自然循环锅炉汽包热应力的产生及预防
锅炉受热面爆管原因分析及防范措施

锅炉受热面爆管原因分析及防范措施随着工业化进程的不断加快,锅炉在工业生产中扮演着非常重要的角色。
锅炉是通过燃烧燃料产生热能,将水变为蒸汽,再通过高温高压蒸汽驱动汽轮机发电或者直接供热的热力设备。
在锅炉运行过程中,由于工作环境的复杂性,锅炉受热面爆管的问题一直存在,这不仅影响锅炉的正常运行,同时也对生产安全造成了潜在威胁。
一、锅炉受热面爆管原因分析1. 热应力过大锅炉受热面在长时间高温高压的工作状态下,热应力会在金属材料内部积累,超过金属的强度极限就会导致受热面爆管。
2. 腐蚀在运行中,受热面会受到腐蚀的影响,导致金属材料厚度逐渐减小,最终形成爆管。
过热区域的水泵不及时开启或关闭,导致受热面温度过高,造成受热面爆管。
4. 水垢受热面会被水垢覆盖,这会影响受热面传热效果,导致受热面温度升高,最终造成爆管。
5. 操作不当工作人员误操作或者忽视设备运行状态,导致受热面处于不正常的工作状态,增加了受热面爆管的风险。
二、锅炉受热面爆管的防范措施1. 定期检查与维护为了保证锅炉受热面的安全运行,必须要对其进行定期的检查与维护。
包括检查受热面的腐蚀情况,测定受热面的热应力情况,以及清除受热面的水垢等。
2. 控制水质控制水质是保证锅炉受热面安全运行的重要手段,通过合理的水质控制可以减少受热面的腐蚀程度,同时可以有效减少水垢的形成。
3. 温度与压力控制合理的控制过热状态的温度和压力,防止因为过热导致受热面爆管。
监测过热状态下的水泵工作情况,确保及时启停,调整工作状态。
4. 操作规程制定针对锅炉操作的相关规程,合理分工,严格执行,防止操作不当引发的事故。
5. 安全设备安装为锅炉受热面安装一些安全设备,如安全阀、超温器、低液位保护器等安全装置,以便在爆管发生时及时采取措施防范风险。
总结:锅炉受热面爆管是一个非常严重的问题,一旦发生可能导致灾难性的后果。
我们必须对锅炉受热面的原因加以分析,并且采取一系列有效的防范措施。
只有这样,才能保证工业生产的连续稳定运行,同时保障人员和设备的安全。
锅炉启动中热应力的控制

103由于锅炉在启动过程中各个部件以及管道的温度和热应力都要发生很大的变化。
热应力随着温差的变化使金属产生疲劳。
当热应力超过允许的极限值时,会使部件产生裂纹乃至造成的(如.水冷壁.汽包.过热器及省煤器)损坏。
为了保证金属的热应力不超过允许限值,就要使各部件在锅炉启动中受热要均匀。
本文通过对锅炉的汽包和受热面在启动中热力特性的分析,来说明锅炉启动中的操作要点和控制方法。
锅炉汽包的温差与热应力(一)锅炉上水工况机组冷态启动时,锅炉汽包上水之前,汽包温度接近于当时的环境温度。
一定温度的给水进入汽包后,内壁温度随之升高,因汽包壁较厚、温升较内壁温升慢,从而形成汽包内、外温生存在有一定的差值。
由于汽包内、外温差的存在,温度高的内壁受热,力图膨胀,温度低的外壁则阻止膨胀,因此,在汽包内壁产生压缩热应力,外壁产生拉伸热应力。
温差越大,产生的应力也越大,严重时会使汽包内表面产生塑性变形。
此外,管子与汽包的接口也会由于过大的热应力而受到损伤。
为此,我厂锅炉运行规程中规定,锅炉在大修、小修后启动过程中,上水温度应控制在50-70度左右,上水时间根据季节的变化夏季2-2.5h,冬季3-3.5h。
热态上水时,水温与汽包壁的温差不能大于40度。
另外,为安全起见,要求锅炉进常温水时,上水温度必须高于汽包材料性能所规定的脆性转变温度33度以上。
(二)锅炉升压工况一般自然循环锅炉在启动过程中,汽包壁温差是必须控制的重要安全环节之一。
在启动开始阶段,蒸发区内的自然循环系统尚没有完全建立系统内的汽水不能正常循环,点火初期升温速度较慢且投入的燃料不多就会造成受热不均使汽包内的水流动很慢或因升温快慢造成局部停滞,对汽包壁的放热率很小,故汽包下部金属温度升高不多。
汽包上部与饱各蒸汽接触,蒸汽对金属冷凝放热,此放热率比汽包下部大好几倍,故汽包上部金属温度较高,汽包上下产生了温差应力。
由于受与汽包连接的各种管子对变形的限制,这种温差应力将使汽包上部金属受压应力,汽包下部金属受拉应力,汽包趋向于拱背状变形。
锅炉受热面爆管原因分析及防范措施

锅炉受热面爆管原因分析及防范措施锅炉是工业生产中常用的设备,它主要用于将水加热蒸发,产生蒸汽供应给生产设备或者发电机。
而锅炉受热面爆管是一个常见的问题,如果出现爆管,不仅会造成设备损坏,还可能导致人员伤亡和环境污染。
我们有必要对锅炉受热面爆管的原因进行分析,并提出相应的防范措施,以确保设备的安全运行。
一、锅炉受热面爆管原因分析1. 腐蚀腐蚀是造成锅炉受热面爆管的主要原因之一。
锅炉在长期运行过程中,受到高温和高压的影响,其受热面容易发生腐蚀。
特别是水壁受热面,由于长时间受到水的冲刷和腐蚀,容易形成腐蚀坑并逐渐扩大,最终导致爆管。
2. 热应力受热面在长时间高温高压工作状态下,会产生热应力。
当锅炉频繁启停或者受热面温度变化较大时,受热面会因热应力而发生变形和裂纹,最终导致爆管。
3. 疏松受热面焊缝和管壁上的疏松部分,容易成为裂纹的发源地。
当锅炉在高温高压下运行时,这些疏松部分会逐渐扩大地变为裂纹,从而导致爆管。
4. 过热当锅炉运行过程中,燃烧不充分或者受热面积灰,造成部分受热面温度过高,超过了其设计温度,将会导致受热面局部过热,最终导致爆管。
5. 运行控制不当锅炉的运行控制不当也是容易导致受热面爆管的原因之一。
如超压、超温、超载等运行状态下,锅炉受热面容易发生问题,进而引发爆管。
1. 定期检查和维护为了防范锅炉受热面爆管的发生,首先要进行定期的检查和维护工作。
定期对受热面进行检查,发现问题要及时修补。
2. 加强腐蚀防护加强对受热面的腐蚀防护措施,选用耐腐蚀性能好的材料进行受热面的制造或者进行防腐蚀处理。
3. 强化焊接质量管理焊接是锅炉受热面的重要组成部分,焊接质量良好与否直接影响到受热面的安全运行。
要加强焊接质量管理,确保焊接部分无裂纹和疏松。
4. 控制运行状态要合理控制锅炉的运行状态,避免过热、超压、超温等情况的发生。
特别是在启停过程中,要避免频繁的启停,以减少热应力对受热面的影响。
5. 加强运行管理和监控加强对锅炉运行过程的管理和监控,及时发现问题并采取应对措施。
热电厂汽包锅炉启动过程中汽包热力的分析与保护

1 汽 包壁 上部 与 下部 的温 度差 异
在升 温 、 升压 过 程 中 , 汽 包 上 下壁 温差 表 现 在 汽 包壁 上 部 温 度 比 下部 温度 要 高 , 如 图 1所 示。 导 致 这种 现 象 的原 因 主要 是 :
均 温升 速 度 要在 1 . 5 。 C~2 . O 。 C / mi n 。只 有对 于充 分 掌 握 锅 炉 性
Fe b r ua r y 2 01 4
热 电厂 汽 包 锅 炉启 动 过 程 中汽 包 热 力 的分 析 与 保 护
王 晓 华
( 龙煤 集 团鹤 岗分 公 司 矸 石 热 电 厂 , 黑龙 江 鹤 岗 1 5 4 l 0 0 )
摘要 : 在锅 炉 启动 过程 中 , 汽包 壁产 生 的热 应 力 一 般 是 由汽 包 上 下 壁 温 差 和 内 外壁 温差 导致 的。 在启动时 , 若升温、 升压 太 快 , 汽 包壁 温 差就 可 能 过 大 , 从 而 导 致 热应 力增 大 , 热 应 力会 造成 汽包 寿 命 损 耗。最 大 的热 应力 通 常发 生在 汽 包 圆 筒 壁 上 。 本 研 究 主 要 阐 述
在压力接近额定值时汽包壁金属的机械应力接近设计值这时仍要限制升压速度同时要注意在锅炉启动前的进水和停炉的冷却过程中也要尤其重视汽包的热应力问题
第 5卷 第 2期
2 0 1 4年 2月
黑 龙 江科 学
HEI L ONGJ l AN G S C I E NC E
Vo 1 . 5 No . 2
各种 措 施 促 进 水 冷 壁 管 内 的 水循 环 , 加强汽包内水流动 , 以减 少 汽 包 的上 下 壁 温 差 。 之后 , 水循环逐渐正常 , 汽 包上 下壁 温差 逐
自然水循环常见问题及防止

图10-2 均匀受热垂直上升蒸发管 中两相流的流型和传热工况
(二)汽水两相流的沸腾传热恶化
1.沸腾传热恶化的现象及发生条件
(1)第一类沸腾传热恶化
➢ 现象:热负荷很高,在过冷沸 腾区,汽泡生成速度过快,管 中心为水,贴壁层为一圈水膜, 传热恶化,壁温飞升。
➢ 条件: q>qc
(2)第二类沸腾传热恶化
三、水冷壁
(一)水冷壁的作用(4个方面)
• 水吸热转变为蒸汽; • 降低烟温,防止结渣; • 保护炉墙; • 降低锅炉造价
水冷壁安装图
二、水冷壁的结构及类型 光管式(已基本不用) 销钉式(特殊结构中用,如卫燃带、
流化床密相区)
膜式(广泛应用)
膜式壁
光管式 销钉式
(三)水冷壁的布置
水冷壁的悬吊及热膨胀
(一)两相流动特性参数
1、流速参数
(1)质量流速 单位时间内流经单位流通截面的工质质量称为质量流速
(2)循环流速
w G
F
kg/(m2∙s)
循环回路中水在饱和温度下按上升管入口截面计算的水流
速度称为循环水速
w0
G
F
w
(3)折算流速
折算蒸汽流速:
w0
D
F
V F
折算水速:
w0Leabharlann GD FV F(4)混合物流速
箱;4—水冷壁
2.循环回路的运动压头
压差公式移项并整理得 ( xj ss )gh pxj pss
(1)运动压头:回路中工质流动的推动力
S yd ( xj ss )gh
稳定流动时: Sy d pxj pss
(2)有效压头:运动压头扣除上升系统的总阻力后的剩余压头
锅炉汽包的温差热应力分析和保护措施

20 0 8年 第 5期
《 州 电 力技 术 》 贵
( 第 17期 ) 总 0
锅 炉 汽包 的温 差 热 应 力 分析 和保 护 措 施
贵州电力职业技术学 院 摘 要 詹黔平 [5 4 7 5 11] 汽包是 电厂 锅炉 的重要设备 , 汽包在 锅炉运行时 的异常 情况 , 特别是 当机组在 冷态启 动上水 过程 、 启动期
2 1 温 差 和热应 力 分析 : .
升 压过 程 中汽包 壁热 应力 主要 由汽包 上 下壁温
差 和 内外壁 温差 造 成 的 。启 动 升压 快 , 包 壁 温差 汽 就大 , 热应 力增 大 , 大 的热应 力将 使 汽 包寿命 损耗 过 增 大 。启 动 过 慢 , 启 动 热 损 失 增 大 , 则 机组 发 电量
间、 停运过程等 工况下 , 包的内外壁 、 汽 上下壁 的温差将产生热应 力 , 当控制 不好 , 热应力过 大时 , 将使 汽包材料抗腐 蚀 能力下降 、 属蠕变加强 、 金 产生疲 劳破坏 , 至产生裂纹 , 甚 直接影响到 电厂 的安 全经济性 。本文就 电厂锅炉在启停 等 变工况运 行时热应 力产生的原因进行 了分析 , 介绍 了如何 保护汽包安全性 的措施 。 并
锅炉 上水 速 度是 用开 始上 水 到所 规定 的水 位时 间来 控制 。对 高压 以上 锅 炉 , 季 上水 2~3 ; 季 夏 h冬
壁 受压 应力 , 侧 和 上 壁 受拉 应 力 。其 中 上 下 壁 温 外
差 产生 的应 力如 图 1所 示 。如 温差 越 大 , 产 生 的 所 应力 也越 大 , 产 生 的 热 应 力 与 温差 成 正 比关 系 。 即
关键 词 汽包 热应 力 温差 措 施
火力发电厂锅炉汽包热应力分析及控制

1 2 汽 包内外壁 热应 力 .
4 09 8 1/ . 一M 型 高温 高 压单 汽包煤 粉炉 。 由北京 巴
布科 克 ・ 尔科 克 斯有 限公 司 制 造 , 别 于 19 威 分 92年 和 19 投 产 。其 中, 包 作为锅 炉 的核 心承 压部 9 3年 汽
锅 炉 上水 时 , 自除氧 器 的给 水进 入 汽包 后 . 来 先
金 属材 料线 膨胀 系数 ;
与汽包下壁接触, 使汽包水位以下壁温首先上升, 而
收 稿 日期 :06—0 —1 20 4 5
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20 年第 7 06 期
吕瑞 峰 火 力发 电 厂 锅 炉 汽 包热 应 力分 析 及 控 制
a EAt
式 中 :— — 金属 材 料线 膨胀 系数 ; a
1 汽 包热 应 力产 生 的主 要原 因分 析
E— — 金属 材料 弹性 模 数 ;
— —
锅炉 在 启 动 和 停 炉 过程 中 , 汽包 承 受 的 应 力主 要 有 机械 应 力和 热应 力 。机械 应 力与 汽包工 作 压力 成 正 比 , 过强 度 计 算 , 确 定 的 汽包 壁 厚 、 径 和 通 在 直
2 汽 包壁 温差 产 生 的机理
锅 炉 在启 停炉 过 程 中, 受工 质 传 热 的影响 , 包 汽 温度场 发 生变 化 , 应 的温 差 也 不 断 改 变 。 当 锅 炉 相
[ c十 c 一 0+( oO YP y, ccs) / ] l
式 中 Y , Y —— 汽 包的 实际 热 弯 曲和 自然热
素也是 内外壁 温 差 。 当介 质 对 汽包 内 壁 加热 时, 内
锅炉汽包热应力的产生与预防措施探讨

锅炉汽包热应力的产生与预防措施探讨作者:扈然杨尚斌来源:《中国科技博览》2014年第09期摘要:汽包是锅炉的重要组件,在使用中如果操作或管理不当会使其上下壁、内外壁产生过大的温差和热应力。
本文就锅炉汽包壁温度变化引起的热应力进行讨论,详细分析了汽包上下壁、内外壁温差的产生原因、温差引起的热应力的产生过程和热应力对汽包寿命的各种影响因素,提出了控制汽包壁温差的措施,以保证汽包安全运行。
关键词:锅炉汽包热应力温差中图分类号:TK221 引言汽包是锅炉的重要组件,在使用中如果操作或管理不当会使其上下壁、内外壁产生过大的温差和热应力。
其机械应力和热应力的综合应力在局部区域的峰值可能接近或超过汽包材料的屈服强度,汽包壁容易形成裂纹,扩展到一定程度时汽包将被破坏。
本文仅就因汽包壁温度变化引起的热应力进行讨论,分析汽包壁温差大的原因,并提出控制方法。
2 汽包热应力分析锅炉在启动和停炉过程中,汽包承受的应力主要有机械应力和热应力。
机械应力与汽包工作压力成正比,通过强度计算,在确定的汽包壁厚、直径和材质下,只要运行中不超压,机械应力的最大值是一定的。
而热应力在运行中要随着传热条件和温度场的不断变化而发生变化。
因汽包可自由膨胀,故略去纵向温差的影响。
2.1汽包壁温差产生的机理锅炉在启停炉过程中,受工质传热的影响,汽包温度场发生变化,相应的温差也不断改变。
当锅炉正常运行后,汽包各部分温度场趋于稳定,温差也逐渐减小。
2.1.1 锅炉上水时,汽包产生的温差锅炉上水时,来自除氧器的给水进入汽包后,先与汽包下壁接触,使汽包水位以下壁温首先上升,而上部未能与给水接触换热,壁温上升较慢,造成汽包下部壁温高于上部壁温,产生上下壁温差。
同时,一定温度的给水进入汽包后,内壁温度随之升高,因汽包壁较厚,外部与环境接触,外表面温升速度较内壁温升慢,从而形成了内外壁温差。
2.1.2锅炉升压过程中汽包产生的温差锅炉点火后,升压初期投入炉内的燃料量很少,火焰在炉内的充满程度差,水冷壁受热不均,工质吸热量少,且在压力低时,工质的汽化潜热大,这时产生的蒸汽量很少,蒸发区内的自然循环尚不正常,汽包内的水流动缓慢或局部停滞,对汽包下壁的放热系数很小,所以汽包下壁温升小。
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自然循环锅炉汽包热应力的产生及预防
李 国锋 ( 邓州市大唐邓州生物质能热 电有 限责任公 司 河南
邓州 4 4 5 ) 7 1 0
【 要】 摘 长期以来, 自然循环锅炉汽 包 温差 引起的热应力一直是影响锅炉设备寿命 的重要 因素。 壁 针对该 问题 . 本文对 自然循环锅 炉汽包 壁温差产生的原因以及 温差 引起的热应力的产生过程和热应力对汽 包寿命的影响进行 了分析 , 出了合理的控制及预防措施 . 提 避免 了因汽 包 壁温差 引起的热应力对汽包的损害 , 对延长汽包寿命有十分积极 的作 用和意义。 【 关键词】 然循 环锅 炉; 自 汽包; 热应力; 壁温差
( 图所示 )在使用过程中如果操作或管理不当 , 如 。 会使其上下壁 、 内外 壁产生过大的温差引起热应力 其热应力在局部区域 的峰值可能接近 或超过汽包材料 的屈服强度 . 间长 了. 时 汽包与管 道 的连接部位焊 点 易开裂 , 严重时汽包壁产生裂纹 , 扩展到一定程度汽包被损坏。
0弓言 .l 因 分析 如 下 : () a 在启 动过程 中, 汽包壁是从 工质吸热 , 温度逐渐 升高 启动初 鹤壁万和发电有 限责任公司两台 2 0 W 机组投产 以来 .在启停 0M 锅炉水循环 尚未建立汽包 中的水处于不流动状态 . 对汽包壁 的对 过程 中多次发生汽包上下壁温差大 样 机组在 2 0 年 l 月 的冷态 期 . 1 07 2
启动过程中上下壁温 差最大 8 ℃. O 严重影 响了锅炉的安全运行 和使 用 寿命 。汽包是 自然循环锅炉 的主要部件 , 在锅炉的所有 部件中汽包 金 属壁最厚 、 重量最大 , 结构复杂制造安装最 困难。汽包是 工质加热 、 蒸 发、 过热j个过程的连接枢纽 , 连接给水管 、 降管 、 管道、 下 汽水 引出管 流换热 系数很小 , 即加热很缓慢 。 汽包 上. 与饱和蒸汽接触 . 压力升 部 在 高的过程 中, 贴壁 的部分蒸汽将会凝结 . 对汽包壁属凝结放热 . 其对流 放热系数要 比下部的水高出好 多倍 在压 力上升时汽包的上壁能较快 的接近对应压力下的饱和温度 . 而下壁则升温很慢 这样 就形成 了汽 包上壁温度高 , 下壁温度低的状况 。锅炉升压速度越快 , 、 上 下壁 温差 越大。 ( 锅炉启动初期 , b ) 水循环微弱 , 汽包内水 流缓慢 , 在炉膛受热较弱 的局部甚至出现循环停滞 区 . 水温明显偏低 . 使 而蒸汽在汽包 内的蒸 汽空间传 热相对较均匀 . 使汽包上下壁温差进一步增大 ( 在升压过程 中 , c ) 汽包上部饱和蒸汽温度 与压力是单一关 系 . 压 力上升时 . 温度跟着上升。 汽空 间的蒸汽只能过热不会 欠焓 蒸 下部水 温的上升需要靠介质流动传热 . 温上升缓慢 水 升压速度越快 . 汽包上 下部介质温差越大 为了控制汽包上下 壁温差不超限 . 一般采 取如下一些措施 : 按锅 炉升压曲线严格控制升压速度 加热速度应控制 汽包下壁温度上升速 度 05 i / i。 .~  ̄ m n汽包饱 和温度上升速度不 应超过 1 ℃/ i 汽包 自燃 C . mn 5 循环锅炉可采用锅炉底部蒸 汽推动投入 . 利用蒸 汽加热炉水 . 匀投 均 入燃烧 器 . 自燃循环锅炉还可以采用水冷壁下联箱适 当放水等 1 在停炉冷却过程 中汽包产生的壁温差 . 3 在停炉降压冷却过 程中 . 也有很多 因素使 汽包上部壁温 高、 下部 壁温低 。 ( 锅炉停炉过程 中. a ) 蒸汽压力逐渐降低 , 温度逐渐 下降 , 汽包壁是 靠 内部工质的冷却而逐渐降温的。 压力下降时 , 和温度也降低 , 饱 与汽 包上壁接触的是饱和蒸汽 . 受汽包壁的加热 . 成一层 为过热的蒸汽 . 形 其对流换热系数小 . 即对汽包壁的冷却效果很差 , 汽包壁温下降缓 慢 与汽包下壁接触 的是饱 和水 . 在压力下 降时 . 因饱和温度下 降而 自行 汽化一部分蒸汽 . 使水很 块达到新的压力下 的饱和温度 . 其对 流换热 系数高 , 冷却效果好 , 汽包下壁能很快接近新 的饱 和温度。这样 , 和启 动过程相同 . 出现 汽包上壁温度高于下壁的现象 压力越低降压速度 越快 . 这种温差越 明显 () b在停炉过程中没控制好 汽包水位 . 频繁地向汽包 补人温度较低 的水 . 使上下壁温差进一步增大 ( 在“ c ) 四管 ” 泄漏 的事故处理 中, 由于降压速度快 . 同时又不断地 大量补水维持汽包水位 . 造成上下壁温差严 重超标 。 在规程 中. 为使炉 内的水蒸气排走 , 规定爆管时不关烟道挡板 ( 或引风机挡板 ) 运行人 . 员没有把好尺度 . 至让挡板一直开着 . 甚 使炉内温度迅速下降 . 以至汽 包壁温差进一步加大 锅炉停炉过程中汽包 , 、 上 下壁温差的控制标准 为不大于 5  ̄ 为 0C, 使上 、 下壁温差不超 限. 一般采取如下措施 : 严格按照降压曲线控制降 压速度 . 采用滑参 数停炉
鹤壁 万和 电有 限责任公 司 # 机组 系哈尔滨 锅炉 厂制造 .型 号 2 H 一 7/37 P 0 超高压一 次 中间再热 、 G 6 01.一 M1 , 单炉膛 、 衡通风 自然 循 平 环汽包锅炉 。 汽包主要参数 :
项 目 长度 内径 壁 厚
设计数据
2 O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
备 注
全长 . 包括封头
材质
直 线长 度
正 常水位线在 中心线下 J
m m
J
10 5
J
1汽包壁温差的产生及 采取 的措施 .
锅炉在启动和停炉过程 中. 汽包壁 内的温度场和传热条件不断变 化。当温度 变化时, 汽包筒体存 在着 3种温差 : 内外 壁温差 ( 沿壁厚方 向存在温度 梯度 )上下 壁温差 ( 、 圆周方 向的温度不均 匀) 纵 向温差 、 ( 长度方 向的温度不均匀) 。因为汽包可 自由膨胀 , 故略去纵 向温差的 影 响 因现场汽包设备只有 上下壁温测点 . 故下文只分析上下壁温差 产生 的原 因