火电厂集控运行专业论文

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1、毕业设计题目：300MW单元机组典型故障分析300MW单元机组典型故障分析摘 要本论文总结了300MW单元机组典型故障分析，主要从循环流化床锅炉和汽轮机两方面的故障开始介绍。在循环流化床锅炉这块主要讲了金属受热面的磨损和燃烧事故；而汽轮机这块讲了其真空下降、超速、水冲击、动静部分摩擦及大轴弯曲、叶片损坏与脱落。通过分析原因或相关因素、弄清事故机理、找出相关措施等来对上面所提到每一个故障进行分析。关键字 磨损 燃烧事故 超速 水冲击 真空下降目录第一部分 锅炉 （循环流化床锅炉）5第一章 循环流化床锅炉金属受热面的磨损分析6第一节 影响循环流化床锅炉受热面磨损的因素6第二节 循环流化床锅炉金属受

2、热面的磨损机理8第三节 循环流化床锅炉燃烧室内各部位受热面的磨损8第四节 循环流化床锅炉对流受热面的磨损8第二章 循环流化床锅炉燃烧事故分析10第一节 循环流化床燃烧熄火10第二节 循环流化床燃烧结渣10第三节 循环流化床锅炉其他区域结渣11第四节 循环流动床燃烧爆炸事故12第二部分 汽轮机（直接空冷、抽汽凝汽式汽轮机 ）13第一章汽轮机常见事故处理13第一节 汽轮机真空下降13第二节 汽轮机超速14第三节 汽轮机水冲击15第四节 汽轮机动静部分摩擦及大轴弯曲16第五节 汽轮机叶片损坏与脱落17参考文献19第一部分 锅炉 （循环流化床锅炉）第一章 循环流化床锅炉金属受热面的磨损分析本章主要总结

3、了循环流化床锅炉受热面磨损的因素、金属受热面的磨损机理、燃烧室内各部位受热面的磨损、对流受热面的磨损。那么什么是磨损呢？当两个物体接触并有相对运动时，由于力的作用或动量的转移，接触物体产生材料损耗的现象叫磨损。两种物质接触，由于电化学作用而产生材料的腐蚀称之为材料的腐蚀损耗。为了说明磨损和腐蚀的程度，工程上一般使用两个特征量来描述。（1） 磨损量。表示经过一段时间之后磨损的绝对变化。（2） 磨损率。表示磨损的速率，如锅炉水冷壁管的磨损、腐蚀速率为1mm/1000h。第一节 影响循环流化床锅炉受热面磨损的因素一、 影响循环流化床锅炉受热面磨损的关系式 E u npdp KC /2g (1-1)

4、式中 E磨损量 up烟气中固体粒子的速度 dp固体粒子直径 C烟气中固体粒子的浓度 K比例常数，表示物料和气体的磨损特性 运行时间； g重力加速度。1，粒子速度的影响从式 (1-1)中看出，磨损量与粒子速度的n次方呈正比。n 值的大小与固体粒子直径、速度有关。固体粒子速度大约以3次方的关系影响循环流化床锅炉金属受热面的磨损。与式 (1-1)中其他影响因素相比，粒子的速度是影响受热面磨损的决定性的、最重要的因素，循环流化床锅炉中各部分受热面的磨损原因多数是由于粒子速度太高。n值与床料粒子的直径有关。当 床料粒径50200m时，床料粒子直径越大，n值越小,n值在3.783.15之间变化。当床料粒子

5、速度在840 m/s 之间变化时，n值在3.04.3之间变化。也就是说固体粒子速度增加，n 值变大。不同的循环流化床锅炉炉型，流化速度是有区别的，因此不同的循环流化床锅炉炉型的防磨性能是不同的；同一台流化床锅炉不同部位的气流速度是不同的，那么不同部位的金属受热面的抗磨蚀性能性能是有区别的。锅炉的设计决定了流化床锅炉各部位的气流速度，从而决定了锅炉受热面金属的防磨性能。2.粒子浓度的影响由式(1-1)知，金属受热面的磨损量与粒子浓度呈正比。在燃烧室内，粒子浓度与飞灰循环倍率有关，循环倍率高，燃烧室内床料浓度高，粒子对燃烧受热面磨损严重。对流受热面的磨损与分离器布置的位置有关，与分离器分离效率有关

6、。如果分离器布置在燃烧室出口，后部对流受热面因粒子浓度小而磨损轻；如果分离器布置在对流受热面之间的某一个位置，如布置在水平烟道和尾部竖井烟道之间的换热室，则水平烟道内过热器受热面区的粒子浓度高，磨损较严重。这就要求过热器区的烟气流速取低一些。分离器的分离效率低，则布置在分离器之后的受热面区的粒子浓度高一些。为了受热面磨损，其其流速宜取低一些。当然，烟气流中的粒子浓度也燃煤中的灰分有关，灰分高，烟气流中的粒子浓度高，带来的磨损大。3.粒子直径的影响 从式（1-1）中知，受热面的磨损量与床料粒子直径成正比。随着床料粒径的增大，磨损量增加。但当床料粒径加大到某一临界值后，受热面的磨损量随着床料直径的

7、增加的变化十分缓慢，如图（1-1）所示。4.床料颗粒密度，灰的成分和床料形状对受热面磨损的影响一般来说，颗粒的密度越大，粒子撞击受热面的动量越大，磨损量越大。粒子形状带棱角的多，尽收受热面的磨损量大。灰渣化学成分中铝、硅含量高，对受热面磨损严重，钙的含量高，磨损交情。对一定的床料有一定的K 值。K值通过实验确定。图（1-1）冲蚀磨损时磨损量与颗粒直径的关系二、 床料温度对受热面磨损的影响床料温度一般比床温高100200，达到9001150。在这个范围内，床料粒子的硬度不会发生很大的变化。因此，床料粒子温度的变化不会对金属受热面的磨损带来很大的变化。但是，床料温度的变化将使金属受热面外表面温度变

8、化，从而对金属表面产生不同的氧化反应，生成不同的化学生成物。不同的化学生成物的硬度是不同，也就是说，其抗磨性能是不同的。管壁温度在130400之间，烟气中的过剩氧与金属壁发生氧化反应，生成a-Fe2O3的氧化膜。而Fe2O3氧化膜的年硬度比远管材的硬度要大得多（Fe2O3的硬度为11450MPa,管材的硬度为1400MPa）。在管壁温度大于300以后，氧与铁反应生成氧化膜有三层，第一层为a-Fe2O3，第二层为r -Fe2O3，第三层为Fe2O3。这些氧化膜的硬度都比原管材的硬度要大得多。受热面壁温对磨损的影响如下图（1-2）所示。当壁温为80时，由于氧化膜的生成，磨损速率开始急剧下降。当壁温

9、超过400 图（1-2）受热面温度对磨损的影响 之后，由于热应力的产生以及高温腐蚀的影响，磨损速率有所增加。三、床料硬度对金属受热面的磨损 床料由燃煤的成分组成。烧多灰分的煤、劣质煤、洗干形成的床料，其硬度和粒度均比较大，度受热面的磨损较严重。燃烧优质燃料形成的床料，其硬度和粒径均比较小，对受热面的磨损较轻。如图（13）所示，当床料硬度接 图（1-3）颗粒硬度对磨损的影响 近金属受热面硬度时，磨损率变化十分剧烈；当床料硬度比金属受热面硬度小许多或大许多时，磨损速率变化较小。20号锅炉钢管的硬度为1400Mpa。四、受热面材料硬度对磨损的影响受热面的磨损不仅与床料硬度Hp有关，而且与受热面本身的

10、硬度Hm于Hp之间的比值有关。当Hm|Hp在1附近，磨损较严重；当Hm|Hp远小于或远大于1时，磨损较轻。五、管束结构和布置间距对磨损的影响金属受热面对流管束有顺排和错排布置两种形式。一般来说，错排管束的磨损比顺排管束的严重。管束排列的结构参数横向节距S1 对管束的磨损性能有较大影响。横向节距S1增大，能降低管束下部第一、二排管的磨损；纵向节距S2的变化一般对管束的磨损影响不打。第二节 循环流化床锅炉金属受热面的磨损机理一、冲击磨损当气固两相流中固体粒子沿垂直方向冲击受热面的管子时，使管子表面出现塑性变形或产生显微裂纹。经过固体粒子的反复冲击，变形层脱落，导致严重磨损。固体粒子的反复冲击使管子

11、表面产生疲劳磨损破坏，导致爆管。二、切削磨损当气固两相流中固体粒子以一定的速度冲刷受热面时，特别是平行、高速冲刷时，对管子表面产生一种刨削作用，导致管壁磨损而爆管。三、接触疲劳磨损 当气固两相在流动过程中遇到金属受热面管子阻挡时，在管子背风面形成涡流，导致固体粒子涡流对管子背风面的磨损，叫接触疲劳磨损。 四、综合磨损当气固两相流中固体粒子以一定的角度反复冲刷管子受热面时，对受热面表面同时有冲击磨损、切削磨损、接触疲劳磨损，这种磨损叫综合磨损，如循环流化床锅炉燃烧室内耐火防磨材料与膜式壁的交界台阶处的管子磨损就属于综合磨损。第三节 循环流化床锅炉燃烧室内各部位受热面的磨损 循环流化床锅炉燃烧室内

12、各部位受热面的磨损包括以下几个方面：a. 燃烧室下部耐火防磨层与膜式壁交界处以上一段管壁的磨损。b.燃烧室上部膜式水冷壁的磨损。c. 燃烧室四角膜式水冷壁的磨损。d.门孔让管引起的磨损。e.燃烧室附加受热面的磨损。f.二次风布置不当引起的磨损。g.管壁上焊接引起的磨损。h.燃烧室内热电偶一起的磨损。i.燃烧室内埋管受热面的磨损。第四节 循环流化床锅炉对流受热面的磨损循环流化床锅炉对流受热面的磨损主要指过热器和省煤器金属受热面的磨损。一、 影响循环流化床锅炉对流受热面的磨损因素分析1.分离器的布置位置分离器的布置位置对对流受热面的磨损影响很大。循环流化床锅炉有两类，一类是分离器布置在燃烧室的出口

13、，对流受热面布置在气流中粉尘浓度较低的分离器之后；另一类是分离器布置在过热器受热面之后，省煤器之前，如中温下排气旋风分离器循环流化床锅炉，此时，过热器区眼气流中的粉尘浓度较高，而磨损与烟气中粉尘浓度成正比。2.分离器的分离效率 分离器分离效率越高，分离器后面区域中的粉尘浓度越低、粒度越小。而磨损是与粉尘浓度和粒度密切相关的：粉尘浓度大、粒度大，磨损严重；反之则磨损轻。3煤的成灰的特性 煤在燃烧过程中的成灰特性决定了循环流化床锅炉床料的特性粒度的大小、粉尘浓度大小和硬度数值。对流金属受热面的磨损是与粉尘浓度、粒度、硬度成正比的。4气流速度 气流速度是影响对流金属受热面磨损最重要的、决定性的因素。

14、气流速度高，磨损急剧加快；气流速度过低，发生受热面积灰。对流受热面区气流速度的正确选择，使之即不产生积灰，有不发生磨损，对循环流化床锅炉的安全、经济运行及其重要的。二、 高低温过热器的防磨措施1.烟气流速的正确选定。 对流金属受热面的磨损与气流速度的34次方成正比。因此，为了减轻磨损，正确选定气流速度是至关重要的。对布置在分离器前面的高低温过热器，气流速度一般取67m/s,烧灰分高的煤取低值，烧灰分低的煤取高值。对布置在分离器后面的高低温过热器,气流速度一般取810m/s, 同样，烧灰分低的煤取高值，烧灰分高的煤取低值。2.在高低温过热器前面第13排的过热器管的迎风面加防磨罩。3.为了消除烟气走廊的磨损作用，在过热器下部弯头加防磨罩。4.低温过热器的后部第13排管子的背风面由于气流的漩涡作用产生磨损。对此局部磨损采用防磨罩解决。二、省煤器的磨损因素及防磨措施1影响省煤器磨损的因素 包括气流的速度、分离器布置的位置、分离器的收集效率、煤的成灰特性和省煤器的形式。2.省煤器的防磨措施（1） 省煤器区气流速度的选择。省煤器金属受热面的磨损与气流速度的34次方成正比。对分离器的布置在省煤器前面的下排气旋风分离器循环流化床锅炉和分离器布置在省