉膛的风量增加和引风机排出烟气量的减少，但远不足以补偿温度的降低，熄火后几秒钟内炉膛压力有大幅度下降。,控制炉膛内爆的建议是发生熄火后尽可能减少炉膛压力的下降：（1）熄火后，向炉膛的送风量维持在熄火前的数值。（2）熄火后，尽可能快地减少从炉膛排出的烟气量。,二、制粉系统自燃与爆炸,制粉系统发生自燃与爆炸事故会造成人员伤亡和设备损坏。,1、煤粉自燃与爆炸的现象煤粉自燃时，磨煤机进、出口压差和系统负压不稳，并常在正负压之间变动；排粉机电流摆动，且排粉机后负压不稳（旋风分离器中煤粉着火时更为严重）；磨煤机中煤粉着火时，磨煤机出口气粉混合物的温度升高，磨煤机进、出口可能有火星喷出，并有焦味；其它部位着火时，着火部位后的系统温度升高。煤粉爆炸时，系统内的负压变正压，有爆破声，从爆破