鍋爐設備檢修常見問題-畢業(yè)論文

1、<p>　　克拉瑪依職業(yè)技術學院</p><p><b>　　畢業(yè)論文（設計）</b></p><p>　　題目：鍋爐設備檢修常見問題</p><p>　　系 部： 機械工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 熱能動力設備與應用 </p>

2、<p>　　班 級： 熱工1331 </p><p>　　學 生： 麥日扎提·阿布都艾尼 </p><p>　　學 號： 13040315 </p><p>　　指導老師： 李 凡 </p>

3、<p><b>　　2016年5月</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄2</b></p><p><b>　　摘 要3</b></p><p>　　Abstract4

4、</p><p><b>　　第一章、前言5</b></p><p>　　第二章、鍋爐水冷壁結構及高溫腐蝕的原因6</p><p>　　2.1 鍋爐水冷壁6</p><p>　　2.2水冷壁分類6</p><p>　　2.2.1光管式水冷壁6</p><p>　　

5、2.1.2膜式水冷壁7</p><p><b>　　2.2 材料7</b></p><p><b>　　2.3作用8</b></p><p>　　2.4 鍋爐水冷壁高溫腐蝕原因8</p><p>　　第三章、鍋爐水冷壁高溫腐蝕類型及機理9</p><p>　　3.1

6、影響鍋爐受熱面積灰的因素9</p><p>　　3.2 硫化物型高溫腐蝕的機理9</p><p>　　3.3 硫酸鹽型高溫腐蝕的機理10</p><p>　　3.4氯化物型高溫腐蝕機理10</p><p>　　第四章、鍋爐水冷壁高溫腐蝕的應對措施11</p><p>　　4.1選用含硫量低的燃煤，并嚴格控制煤

7、粉的粒度11</p><p>　　4.2控制供水品質11</p><p>　　4.3更換水冷壁管材質，采用滲鋁管防腐蝕技術11</p><p>　　4.4使用高溫噴涂防腐防磨技術，在表面涂防蝕防蝕合金等物質11</p><p>　　4.5改造鍋爐燃燒設備12</p><p>　　4.6加強對操作人員的培養(yǎng)，提

8、高安全運行意識12</p><p><b>　　結束語13</b></p><p><b>　　致 謝14</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p><b>　　摘 要</b></p>&l

9、t;p>　　隨著電力體制改革的不斷推進,推動著鍋爐設備檢修策略的調整,有效提高設備可靠性,減少檢修成本成為當前電力企業(yè)的首要工作目標。設備檢修是根據先進的診斷技術來預知設備的故障,在故障發(fā)生前合理安排檢修計劃,這樣就有效克服了設備過修或失修現象的發(fā)生,鍋爐設備的安全性。有助于提高企業(yè)綜合競爭能力。本文分析了鍋爐設備的常見故障,闡述了鍋爐運行的保障措施及其檢修技術。</p><p>　　關鍵詞： 鍋爐 設備

10、檢修 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Boiler heating surface corrosion problem has long been a leading cause of thermal power unit forced outage at home and abroad.China's therma

11、l power accident statistics show that power plant boiler heating surface tube explosion due to corrosion leakage accounted for about 70% of all accidents of the boiler, superheater, reheater accounted for about 35%. And

12、with the increase of old units serving time and new units for the improvement of yield and parameters, this kind of accident and the trend o</p><p>　　Key words: Power plant boiler；Heating surface corrosion；P

13、reventive measures；</p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p>　　電力生產是國民經濟發(fā)展的強大動力，而火力發(fā)電占據了電力生產的重要部分。鍋爐作為火力發(fā)電廠的三大機組之一，其安全性和穩(wěn)定性對電力生產的影響極大。電站鍋爐中的“四管”，即過熱器管、再熱器管、省煤器管和水冷壁管，由于積灰、腐蝕及磨損泄露爆管而引起的事故也是電廠生產中

14、的主要隱患之一。特別是水冷壁管，由于數量多、面積大，在燃用高硫質煤時，可能受到嚴重的高溫腐蝕而影響機組的安全運行。據1992年火電設備事故統計數據，當年鍋爐事故占全部發(fā)電事故的35.3%，而鍋爐四管爆管事故占到了全部鍋爐事故的64.2%，其中水冷壁的占27.8%。</p><p>　　近年來，隨著鍋爐向大容量高參數方向的發(fā)展，鍋爐水冷壁溫度相應提高，鍋爐水冷壁高溫腐蝕現象越來越多，對鍋爐機組的安全經濟運行構成了嚴

15、重的威脅。因此研究高溫腐蝕的機理和類型，分析高溫腐蝕的原因，尋找預防和解決鍋爐水冷壁高溫腐蝕情況的對策是一項刻不容緩的任務。</p><p>　　隨著電站鍋爐燃煤總體品位的下降和運行條件不斷的變化，鍋爐受熱面產生了磨損、積灰、結渣、腐蝕等一系列問題。目前對設備構成危害較大的有結渣、高溫腐蝕和低溫受熱面的磨損。許多機組都不同程度地存在著高溫腐蝕現象，并因高溫腐蝕發(fā)生爆管事故。爆管事故的不斷發(fā)生嚴重影響了鍋爐機組的安

16、全穩(wěn)定運行，使設備檢修工作和檢修費用大大增加，有時甚至造成設備的嚴重損壞和人員傷亡。因此本文將對高溫腐蝕形成的機理、原因和如何防范進行探討。通過查看了大港發(fā)電廠二期工程兩臺2×328.5MW燃煤機組鍋爐（意大利FRANCO.TOSI鍋爐廠按美國CE技術許可證制造的亞臨界控制循環(huán)鍋爐）以及300MW電站鍋爐（采用美國CE 公司的引進技術制造, 為亞臨界壓力一次中間再熱自然循環(huán)鍋爐），發(fā)現高溫腐蝕現象在貧煤鍋爐

17、上較為常見，其腐蝕速度有的高達2.5mm/a以上，且多發(fā)生在燃燒器區(qū)域附近。</p><p>　　第二章 鍋爐水冷壁結構及高溫腐蝕的原因</p><p><b>　　2.1 鍋爐水冷壁</b></p><p>　　水冷壁是鍋爐的主要受熱部分，它由數排鋼管組成，分布于鍋爐爐膛的四周。它的內部為流動的水或蒸汽，外界接受鍋爐爐膛的火焰的熱量。<

18、/p><p>　　敷設在鍋爐爐膛內壁、由許多并聯管子組成的蒸發(fā)受熱面。水冷壁的作用是吸收爐膛中高溫火焰或煙氣的輻射熱量,在管內產生蒸汽或熱水，并降低爐墻溫度,保護爐墻。在大容量鍋爐中，爐內火焰溫度很高，熱輻射的強度很大。鍋爐中有40～50％甚至更多的熱量由水冷壁所吸收。除少數小容量鍋爐外，現代的水管鍋爐均以水冷壁作為鍋爐中最主要的蒸發(fā)受熱面。</p><p><b>　　2.2水冷壁

19、分類</b></p><p>　　2.2.1光管式水冷壁</p><p>　　由一般的鍋爐鋼管組成。管子排列越密對爐墻保護效果越好。爐墻廣泛采用輕質耐火材料和保溫材料。這些材料可以砌成爐墻，也可敷設在水冷壁上成為敷管式爐墻以便于安裝。</p><p>　　圖2-1 光管式水冷壁</p><p>　　2.1.2膜式水冷壁</p

20、><p>　　膜式水冷壁有兩種形式，一種是用軋制成型的鰭片管焊成，另一種是在廣管之間焊扁鋼而形成。</p><p>　　主要優(yōu)點：① 膜式水冷壁將爐膛嚴密地包圍起來，充分地保護著爐墻，因而爐墻只需敷上保溫材料及密封涂料，而不用耐火材料，所以,簡化了爐墻結構，減輕了鍋爐總重量；②爐膛氣密性好，漏風少，減少了排煙熱損失，提高了鍋爐熱效率；③易于制成水冷壁的大組合件，因此，安裝快速方便</p&

21、gt;<p>　　圖 2-2 膜式水冷壁結構</p><p><b>　　2.2 材料</b></p><p>　　一般用碳素鋼。鍋爐壓力在14兆帕以上時也有部分用合金鋼的。管子外徑：自然循環(huán)鍋爐一般用51～83毫米；多次強制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐一般用22～60毫米。直流鍋爐的水冷壁不像自然循環(huán)鍋爐那樣一定是直立式的，也可以是水平圍繞或其他形式的。參數高

22、時，尤其在直流鍋爐中，為了在爐膛高熱負荷區(qū)防止傳熱惡化,常采用內螺紋管或在管內裝設擾流子。</p><p><b>　　2.3作用</b></p><p>　　(1)水冷壁是吸收燃料室火焰的高溫輻射熱，使進入水冷壁的水蒸發(fā)成飽和蒸汽。</p><p>　　(2)保護爐墻。水冷壁是四周敷設，隔開燃燒室與爐墻、防止爐墻被燒壞，同時防止爐墻結焦以及焦

23、渣對爐墻的危害。</p><p>　　(3)簡化爐墻結構，便于安裝。</p><p>　　2.4 鍋爐水冷壁高溫腐蝕原因</p><p>　　水冷壁高溫腐蝕的原因非常復雜?？傮w來說，與爐膛火焰溫度、燃煤的含硫量及煙氣與灰分顆粒的沖蝕等有關。有研究認為，影響水冷壁高溫腐蝕的最主要因素是水冷壁附近的煙氣成分和管壁溫度。參與高溫腐蝕的主要是燃燒中產生的SO2、SO3、H2

24、S、HCl、堿金屬鹽及釩鹽等，是多種化學物在各溫度下對管壁共同進行的復雜的動態(tài)腐蝕過程。要確定大型鍋爐爐內水冷壁是否發(fā)生了高溫腐蝕，可以通過壁厚檢查及運行時的壁面氣氛試驗來確定。</p><p>　　第三章 鍋爐水冷壁高溫腐蝕類型及機理</p><p>　　高溫腐蝕是一個復雜的物理化學過程，其通常發(fā)生在鍋爐水冷壁、過熱器及再熱器區(qū)域，以水冷壁區(qū)域最為常見。水冷壁區(qū)域的高溫腐蝕通常集中在燃燒

25、器附近。當水冷壁上有一定的結垢物，并且處在還原性氣氛中，管壁溫度相當高時，就會發(fā)生水冷壁管外腐蝕。在燃煤鍋爐中，主要有三種高溫腐蝕類型：硫酸鹽型、氯化物型及硫化物型，還有由還原性氣氛引起的高溫腐蝕。水冷壁高溫腐蝕通常是這幾種腐蝕類型復合作用的結果。</p><p>　　3.1影響鍋爐受熱面積灰的因素</p><p>　　受熱面溫度的影響，當受熱面溫度太低時，煙氣中的水蒸氣或硫酸蒸汽在受熱面

26、上發(fā)生凝結，將會使飛灰粘在受熱面上。煙氣流速的影響;如果煙氣流速過低，很容易發(fā)生受熱面堵灰，但流速過高，受熱面磨損嚴重。飛灰顆粒大小的影響：飛灰顆粒越小，則相對表面積越大，也就越容易被吸附到金屬表面上。氣流工況和管子排列方式的影響：當速度增加，錯列管束氣流擾動大，管子上的松散積灰易被吹走，錯列管子縱向節(jié)距越小，氣流擾動大，氣流沖刷作用越強，管子積灰也就越少，相反，順列管束中，除第一排管子外，均會發(fā)生嚴重積灰。</p>&l

27、t;p>　　3.2 硫化物型高溫腐蝕的機理</p><p>　　當水冷管壁附近氧量較低,并存在H,S 氣體時, 就會發(fā)生硫化物腐蝕。一般燃煤中夾雜了黃鐵礦石, 在燃燒過程中,黃鐵礦會隨灰粒和未燃盡的煤粉一起沖刷管壁,破壞其表面的保護膜并黏結在管壁上, 經火焰加熱分解:</p><p>　　FeS---FeS+S (3

28、-1)</p><p>　　此外,當管壁附近存在H:S和SO2時也可能生成[S]:</p><p>　　H2S+SO2—2H2O +3S (3-2)</p><p>　　在還原性氣氛中,由于缺氧,硫可單獨存在,當管壁溫度達N35o ℃時,硫與金屬鐵會發(fā)生反應:</p><p>　　Fe

29、+S+FeS (3-3)</p><p>　　所產生的硫化亞鐵會緩慢氧化: </p><p>　　3FeS+502--Fe3O4+3SO2 (3-4)</p><p>　　生成比較松散容易脫落的 Fe,O ,使管壁表面難以形成致密牢固的保護膜,

30、容易受到再次腐蝕。</p><p>　　3.3 硫酸鹽型高溫腐蝕的機理</p><p>　　水冷壁在正常情況下表面會形成一層由極細灰粒與鐵銹組成的保護膜。在火焰高溫作用下燃料灰渣中的鈉鹽和鉀鹽會分解生成金屬氧化物M,O (M代表 Na、K)并凝結在管壁上。如果周圍煙氣中含有 SO ,則會反應生成硫酸鹽M SO 并黏結在管壁表面成釉瓷狀渣膜,與管子表面的氧化鐵反應生成焦性硫酸鹽。隨著硫酸鹽層

31、增厚,熱阻增大,表面溫度升高,硫酸鹽分解放出SO ,所放出的SO 及煙氣中的 SO 會通過疏松的渣層向內擴散,發(fā)生如下反應: </p><p>　　3M2SO4+Fe2O3+3SO3—2M3Fe(SO4)3 (3-5)</p><p>　　隨著管壁表面的 Fe O 鐵銹層被破壞,而M Fe(SO ) 在高溫條件下就會熔化分解,進一步的氧化會使金屬耗損

32、。此時鐵的腐蝕為</p><p>　　MFe(SO4)3一Fe2O3+3SO2+3M2SO4 (3-6)</p><p>　　由此產生了循環(huán)效果的腐蝕。 </p><p>　　3.4氯化物型高溫腐蝕機理</p><p>　　這類腐蝕主要是由于HCl氣體對鍋爐水冷壁管的作用，根源在于燃煤中的NaCl等含氯

33、化合物。在爐膛的高溫環(huán)境下，熔點較低的NaCl很快蒸發(fā)形成NaCl蒸氣，并易于與H2O、SO2、SO3反應，生成Na2SO4及HCl氣體。在水冷壁上凝結的NaCl在繼續(xù)硫酸鹽化的同時還生產HCl使得沉積層中HCl濃度遠大于煙氣中的HCl濃度，使得Fe2O3氧化物保護膜被破壞，這種破壞在H2和CO等還原性氣體存在的環(huán)境下更嚴重。</p><p>　　第四章 鍋爐水冷壁高溫腐蝕的應對措施</p><

34、;p>　　由于水冷壁高溫腐蝕最主要的因素是其附近的煙氣成分及管壁溫度，一方面需要防止熱力系統的腐蝕，另一方面要設法抑制腐蝕物質的產生，防止腐蝕條件形成。例如，降低燃煤中的含硫量及設法抑制水冷壁壁面區(qū)域還原性氣氛的產生等，都對預防和降低水冷壁高溫腐蝕有一定的效果。</p><p>　　4.1選用含硫量低的燃煤，并嚴格控制煤粉的粒度</p><p>　　選用含硫量低的燃煤對于緩解水冷壁腐

35、蝕非常有效，但在我國的可行性較差。當煤粉顆粒較大時，容易造成未燃燒顆粒對水冷壁的沖刷及貼壁燃燒，使得水冷壁磨損，并在壁面附近形成還原性氣氛，從而引起高溫腐蝕。若嚴格控制煤粉粒度，可在一定程度上減緩高溫腐蝕的發(fā)生。</p><p><b>　　4.2控制供水品質</b></p><p>　　保障鍋爐有較好的供水品質可以有效避免管內結垢、減少熱阻，從而防止水冷壁管壁溫度過

36、高，以預防高溫腐蝕的發(fā)生。</p><p>　　4.3更換水冷壁管材質，采用滲鋁管防腐蝕技術</p><p>　　滲鋁管可以抗高溫腐蝕，還能抗高溫氧化及耐煙氣中飛灰的沖刷磨損。在很多電廠的使用實踐證明，滲鋁管確實能夠減緩高溫腐蝕，延長水冷壁管的安全運行壽命。國內外應用較多的是20號碳鋼滲鋁管。</p><p>　　4.4使用高溫噴涂防腐防磨技術，在表面涂防蝕防蝕合金

37、等物質</p><p>　　在水冷壁易發(fā)生腐蝕的區(qū)域噴刷防蝕涂料、噴涂防蝕耐磨合金，可有效預防水冷壁高溫腐蝕。國內早已廣泛采用的鐵鉻鋁合金絲及高鉻鎳合金絲的技術水平及成本都完全能滿足預防水冷壁高溫腐蝕的需要。</p><p>　　4.5改造鍋爐燃燒設備</p><p>　　這是普遍采用的一項措施，主要是通過改善鍋爐燃燒的空氣動力學工況，以使爐內煤盡快著火并完全燃燒，

38、以避免在水冷壁附近形成還原性氣氛及減少未燃顆粒直接沖刷水冷壁。在不堵管的前提下，盡量降低一次風壓并提高二次風壓可以做到這一點，目前比較成熟的技術有濃淡風燃燒技術、多切圓燃燒技術等。</p><p>　　4.6加強對操作人員的培養(yǎng)，提高安全運行意識</p><p>　　客觀因素如鍋爐長時間的超負荷運行所引發(fā)的高溫腐蝕等不受人為控制，而主觀因素則是人為造成的，并且可以控制的。通過加強對鍋爐操作

39、運行人員的職業(yè)技能及職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，可以有效提高他們對高溫腐蝕問題的認識，從而很好的避免由于操作不當等人為因素造成的高溫腐蝕，可以有效提高鍋爐運行的安全性及經濟性。</p><p>　　水冷壁高溫腐蝕是電廠鍋爐運行中普遍存在的一個問題，嚴重影響鍋爐的安全運行。要解決這個問題，必須認真分析鍋爐具體的腐蝕類型及原因機理等，采取主動預防措施，并不斷研究新技術，發(fā)展新材料，以適應生產發(fā)展需要。但無論采用哪種方法與技術，都

40、必須進行經濟技術可行性分析，以保障電廠鍋爐的安全經濟運行，推動電廠更好的發(fā)展。</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　意外的爆管使電廠投入了大量的人力、物力和維修費用，防患于未然才是最好的辦法。清楚了水冷壁管高溫腐蝕產生的原因，就可以采用有效的方法來防范，常用的方法有兩種，即非表面防護方法和表面防護方法。</p><p&g

41、t;　　非表面防護法有： 1.采用低氧燃燒技術；2.確保水質；3.合理配風； 4.避免出現受熱面壁溫局部過熱； 5.加添加劑； 6.控制合理的爐膛出口煙溫；7.對受熱面的設計布置合理，以避開高煙溫區(qū)和高壁溫區(qū)的出現； 8.對已腐蝕區(qū)加爐襯防護。 對受腐蝕的構件表面覆蓋耐腐蝕的隔離層，是最直接有效的防腐措施，屬于高溫腐蝕的表面防護方法，主要有： 1.涂刷法：涂刷的涂層塑性、

42、熱膨脹性等不能適應鍋爐內環(huán)境及脫硫裝置，使用中易產生脫層，不利于實際應用。 2.電鍍、熱滲鍍;鍍層的覆蓋性、結合度較好，但受工件尺寸限制，鍍件在現場拼焊中，鍍層也會出現薄弱環(huán)節(jié)，降低使用性能。 3.熱噴涂：適合現場操作，涂層材料選擇范圍寬，組合方式多，能提供多種性能涂層，對已有設備的未防護部分進行追加防護，對防護部分進行再次防護。</p><p><b>　　致 謝</b&g

43、t;</p><p>　　在論文完成之際，我要特別感謝我的指導老師李凡的熱情關懷和悉心指導。在我撰寫論文的過程中，李老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了李老師悉心細致的教誨和無私的幫助，特別是她廣博的學識、深厚的學術素養(yǎng)、嚴謹的治學精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。在論文的寫作過程中，也得到了許多

44、同學的寶貴建議，同時還得到許多在工作過程中許多同事的支持和幫助，在此一并致以誠摯的謝意。感謝所有關心、支持、幫助過我的良師益友。最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位專家表示衷心地感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]姚斌，曾漢才，焦慶豐．大型鍋爐水冷壁高溫腐蝕分析及改進措施．華中科技大學學報（自然科學版）

45、，2004；32（3）：20-22</p><p>　　[2]周松，陳本榮，等．火電廠鍋爐水冷壁管的防腐防磨治理．中國表面工程，2003；（1）：46-50。</p><p>　　[3]許傳凱，袁穎．大型燃煤電廠鍋爐運行現狀分析．中國電力，2003；36（1）：1-5</p><p>　　[4]陳琪．解決電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕問題的試驗研究．華北電力大學，北京：&l