水冷壁管总结
垃圾焚烧炉与余热锅炉运营知识汇总
1、 锅炉水压试验方式种类及特点
锅炉水压试验有二种方式。即锅炉工作压力水压试验和锅炉超压水压试验。
(1)锅炉工作压力水压试验,是在锅炉大修后或部分受热修复后进行,检验受热面焊口、联接法兰、阀门等泄漏情况。
(2)锅炉超压水压试验,超压水压试验其压力为锅炉工作压力1.5倍试验。这项试验是在所安装锅炉未保温前进行。锅炉恢复性大修大面积更换热面及锅炉经过技术改造亦需进行锅炉超压水压试验。
2、 锅炉水压试验的目的
锅炉工作压力试验目的是检验省煤器管、过热器管、水冷壁管、集箱、管道法兰及阀门的严密性,当锅炉升压至工作压力,停止升压后,锅炉压力下降不得大于3bar/min为合格。锅炉越压水压试验目的是:检验锅炉各水压部件的强度和严密性。锅炉压力升至工作压力时,应将水位计出系,然后再继升压,当压力升至允许压力时,应保持压力,停止升压。检查所有承压部件金属表面焊口无裂纹、无水滴、出汗、无残余变形等现象。
3、 锅炉水压试验升压速度和去压速度的规定
按部颁规定:锅炉水压试验升压速度为3bar/min,去压为5bar/min,防止升压过快,引起压力冲击,损坏支吊架及设备,和失控超压事件发生。
4、 锅炉水压试验对进水水质水温的规定
(1)锅炉水压试验水质为除过氧的除盐水或凝结水。
(2)锅炉水压试验水温为50℃—60℃为宜。如果水温过高,当锅炉升压至试验压力停止升压时,难以判别水压试验效果,因水温在炉内散热冷却收缩,使压力下降过快所致。
5、 锅炉投运前进行烘炉的目的
烘炉目的是使炉墙中所含水分,在锅炉投运前烤干,以免在锅炉投运时,炉墙内水分受热蒸发产生压力,造成炉墙胀裂或塌落。检修后的锅炉或炉墙经过修补时,亦应进行烘炉处理。
6、 锅炉烘炉方法种类
锅炉烘炉方法有三种:燃料烘炉、热风烘炉、蒸汽烘炉,最为普遍烘炉方式是采用燃料烘炉,烘炉前在炉排上及冷灰斗点燃木柴或焦碳,利用自然通风维持微火燃烧,逐步提高炉膛出口烟气温度,在时间内严格控制炉膛出口烟温升温率,轻型炉墙不超过140℃;时间为100至150小时;重型炉墙不超过220℃;时间为600至800小时,如本厂焚烧炉为重型炉墙;余热炉为轻型炉墙,在烘炉时应以重型炉墙为准。
7、 判别烘炉效果的方法
为判别烘炉效果,一般在炉膛火焰中心上部,对炉墙占孔取样分析炉墙干燥程度,炉墙含水率应小于3%为合格,否则应继续烘炉,直至合格为止。
8、 锅炉冲管的目的
锅炉冲管的目的就是利用锅炉自生蒸汽冲除过热器、蒸汽管道内的铁锈、焊渣、铁屑、灰垢及油垢等杂物,否则向汽轮机供汽时将会产生下列危害:
(1)高速汽流携带杂物撞击汽机叶片,形成大量麻点,严重时引起叶片断裂造成重大事故。
(2)如杂物残渣留在过热器管内,将使过热器蛇形管通流面积减少甚至堵塞,造成过热器过热爆管。
(3)管内残留物中的硅酸盐杂质,会严重影响蒸汽品质。
9、 锅炉冲管方式及达到要求
锅炉在烘、煮炉结速清洗后,冲管前锅炉应具备正式启动条件。所以锅炉冲管也是锅炉本身第一次整套启动过程,它起到考验设备、检查设备、初步掌握设备运行特性的作用,为设备顺利试运行奠定基础。
(1)主蒸汽系统冲管流程:锅炉汽包→低温过热器→高温过热器→主汽门→蒸汽管道→汽机自动主汽前接临时管道排出。
(2)冲管蒸汽参数一般是:主蒸汽温度低于额定温度30℃~50℃,主蒸汽压力为额定压力的30%—60%,蒸汽流量为额定流量的三分之一。 (3)每次冲管时间约持续15分钟左右,两次冲管间隔时间应根据壁温能降到100℃所需时间来确定,目的是管道内壁所粘杂物经管道热胀冷缩而脱落。
(4)为判别冲管效果,在临冲门出口处装设靶级,靶板每平方厘米面积上1-3mm痕坑压在0.7以下,且不大于3mm痕坑则为合格。
10、 角管式余热锅炉与其他电站锅炉的区别
角管式余热锅炉把整个汽水循环系统设置成单一循环回路,高低温过热器组件搁置在水冷壁管及分流管之间。炉膛形成长方立体,其中设二排水冷壁管束,分成三个烟气通道,集箱各二侧有三根大直径管与水冷壁上下集箱连接,作为整个锅炉支柱,承受整个炉体及保温和挂砖的重量。 其他电站锅炉均设有钢制立柱或水泥立柱和钢架连接一体承担整个炉体重量。角管式锅炉是靠自身管道连接一体来承受自身重量,这样可以大量节省钢材,降低锅炉造价。
11、 角管式锅炉整体受热后膨胀方向
已知角管式锅炉是一个整体,由六根大直径管支撑点与基础支座点固定,并在支撑点与支座之间设有限位滑动垫,锅炉整体膨胀是向上,同时向左、向右、向前、向后膨胀,省煤器膨胀与锅炉膨胀一样。由于承受温度差异,膨胀数值要比锅炉整体膨胀要小。
12、 焚烧炉与余热炉及省煤器的连接方式?
焚烧炉支座点是在6m层基础支座上,所以它只能整体向上膨胀,焚烧炉与余热炉之间采用插入式膨胀器(伸缩节)封闭物为黄沙简称沙封。凡是
二者成水平型接口的都可采用插入式膨胀器,封闭物采用水或黄沙,一般水封设置在燃烧室下部,避免溢水影响燃烧,燃烧室上部只能采用沙封。
锅炉出口烟道与省煤器入口烟道的连接,仍采用插入式膨胀器。因它是直角方形接口,即不能用黄沙封闭也不能采用水封,为防止漏风,在插入式膨胀器外周用软质耐高材料将其封闭。
13、 循环倍率定义
为了保证可靠的锅炉水循环,使锅炉蒸发受热面的管壁能得到足够冷却。因此对自然循环锅炉,进入下降管的水量总是比上升管(对流蒸发受热面)中所产生蒸汽量大得多。通过水循环路线的水量G水与其蒸汽产量D汽的比值,称为循环倍率K。K值应大于3属设计值,本厂水循环倍率比设计值高得多,主要是蒸发量低,而水冷壁管水容积大之故。
14、 蒸发设备定义及组成部分
蒸发设备是使锅炉里面的水吸收炉膛高温热量后转变为饱和蒸汽的受压容器,组成蒸发设备的自然循环锅炉主要部件有:汽包、水冷壁、下降管、上升管、集箱及导汽管。
15、 水冷壁定义及作用
锅炉燃烧室出口高温烟气通道四周布置水冷壁管,主要吸收炉子燃烧后高温烟气热的蒸发受热面称为水冷壁。
水冷壁的作用有:
(1)直接吸收燃料燃烧时所放出热量,使水得到回热蒸发为饱和蒸汽。
(2)由于水冷壁管覆盖着炉墙,可保护炉墙免受高温烟气所烧坏。
16、 第一烟道炉前及两侧水冷壁受热面要敷设耐高温挂砖的原因
余热炉汽水循环为单一回路,蒸发受热面积又大于同类常规锅炉,避免焚烧炉出口900℃—1100℃高温烟气进入第一烟道被蒸发受热面大量吸收,使后部二、三烟道烟气温度大幅度降低造成热偏差,同时也必须保证进入过热器烟气温度达到设计要求600℃左右,所以在第一烟道蒸发受热面炉前及二侧敷设耐高温挂砖,以减少第一烟道蒸发受热面吸热量。
17、 在第三烟道入口敷设上、下拆流蒸发受热面的作用
烟气气流在转弯时,内侧烟气流速大于外侧烟气流速,为防止烟气在转弯时产生涡流和冲刷,所以在第一烟道烟气进入第二烟道前,烟气外侧由水冷壁管形成拆烟角,防止烟气冲刷涡流产生,在第二烟道烟气进入第三烟道时,敷设上、下折流受热面,使烟气分布均匀进入第三烟道,使过热器管均匀受热,避免烟气冲刷涡流过热器受热不均而损坏过热器。
18、 过热器采用卧式与烟气逆向布置的原因
过热器布置方式是由烟道部位及烟道面积和导管连接来决定的,卧式布置过热器优点是在锅炉水压试验和启动时,能保证管内积水通过疏水管道将排尽。
过热器汽流与烟气流向成逆向布置,由热交换特性决定的,温差越大,传热效果越高,在有效烟道容积内布置二级过热器,以达到在额定压力饱和温度249℃过热到400℃,来满足汽机进汽温度要求。
19、 锅炉汽包的作用
汽包是自然循环循环锅炉的关键部件,它的作用是保证水循环的安全和输出合格蒸汽品质,储存一定的水量,增加蒸发设备的水容积,确保水循环的安全。
20、 锅炉汽包上设备附件种类
汽包内装有汽水分离装置,可有效地进行汽水分离,给水加热装置,提高给水温度,调节省煤出口烟气温度,加药、排污装置进行炉内水处理,汽包连接上升管、下降管保证汽水循环连续性。
汽包上还装测量表计及安全附件:如压力表、水位计、安全阀等。
21、 过热器的作用
过热器的作用是提高蒸汽过热温度,从而提高发电厂的热效率,不管蒸汽参数如何,其排入冷凝器排汽参数基本是一致的,如果新蒸汽的温度越高,在一定的排汽热损失下,被用来作功净热量就越多。故电厂循环热效率就越高,同时减少汽轮机最后几级叶片的蒸汽湿度,以免叶片被侵蚀。
22、 过热器布置的形式
过热器的布置,根据传热方式的不同,可分为对流过热器、辐射过热器和半辐射过热器,本厂属对流过热器。
对流过热器它依靠对流和管间烟气传热,对流过热器布置方式不同,有垂直和水平方式两种。
23、 省煤器定义
利用锅炉排烟中的余热来加热给水的热交换器称为省煤器,使用省煤器后,可降低排烟温度,提高锅炉效率。
24、 省煤器类型
省煤器按给水被加热的程度不同,可分为:非沸腾式和沸腾式二种。
(1)非沸腾式省煤器,当给水进过省煤器后,最终水温达到比饱和蒸汽温度低20℃—30℃。本厂省煤器属非沸腾式省煤器。
(2)沸腾式省煤器,当给水经过省煤器后,最终给水温度不仅可达到饱和温度,且有部分给水蒸发为蒸汽,其蒸汽量可达到给水量的10%至15%。
25、 省煤器的作用
省煤器是节省燃料提高炉效的设备,当焚烧炉出口900~1000℃高温烟气经过蒸发管束和过热器热量吸收后,其烟气温度还有350℃左右,为回收这部分热量,就得借助省煤器来实现。130℃的给水进入省煤器热交换后,使水温升到额定压力饱和温度低30℃~50℃进入汽包,既降低温差过大热应力,又使烟气温度降至设计值200℃左右。
26、 空气预热器的型及作用
目前电站锅炉空气预热器型式有二种:管式和回转式。布置在后部烟道,为使空气温度达到设计要求,有的管式预热器分高低温二级布置。管式预热器优点是漏风小,缺点是体积庞大,回转式预热器体积小密封要求高,缺点漏风大。
本厂空气预热器属于管式,它因烟气中为酸性,在低温140℃易结露,对金属管壁腐蚀性强,所以空气预热器另设布置在一次风机出口风道间,加热源采用锅炉饱和蒸汽,预热源来至汽机抽汽。为提高热交换效果,在预热器管外壁敷设大量换热片,使预热器出口空气温度达220℃设计要求。
对垃圾燃烧而言,空气温度越高,对垃圾燃料干燥、着火燃烧越有利,但受高铬铁炉排≯250℃膨胀及强度的限制一次风温度设定为220℃。
27、 锅炉水循环方式
锅炉水循环方式有二种:自然循环;强制循环。
自然循环的过程是靠汽水比重差来实现的,也就是在一个闭合系统内工质在循环回路内工作。这闭合系统由汽包、下降管、下集箱、水冷壁管、上集箱、导管连接汽包。给水经省煤器进入汽包,汽包下部为水,上部为汽。下降管接于汽包底部,另一端接至下集箱,水从汽包经下降管进入下集箱。由下集箱引出水冷壁管组成余热室,焚烧炉产生高温烟气进余热室,热量大部分被水冷壁管吸收,使管内水产生汽水混合物,由于水比重大于汽水混合物比重,汽水混合物上升至上集箱,经导管返回汽包进行汽水分离。水仍回至汽包下部再次循环,汽被汽包输出至过热器再加热变成过热蒸汽经导管(主汽管)送向汽轮机作功。这种使水变成蒸汽的循环方式称为自然循环锅炉。
28、 负压燃烧锅炉定义
燃烧室与余热室及烟道内的压力低于外界大气压力而进行燃烧的锅炉称为负压燃烧锅炉。它是利用引风机抽吸力来克服燃烧室、余热室、烟道各部分的阻力。它在任何运行工况下其燃烧室上部保持基本负压不变。本厂锅炉炉膛负压设定为-6mm水柱,现放至-10mm水柱,由于它具有受热面密封简单,在正常运行工况下火焰及炉烟不会窜出炉外,但由于负压燃烧,易使炉外空气从炉墙不严密漏入影响锅炉安全及经济性。
29、 锅炉启动点火前必须对炉膛进行通风的目的
炉膛通风目的是排出炉膛及烟道内可能存在的可燃气体和可燃物质。如炉内存在可燃物质,并从中析出可燃气体时,当达到一定浓度和温度时,就会产生爆炸而损坏设备。
30、 锅炉启动时汽包水位以玻璃水位计水位为准的原因
这是因为汽包就地水位计汽水管直接与汽包连通,它不需要媒介和传递,直观而可靠地指示汽包水位。在锅炉正常运行时,其他传递式水位计必须与汽包就地水位计定时核对无误后,方可进行监视。
31、 锅炉运行时要保持汽包水位在正常范围内的原因
运行中汽包水位过高,会影响汽水分离效果,使饱和蒸汽含盐量增多,容易在过热器结垢,使过热器通流面积减少,阻力增大,管壁超温而过热爆管。
汽包水位过低时,会影响水循环,严重缺水时,如处理不当会引起炉管爆破,酿成事故。所以在运行中一定要保持汽包水位在正常范围内。
32、 定期冲洗汽包水位计的原因及冲洗方法
冲洗水位计是清洁水位计玻璃管内壁结垢和防止汽水连通管堵煞,造成假水位而被误判。冲洗水位操作步骤如下:
(1) 关闭汽水侧二次门,开启放水门。
(2) 微开水侧二次门,进行水侧管路玻璃管冲洗。
(3) 关闭水侧二次门,微开汽侧二次门,进行汽侧管路及玻璃管冲洗。
(4) 关闭放水门,开启水位计汽水二次门,水位恢复正常。
33、 锅炉启动时要监视省煤出口温度的原因
锅炉点火初期,一般省煤器是间断进水,其管内水温随烟气温度升高而发生变化,特别是靠近出口段,容易产生汽化。进水时,水温下降,这样使省煤器管产生交变应力,影响管质及焊口强度而产生裂纹而损坏,在允许情况下,尽可能保持连续进水。
34、 水击的定义及危害和防止方式
在压力管路中,由于某种外界原因,如阀门突然开启或关闭或水泵突然启动或停止,使液体流动速度的突然变化,引起管道中的液体压力反复急剧变化,这种现象称为水击或水锤。(也称为压力冲击)
当发生水击时,管道中的压力升高可以超过管道中正常压力的几十倍或更高,致使管壁产生很大冲击应力和管道及设备强力振动。严重时还会造成管道附件及设备损坏。
为了方止水击的发生,在管道升压过程中,采取阀门启闭时间控制,限制压力突然变化幅度。如汽水管道投入运行彻底疏水和充分暖管等措施。
35、 锅炉烟道防爆门数量及装备位置和作用
锅炉烟道防爆门有二只,装在省煤器进口烟道上部。
当炉膛内可燃气体聚积发生爆炸或炉膛压力大于300毫米水柱时,防爆门自动打开,将烟气下接排入大气,以防锅炉设备及烟道损坏。
36、 省煤器下输灰机外壳温度突然升高的原因
省煤器下输灰机在正常运行时,其外壳温度略大于常温。如果发现外壳突然升高,说明烟气有短路现象,主要是省煤器灰斗下部锁气器处在打开位置,失去锁气作用,引起省煤器与过热器灰斗烟气短路,使输灰机外壳温度升高,如输灰机下灰管锁气器失效,也会使过热器与炉膛烟气短路,使高温烟气传热于输灰机,也会引起输灰机外壳温度逐渐升高。
37、 锅炉增加风量汽温会升高的原因
(1)要使燃料很好燃烧,必须要有足够的空气量与燃料很好的混合,产生很高热量的烟气。增大风量就是增大烟气量。使过热器区域烟气流速增大而引起过热汽温升高。
(2)风量增大,带走燃烧室大量的热量,使燃烧室温度降低,使对流蒸发管受热减弱,但在对流过热器放热加剧,而使过热蒸汽温度升高。 38、 燃料燃烧应具备的条件
燃料中可燃物与空气中的氧发生强烈的化学反应,这种现象称为燃烧。燃料的燃烧必须具备下述几个条件:
(1)燃料中含有碳、氢、硫等可燃物质,必须供给足够的空气量使它们进行化学反应,才能达到完全燃烧。
(2)需要有一定着火温度。燃料进入炉膛必须加热到着火点,才能与氧气发生强烈反应,温度越高,燃烧过程越短。
(3)空气与燃料应有良好的混合。燃料与空气接触面积越大,燃烧则越好。
(4)具有足够燃烧时间,才能使燃料达到完全燃烧目的。
39、 燃料在燃烧过程中的阶段
自燃料进入炉膛开始,至燃料烧尽为止,其中分为三个阶段:
第一阶段:为燃料预热阶段。(包括可燃气体析出)
第二阶段:燃料着火和燃烧阶段。
第三阶段:燃料气化结束,固体剩余物燃尽阶段。
40、 理论空气量定义及计算方法
理论需要空气量就是每一公斤燃料达到完全燃烧所需要的空气量,在没有确切燃料元素分析资料时,可以根据燃料热值来进行估算:理论空气量V0 标准米3/公斤
式中:QP H为燃料低位发热量。
41、 过剩空气系数定义及它对燃烧关系
实际空气量与理论空气量之比,称为过剩空气系数以α表示。
一般控制α系数在1.2左右。
过剩空气系数α系数大小与燃料品质、燃烧方式和燃烧设备的运行情况有密切关系。为满足燃烧需要,对于不同的燃烧室和不同的燃料采用不同的α值。
过剩空气系数α值过大或过小对燃烧都不利,风量过小使锅炉产生不完全燃烧,产生CO和碳粒,使锅炉效率降低;风量过大,不但使炉膛温度降低,着火延迟,风机电耗和排烟损失增加。
42、 垃圾堆积后会自燃着火燃烧的原因
因为垃圾堆积,如果长时间不进行翻动,在常温下垃圾内部少量空气情况下,依靠自身不断发生化学反应,使堆积垃圾内部温度不断升高,当温度升至垃圾着火温度时,垃圾开始自燃,随着垃圾表面与空气接触,使垃圾
开始着火、燃烧。所以垃圾堆积后定时进行翻动,可避免上述情况发生。
43、 如何判别焚烧炉燃烧效果?
可以通过以下三种方法来判断焚烧炉垃圾燃烧效果。
(1)观察火焰末段烟气黑度,黑度越浓,效果越差;
(2)垃圾在炉内高温及过量空气充分燃烧后,灰渣量越少越好,灰渣的颜色越黄越好,否则反之;
(3)垃圾焚烧后,烟气中不应有一氧化碳产生(CO),如果产生一氧化碳(CO),说明垃圾焚烧过程中,空气量不足,使燃烧不完全,其焚烧效果就越差。
44、 叙述垃圾干燥过程
垃圾干燥是利用热能,使垃圾中水分蒸发汽化,排出过程,按热量传递方式可分为:传导干燥、对流干燥和辐射干燥过程进行。
45、 垃圾含水量过大,对炉膛燃烧的影响
垃圾含水量过大,使干燥时间延长,炉膛温度降低,垃圾着火燃烧困难,遇有这种状况,必须增加辅助燃料,投入燃油燃烧器,以提高炉膛温度,改善垃圾着火燃烧条件,使锅炉正常运行。
46、 叙述垃圾燃烧过程
垃圾燃烧过程比较复杂,根据不同可燃物质和种类,大致有以下三种不同燃烧方式:
(1)蒸发燃烧即垃圾干燥受热后,油脂或腊质化成液体,随后气化与空气混合燃烧。
(2)分解燃烧即垃圾受热后而分解,轻质可燃气体挥发,挥发气体与空气混合燃烧。
(3)留下的固定碳和非燃物,固定碳与空气混合,固定碳表面开始燃烧,当固定碳粒膨胀、碎裂,再与空气混合继续燃烧,直至燃尽为止。 47、 焚烧炉的燃烧调整方法
(1)尽量保持焚烧锅炉的经济负荷运行。一般经济负荷区域为额定蒸发量的90%至100%,尽可能保持在额定负荷下运行。
(2)合理调整一次风各区域的进风量,以满足垃圾完全燃烧足够的空气量。由于垃圾在炉排上经炉排活动而翻滚,但与空气接触混合欠佳难免产生可燃气体溢出,这部分可燃气体必须充分利用二次风来进行搅拌,使可燃气体再燃烧。(按法资料提供是一次风与二次之比是3比1。
(3)锅炉燃烧调整依据是锅炉出口的烟气中的含氧量,垃圾燃料的燃烧属过氧燃烧,才能满足环保要求,本厂锅炉运行设计氧量值为>6%,所以推料器在自动情况下,如果锅炉出口烟中含氧量低于6%,会停止推料来确保合理的燃烧氧量。
48、 调整炉排垃圾料层厚度的方法
(1)调整炉排上垃圾适当料层,是稳定燃烧的关键。一定要保持垃圾料
层均匀,厚度适当,可摸索试验确保最佳料层厚度,使料层既不压火又不穿孔,在合适过剩空气系数下,稳定燃烧。
(2)锅炉在正常运行时,炉排后部挡灰板,应放在最低位置,以减少炉排及料层活动负荷。
(3)严格控制炉膛出口烟气温度(850℃~900℃),炉膛温度高,燃烧速度快,燃烧亦充分。所以提高炉膛温度是促使垃圾完全燃烧的主要手段,也是进料调整重要依据。
49、 控制炉排各区域分配位置的方法
炉排各区域分配位置是干燥区,燃烧区,燃尽和排灰区。根据长期运行情况分析,燃烧区已前移,垃圾在干燥区域内已着火燃烧是不合适的,因干燥区域空气量是不能满足垃圾燃烧的需要,而在燃烧区域已接近燃尽,燃烧区域大量空气得不到充分利用。首先要控制干燥区域干燥空气量,使着火燃烧点后移,使燃烧区域空气量得到充分利用,使燃烧区域充分燃烧,避免前烘温度高而后烘温度低的不利因素。
50、 生活垃圾中的可燃物质的元素组成
凡是可燃物质都有下列元素组成,可燃物和非可燃物组成。如:碳(CO)、氢(H)、氧(O)、挥发物(V)、氮(N)、硫(S)、水份(W)、灰分(A)。可燃物质为:碳、氢、挥发物及硫。氧为助燃物,非可燃物质为:氮、水分和灰分。
51、 提高垃圾焚烧热效的措施
生活垃圾是一种极为复杂的组合,其中有可燃物、难燃物和不可燃物。如渣土和含水量。要设法提高焚烧炉热效,在炉内外必须采取有效措施如下:
(1)垃圾收集分类,经过分类可燃垃圾送入焚烧炉,不可燃垃圾送入填埋场填埋。
(2)进入焚烧炉的垃圾水分尽量降低,因垃圾在燃烧过程中产生水蒸汽吸收热量,降低炉膛温度,造成燃烧困难,同时增加烟气体积,使排烟热损失增加。
(3)垃圾进入库池时,应分区堆放,经3~5天后,再入焚烧炉燃烧,这样既降低垃圾水分,又提高垃圾的热值,达到垃圾先发酵后燃烧的目的。
(4)锅炉在燃烧时,应合理分配各区域空气量,以达到垃圾完全燃烧。尽量降低过剩空气量和不必要的逃风和漏风。
(5)消除系统中泄漏点,降低排污热损失和本体及系统的散热损失。
52、 叙述反应塔结构与工作原理
反应塔是一圆柱形大直径筒体,下部成锥体结构,上部中心设置10900min高速喷雾器。它由电动机经增速轮及皮带、雾化器增速至10900min。
10%~15%石灰水由石灰浆泵来的石灰水进入喷雾器,喷成雾状与进入反应塔入口高温烟气混合,使高温酸性烟气及尘埃得到中和,在反应塔烟气出处设有活性碳喷射管,喷入活性碳粉末与高温烟混合,吸收烟气中有毒有
害气体(如:贡和二恶英等),然后进入袋式除尘器除尘。
为控制进入除尘器入口烟气温度≯160℃,另设有由冷却水泵至高速喷雾器的调温系统。
53、 叙述袋式除尘器结构和工作原理及保护方法
袋式除尘器为长方体结构,中间隔有烟气及旁路通道,两侧除尘烟道分隔成六室,均有挡板控制。某一室内有布置布袋,吸收烟尘,下设有六只集灰斗和二列输灰机。
除尘布袋是由高密度耐高温材料制成,可过滤微小尘粒通过,并能承受≯220℃的高温烟气。当含有高温烟尘气体通过时,烟尘被吸附布袋外侧,被布袋过滤的清洁高温烟气,由布袋内侧进入引风机经烟囱排入大气。
54、 除尘加热系统的组成设备、作用及需投用情况
除尘加热系统由风机、电加热箱串连于风道,风道连接于除尘器进出口烟道,并有挡板控制,形成加热循环回路。
在除尘器投入前由于温度差过大,引起布袋表面结露,烟尘粘结于布袋表面而影响除尘效果。
锅炉启动后烟气旁路在切入除尘器之前,应将布袋除尘器加热至150℃后,停去加热系统,方可由烟气旁路切入除尘器运行。在停炉过程中除尘器切入旁路烟道后,亦应启动除尘加热装置来干燥布和清除布袋表面的剩余积灰,4小时后,停去加热系统。
55、 空压机空气入口要装空气过滤器的原因
空气中含有适量尘埃,如带有尘埃空气被吸入压缩机后与润滑油混合,增加了滑轮之间摩擦和机械荷载,使机体磨损。润滑油内尘埃聚集过多时,使油质变坏而堵塞油管油孔。为避免这种情况发生,所以在空压机吸气口装有空气过滤器,将过滤后清洁空气进入压缩机。
56、 空压机要装冷却器的原因
空压机压缩过程中,其温度会急剧升高,油与空气混合在高温下粘度下降,油内轻质馏份蒸发,使油质变坏,浓缩油部份附在金属表面再受热氧化成炭。除增大机械摩擦阻力损坏设备外,炭属可燃物质,在适合温度下会着火爆炸。为避免上述事故发生,所以装设冷却器来冷却润滑油和压缩后的空气。
57、 压缩空气贮气罐的作用
贮气罐作用是稳定系统压力和贮存多余空气,勿使空压机启停频繁。空压机出来空气虽经干燥处理,但空气中还是有少量水油被握带出,当空气进入贮气罐后,在罐内进行油水气分离,从而提高输出空气质量,确保气动设备正常工作。但必须对贮气罐下部积水定期进行排放。
58、 油罐周围要设防护堤的原因
为了防止油罐破裂,油向周围淌开蔓延,所以凡是地面油罐周围应设一定高度防护堤,其内容积应能容纳油罐的全部油量,防护堤内排水沟阀门平
时应在关闭位置。
59、 油罐顶部要装淋水装置的原因
油罐工作温度设计为40℃,轻油闭口闪点温度为45℃,油罐为露天布置,承受日晒和气候温度影响,本厂油罐温度>30℃时,应投入淋水装置进行降温,以减少轻油蒸发消耗,也可避免周围地区发生火灾时,对它的影响。
60、 油罐要装接地线的原因
对油罐来讲静电的产生很难避免的,如果不消除静电会引起火灾和爆炸。为了防止静电产生的危险,就必须给静电有一条出路,给油罐装接地线,把油罐产生静电引入地下,使它不会把电荷聚积形成高电位的危险。
61、 油罐顶部要装呼吸阀的原因
由于油罐内油位和油温不断变化,为防止油罐内压力超过许用压力或真
空,如遇有这种情况,呼吸阀会自动打开,油罐空间与大气相通,避免油罐超压破裂或变形。
62、 油罐顶部要装液压安全阀的原因
预防呼吸阀在运行中锈蚀和冻结,使呼吸阀失去功能,如遇有这种情况发生时,液压安全阀能代替呼吸阀的工作,但它的动作压力及真空度 高于
呼吸阀的5%~10%。
63、 油罐阻火器的位置及作用
阻火器的结构是用多层80~120目铜丝布与金属盒组合而成,它能阻止火
苗窜入,油罐呼吸阀及安全阀的排气口都装有阻火器,防止火源窜入油罐而引起油罐爆炸。
64、 简述燃油泵结构及特点
燃油泵为多级离心泵:它有泵体、导流叶片、叶轮、泵轴、轴承、进出口密封装置,在出口平衡室装有平衡装置,平衡室有平衡管与泵进口联通。 离心泵特点是:效率高、流量稳定、结构紧凑、使用方便、适用范围广等优点,但它要将比它低的液体打上来,在启动前必须向泵体内灌满水,排去空气才能投用。
65、 锅炉房配备的泵浦种类及特点
离心泵:燃油泵、石灰水泵、冷却水泵、渗沥水泵、排污自吸泵。
离心泵特点是:效率高、流量稳定、结构紧凑、使用方便、适用范围广等优点,但它要将比它低的液体打上来,在启动前必须向泵体内灌满水,排去空气才能投用。排污自吸泵与其他泵体不一样,它泵体内设有水室,只要水室内有水就可启动,启动后它将水室内存水打成雾状与泵内空气一起排出,然后在泵体内形成真空,使比它低的液体吸入泵体,故名为自吸水泵。
齿轮泵:液压循环泵、反应塔油泵;柱塞泵:液压油泵;
齿轮泵、柱塞泵:结构紧凑、精度要求高、操作可靠、管理方便、压力高、
流量小,能输送粘度较高液体。但在升压时易产生噪声和振动,在启动前出口门要开启,形成回路,否则会引起电动超载和设备损坏。
66、 叙述离心泵的工作原理。
离心泵工作原理是当叶轮高速转动时,事先充满泵体内的液体,由于叶轮旋转所产生的离心力作用,液体自叶轮流道流至叶轮外周,再经泵体出口管流出。当叶轮内液体被甩出时,叶轮内部成真空,此时液体被吸入或压入叶轮,填补原叶轮内被甩走的液体,叶轮不断旋转,液体不断地甩出和吸入或压入,使离心泵不断地进行工作。
67、 泵浦的平衡管及作用
多级泵都设有平衡管,主要是将泵浦出口平衡室内密封环(平衡盘)漏出来的液体,经过外接管返回泵的吸入口,这根外接管,叫估平衡管。由于泵吸入叶轮缺乏对称性而产生轴向力,使叶轮向叶轮吸入一边移动,而引起叶轮与泵壳相碰和磨擦而损坏,所以平衡管作用是减小或消除轴向推
力。
68、 泵浦出口装有逆止门的原因及作用
如果泵浦出口不设逆止门,当泵浦停用时(出口门未关),出口或系统中液体大量经泵体流入进口,使泵突然倒转,引起轴很大扭力,同时使系统中压力下降至要求值,引起系统运行泵过载等事故发生,所以凡是泵浦都配有逆止门。
69、 泵浦出口要装有再循环门的原因
泵浦在运行中,为防止流动液体停止流动,故在泵浦出口都装有机械自动或手动再循环门。泵体内液体停止流动,泵浦继续作功,使泵体液体温度升高、汽化、造成泵体温度升高,膨胀静动件摩擦而损坏设备。
70、 阀门类型及各自作用
阀门种类很多,按其作用原理分有:截流阀(闸阀)、调节阀(球阀及针形阀)、减压阀、止回阀、安全阀等。
截流阀—能保证在关闭状态下的严密性和开启状态下对流通介质阻力最
小。
调节阀—是能均匀地改变工作过程中介质的流量。
减压阀—是通过节流作用使压力降至要求值。
止回阀—是介质流体向单一方向流动,阻止回流。
安全阀—是防止容器内介质压力过度升高而损坏设备,关闭时有良好严密性,开启时能排出容器内最大流量。
71、 安全阀类型,锅炉设备及有关系统装安全阀配置种类
安全阀有三种类型:(1)脉冲式安全阀;(2)弹簧式安全阀;(3)重
锤式安全阀。
锅炉汽包、过热器出口、储气罐、空压机及干燥器均装为弹簧式安全阀,其特点是结构简单,维护方便,动作可靠。
72、 旁路门作用及需装旁路们位置
在大直径管道中的截流阀(闸阀)前后装有旁路门,由于截流阀(闸阀)单侧受力时,开启很困难,而且也会阀体结构损坏或阀杆弯曲。截流阀(闸阀)装有旁路门后,在操作前先开启旁路门,使两侧压差减少,勿使阀门损坏。同时在管道暖管时,用旁路门容易控制升温升压速度。
73、 燃烧器投入后,烟囱冒黑烟的原因
(1)锅炉启动初始阶段,由于炉膛温度过低,会出现烟囱冒黑烟现象发
生,一旦随炉膛温度逐渐升高便即消失。
(2)油枪与雾化器接头过松渗油,使这部渗油得不到雾化。
(3)空气压力在油枪进口应>进口油压1bar。如空气压力与油压相等或
小于油压,使雾化器失去应有功能。
74、 引风机入口负压增大引起原因
引风机入口负压,在锅炉正常运行时,是随锅炉负荷变化而变化的,其负压大小变化是在允许范围之内。如负压超出允许范围增大,说明锅炉出口至引风机入口整个烟道有积、堵灰区域存在而引起的。锅炉积灰及过热器、省煤器灰斗堵灰,对引风机入口负压增大并不明显,但反应塔出口及除尘器积灰严重时,引风机入口负压增大最为明显。当引风机入口负压增大时,应及时查明积灰点,设法清除,如无法清除而影响锅炉正常运行时,则停炉处理。
75、 引风机振动基数值炉2>炉1;炉3>炉2的原因
风机在组装前,其叶轮都经超速动平衡试验合格后组装的,其振动值都在0.03mm以内,本厂引风机安装后除炉1引风机振动接近此值外,炉2、3引风机振动都大于此值。这种情况的产生,主要由风机进口烟道布置有关。根据气流特性,当气流在烟
道内90°转弯时,内侧气流速度大于外侧,在外侧气流中产生涡流而引起振动,这
个振动点离风机越近,则进入风机的气流稳定性越差,引起引风机轴承振动越大。
从一起罕见的垃圾电站锅炉外连接管爆管事故中吸取的教训及思考 中国分类信息网 中国教育资料网 中国范文 tastecate auto news mobile phone travelre commend china tour Cheap Flights health care Finance Economics Women Health loans woman weight loss Family Health financial planning online education travel guides anti aging personal loans Mobile audio video around the world edhardy
从一起罕见的垃圾电站锅炉外连接管爆管事故中
吸取的教训及思考
The Lesson and Analysis on a Rare Accident of
Boiler External Pipe Cracking of
Garbage Incineration Power Plant
摘 要:本文从全方面对一起十分罕见的垃圾电站锅炉外连接管爆管事故的原因调查进行了细致的分析,并由此从垃圾电站的安全环保设计、合理运行角度控制垃圾焚烧炉的稳定燃烧以及对垃圾电站锅炉的
检验三个方面提出了确保垃圾电站锅炉安全运行的改进建议。
关键词: 垃圾电站 爆管事故 教训 思考
Abstract: Based on the investigation on the causes of a rare accident of the external junction pipe cracking of the boiler in a garbage incineration power plant, this article gives a detailed analysis and provides suggestions on the safe operation of boiler of garbage incineration power plant from three aspects: safe and environmental design of garbage incineration power plant, control of stable incineration through reasonable design of angle and testing to the boiler of
garbage incineration power plant.
Keywords: Garbage Incineration Power Plant; Crack of External Pipe; Lesson; Analysis
一、事故简介
2007年5月22日傍晚19时30分左右,一声巨响后,杭州市某垃圾电站发生连接管爆破事故,所幸未造成人员伤亡。锅炉炉顶低温过热器和减温器左数第
三根材质为20(GB3087)的Φ89×4mm的连接管爆管(共有六根)。事故发生时,
锅炉蒸气压力为3.5Mpa左右,因爆
图1-1 低温过热器端被撕裂的连接管 图1-2 连接管被爆破力弹至上方挂杆处
管蒸汽外泄所产生啸叫声十分巨大,前后持续了约四十分钟,造成周边居民一定的恐慌。采取紧急停炉等措施后,该锅炉停止运行等待事故分析。连接管爆破口位于低温过热器端侧(参见图1-1),在爆破力的巨大作用下,减温器侧的短管也被撕裂,连接管被弹至连接管上方挂杆处(参见图1-2)。此次爆管事故的位置与普通电站锅炉各类爆管事故均不同,十分少见,为此本文作者细致地进行了事故勘察和分析。
二、运行垃圾电站锅炉基本情况
发生事故的垃圾电站为2002年6月投入运行的,由国内著名大学热能工程研究所和国内著名锅炉制造厂联合设计的35T/h异重流化床垃圾焚烧锅炉,型号为LJ300-35-3.82/450。锅炉具体主要参数为:日处理垃圾300吨,额定蒸发量35T/h,过热蒸汽压力3.82MPa,过热蒸汽温度450℃,锅炉给水温度150℃,炉膛出口温度892.2℃,床层正常运行温度850~950℃,设计燃料为“垃圾+煤”。
三、事故调查及分析
3.1、过热器检查
事故锅炉炉采用的为纯对流型过热器,位于炉膛出口和一次分离器后的水平烟道上呈单管圈顺列布置,低温过热器设计烟气进口温度为653℃,出口蒸汽温度为376.9℃。顺烟气流动方向依次为Φ38×4mm的低温和Φ89×4.5mm的高温过热器,第一排低温过热器为15CrMoG,其余低温过热器材质为20(GB3087-82),高温过热器的材质均为15CrMoG,在两级过热器之间设有面世减温器用以调节汽温。低温过热器至面世减温器共有六根GB3087的Φ89×4mm的连接管。面式减温器为给水冷却并呈螺旋管式排列,减温冷却水循环回送至省煤器进口的混合集
箱。
3.2、爆管分析
3.2.1、爆破口表面分析
爆管爆破特称呈粗糙脆性爆破(参见图3-1),破口管壁有明显减薄,连接口经检测略有胀粗。经检查发现破管另一端的氧化铁层上有密集的纵向细裂纹(参见图3-2),初步判断为在长时超温的基础上突然局部高温受热导致连接管爆破。
图3-1 连接管粗糙性爆破口 图3-2 破管另一端的氧化铁表层
3.2.2、爆管材质分析
对爆破的连接管取样进行金属化学成分分析,分析结果详见表3-1。材质的
化学成分符合《低中压锅炉用无缝钢管》(GB3087)的要求。
表3-1 爆破连接管取样金属化学成分化验数据
3.2.3、爆破口取样金相组织分析
在连接口爆破点附近和未起爆点连接管上各取样一片试样送检,金相组织分
别为:
起爆点试样:铁素体+较细块状石墨+少量碳化物,呈微观严重石墨化(如
图3-3所示)
未起爆点试样:铁素体+较粗块状石墨+少量碳化物,呈微观严重石墨化
图3-3 破口组织金相
长期高温运行造成石墨化现象的出现,石墨化使析出的碳聚集在一起,呈链状分布在晶粒的边缘,造成了此处的应力集中,强度和塑性显著下降,脆性增加。
3.3、垃圾电站锅炉运行调查
检查事故锅炉一个月以来的运行记录:蒸汽流量为30~35t/h,负荷正常;蒸汽压力3.5~3.7MPa,正常运行;蒸汽温度441℃~452℃,正常范围。锅炉凝渣管前烟气设计温度上限为787℃,低过出口设计烟气温度上限为653℃,高过出口烟气设计温度上限为569℃,实际发现一个月来二次出现烟气温度远远超过设计烟温的情况:一次持续时间长达9个小时,凝渣管前烟气温度为911℃~931℃,超过设计烟温144℃,低过出口烟气温度为639℃~689℃,最高超过设计值36℃,高过出口烟气温度为621℃~642℃,最高超过设计值73℃;另一次持续时间达7个小时,凝渣管前烟气温度最高达950℃,超过设计烟温163℃,低过出口烟气温度为925℃,严重超过设计值272℃,同时高过出口烟气温度为
928℃,严重超过设计值359℃。
3.4、事故锅炉内外部检验情况
对事故电站锅炉内部进行检查后发现,低过烟气通道存在严重结焦现象,特别是在爆管侧位置下方的局部范围内,结焦现象十分严重,部分堵塞了通道,由此造成烟气流通横截面积减小,烟速增高,从而造成连接管温度超高。拆除外部保温层后,对所有外连接管进行了测量,发现部分Φ89×4mm的管径存在不同程
度的胀粗,具体数据如表3-2。
表3-2 外连接管管径测量数据
外部检验时发现减温器流量记录仪表早已损坏停用,运行中无法通过对减温水流量变化的实时监测来判定低温过热器出口蒸汽温度是否在设计控制温度内。
四、垃圾电站锅炉爆管事故的原因分析
4.1、为了减少二恶英的排放提高垃圾高温持续燃烧时间
4.1.1、城市垃圾焚烧不彻底将释放大量至癌物质“二恶英”
二恶英是由二个苯环通过二个氧原子连接而生成的芳香烃族化合物,其结构式如图4-1所示。引人关注的是其1~9位置上被氯原子所取代的二恶英,称之为多氯二苯并二恶英简称PCDD,理论上PCDD共有75种同分异构体,每种都具有不同的物理和化学性质,毒性也不一样。其中四氯二苯并二恶英
(2,3,7,8,2TCDD),即图4-1中2、3、7、8的位置被氯原子所替代的二恶英,这种物质常温下为无色晶体,只微溶于水及大多数有机溶液。根据美国环境保护署(EPA)1994年9月的报告,它是迄今为止,人类所发现的毒性最强的物质,其毒性相当于氰化钾(KCN)的1000 倍。
图4-1 二恶英的结构式
4.1.2、二恶英在垃圾焚烧电站垃圾焚烧过程中形成的机理
焚烧炉中二恶英的形成有两方面的原因: 一方面是混入垃圾中的二恶英类物质,另一方面是焚烧炉在燃烧垃圾过程中产生二恶英,并且这是二恶英产生的主要方面。有关研究认为 焚烧垃圾时二恶英的形成机理有三种形式:(1)高温合成,即高温气相生成PCDD。在垃圾进入焚烧炉内初期干燥阶段,除水份外含碳氢成分的低沸点有机物挥发后与空气中的氧反应生成水和二氧化碳,形成暂时缺氧状况,使部分有机物同氯化氢(HCl)反应,生成PCDD;(2)从头合成,在低温(250~350℃)条件下大分子碳(残碳)与飞灰基质中的有机或无机氯生成PCDD。残碳氧化时,有65~75%会转变为一氧化碳,约1%转为氯苯再转变为PCDD,飞灰中碳的气化率越高,PCDD的生成量也越大;(3)前驱物合成,不完全燃烧及飞灰表面的不均匀催化反应可形成多种有机气相前驱物,如多氯苯酚和二苯醚,再由这些前驱物生成PCDD。高温燃烧产生含铝硅酸盐的原始飞灰中含有不挥发过渡金属和残碳。飞灰颗粒形成了大的吸附表面。飞灰颗粒在出炉膛冷却的同时,颗粒表面上的不完全燃烧产物之间,不完全燃烧产物与其它前驱物之间发生多种表面反应,另一方面与不挥发金属及其盐发生多种缩合反应,生成表面活性氯化物,再经过多种复杂的有机反应生成吸附在飞灰颗粒表面上的PCDD。焚烧垃圾温度为750 ℃且氧过剩时最易生成不完全燃烧物。
为了达到环保要求,减少PCDD的排放,事故电站持续保持850℃以上高温燃烧5秒以上,造成锅炉长时间高温过热。
4.2、生物质炉料结焦特性随机造成焚烧炉内局部高温过热
垃圾电站所采用的炉料是以城市固体垃圾(MSW)为主的生物质物质。生物质直接燃烧过程可分为三步:脱挥发分生成挥发分和炭、挥发分燃烧和炭的燃烧。其与煤燃烧过程不同之处是:因生物质的水分对燃烧过程影响很大,甚至主宰整个燃烧过程,所以将水分的干燥作为一个独立的过程。在生物质燃烧过程中,一个很重要的问题就是积灰结渣。积灰是指温度低于灰熔点的灰粒在受热面上的沉积,多发生在锅炉对流受热面上。结渣主要是由烟气中夹带的熔化或半熔化的灰粒接触到受热面凝结下来,并在受热面上不断生长、积聚而成,多发生在炉内辐射受热面上。
4.2.1、燃料元素对结焦的影响
事故垃圾电站炉料生物质中的灰分有两种主要来源:一是燃料本身固有的,即形成于植物生长过程中。本身固有的灰分是相对均匀地分布在燃料中,其中Si、K、Na、S、Cl、P、Ca、Mg、Fe是导致结渣积灰的主要元素;另一是城市固体垃圾(MSW)拌料过程中,燃料加工处理加入煤过程中带入的,如:砂子、土壤颗粒,其组分与燃料固有的灰分差别很大。
从对事故垃圾焚烧锅炉的内部检测,发现炉内结焦现象十分严重,结焦体十分坚固而且很难清理。城市垃圾电站焚烧过程中积灰结渣过程主要是生物质中的灰分在燃烧过程中的形态变化和输送作用的结果,也就是灰粒沉积的过程。影响灰粒沉积主要有四个方面:热迁移、惯性撞击、凝结、化学反应。这也可以分为与固体颗粒有关的因素(热迁移和惯性撞击)以及与气体有关的因素(凝结和化学反应)。
灰粒在管壁上沉积可以分为两个不同的过程:一个为初始沉积层的形成过程。初始沉积层由挥发性灰组分在受热面的壁面上冷凝和微小颗粒的热迁移沉积共同作用而形成。MSW焚烧过程中钾的凝结速度和钾的扩散速率对灰粒熔点和粘性有着决定作用。焚烧过程中决定生成碱金属蒸气总量的限制因素不是碱金属元素,而是氯元素。随着碱金属元素气化程度增加,沉积物数量和其粘性也增加。根据现场的运行实践碱金属含量高而氯含量低的燃料,其积灰结渣程度比较轻。在炉膛内的沉积物表面上,含碱金属元素的凝结物会与气相含硫物质发生反应生成稳定的硫酸盐,而且在沉积物表面温度下,多数硫酸盐是呈熔融状态,增加沉积层表面的粘性,加剧积灰结渣的程度。
4.2.2、不同高温焚烧温度下生物质炉料的结焦特性
生物质炉料燃烧非常容易发生结焦结渣现象。垃圾焚烧温度过高,易使碱金属盐类处于熔融态,造成焚烧炉的结焦结渣、流化失败;焚烧温度过低,则燃烧
效率将大大降低。在750 ℃焚烧温度下,垃圾焚烧后炉壁结焦结渣不明显,炉壁渣样由许多大小不一、形状各异的块状晶粒组成;晶粒结构间边界比较明显,相互之间保持一定的距离,且晶粒的棱角分明;大部分晶粒保持独立的形态,极少晶粒有浑圆化迹象。床层渣样表面则呈比较致密的板状结构,部分晶粒的边界变得比较模糊,块状晶粒的棱角已基本消失,变得比较浑圆;渣样表面上有许多空隙和气孔。炉壁、床层渣样微观结构出现差异的原因是由于在焚烧过程中,垃圾中的有机成分在炉膛中燃烧,致使炉膛上部区域的温度较高,使得炉壁渣样的结构有异于床层渣样的结构。在850 ℃垃圾焚烧温度下,炉内床层流化不稳定,会出现比较严重的结焦结渣现象。而且渣样将有熔融流动趋势;炉壁、床层等区域有较多的难溶于水的灰白色渣样和块状黏结团,此时炉壁渣样由许多粒径较小的球形晶粒组成,晶粒之间相互搭桥相连,出现浑圆迹象,晶粒已熔融。床层结渣也由大小不一的椭形体组成,块与块之间有较大的间隙,且棱角浑圆;由于球形颗粒具有最小的表面积,表面自由能最小,处于最稳定的状态,所以其他形状的颗粒都有向球形转化的趋势。在950 ℃炉温下垃圾焚烧,炉内床层流化很不稳定,会出现严重的结焦结渣现象,床层渣样会呈现比较致密的玻璃状结构,发生玻璃体反应,结焦渣体表面有许多深入内部的空隙和气孔。渣样呈熔化态,大部分颗粒为熔融的球形,各晶粒相互熔融衔接,熔融的渣样包裹着床料,形成黏结物从而严重影响流化的稳定性,严重时就会导致流化床焚烧炉的流化失败。
由于事故垃圾电站焚烧锅炉内初始沉积层中的碱金属类和碱土金属类硫酸盐含量较高,并与管壁金属反应生成低熔点化合物,强化了微小颗粒与壁面的粘接;较大灰粒在惯性力作用下撞击到管壁的初始沉积上,当初始沉积层具有粘性时,它能捕获惯性力输送的灰颗粒,并使渣层厚度迅速增加。由于初始沉积层主要是由挥发性灰组分的冷凝而引起。因而事故锅炉由于长期高温焚烧垃圾,并且操作人员未能对很难防止形成的初始沉积层引起足够的重视,提高清灰清渣频率,从而造成惯性沉积越积越后,从一定层面对锅炉的安全运行构成了此次罕见事故的安全隐患。
五、事故反思
5.1、从设计角度改善垃圾电站炉内燃烧条件控制二恶英排放
从垃圾电站设计角度控制焚烧二恶英的生成可以从三方面进行。推进低一氧化碳燃烧技术,达到完全燃烧状态,防止可能产生二恶英的有机挥发物的生成。对于炉排炉(马丁往复炉排,西格斯炉排,“W”型炉排等炉排炉),推广采用“3T”技术:即控制炉膛温度,延长气体在高温区滞留时间,在高温区送入二次空气,充分搅拌混合以增强湍流度。为达到这些目的,在设计炉型或运行时采取如下措施:
(1)设计较大炉膛容积热强度,焚烧炉与余热锅炉分开,即焚烧内不设置水冷壁管。当垃圾热值很低时,可用投油助燃等方法来保持炉温。
(2)设计足够容积的气体燃烧区,扩大二次燃烧区。炉排炉设计成瘦高型,设计低而长的后拱,增长气体流通路径。
(3)为了使气体与空气完全混合,在干燥带顶部相应设置二次高温燃烧空气进口,加强炉内气流的扰动,旋转。
5.2、从合理运行角度控制垃圾焚烧炉的稳定燃烧
(1)垃圾焚烧炉焚烧工况的好坏,关键在于垃圾焚烧操作技术和垃圾质量。科学合理的操作和管理经验,可以使垃圾焚烧达到安全、可靠、经济、稳定、高效、减量化的目的。垃圾质量是垃圾焚烧工况好坏的源头,因此要采取适当措施,做好垃圾中转工作,杜绝建筑垃圾混入生活垃圾。进厂后的生活垃圾必须经过垃圾贮存的工序,并需在垃圾贮坑对垃圾进行搅拌、混合、脱水等处理,以起到对垃圾数量和性质的调节作用。进厂垃圾要在贮坑内停留一定的时间,堆放翻松发酵3~5天,通过自然压缩及部分发酵作用,可降低垃圾含水量、提高垃圾热值、改善垃圾焚烧效果。要做到先期进料先焚、后期进料后烧。垃圾坑底部沉积的泥沙、石块等,应在停炉检修期,及时利用焚烧炉排系统,从出渣机排出处理。
(2)垃圾通过给料装置的往返运动进入焚烧炉,故给料装置的运动方式将会直接影响进炉的垃圾量,以及燃烧集中区域。因而选择合适的给料装置停留时间及合适的行程才能保证给料装置均匀地给料。抓入落料糟内的垃圾要平整松散,落料槽中垃圾堆放的高度要保持一致,防止出现中间高两侧低的状况,否则会使垃圾密度不均匀而影响垃圾给料量。给料的速度要参考锅炉的蒸汽出力,在任何情况下都不能突击给料,因为给料的不均匀会造成燃烧的不均匀,并且过快的给料会导致逆推炉排上部堵塞。
(3)逆推炉排和顺推炉排的一次风量分别占总风量的80%、20%。逆推炉排床面上是垃圾焚烧的主燃烧区,因而其是完成垃圾翻滚、搅拌、着火和燃烧全过程的重要装置,亦是运行操作的主要部位,所以其运行操作是否得当,会直接影响垃圾焚烧的效果。在运行操作上应注意以下几点:1、合理配置一次风的风压风量;2、做到薄料层、低风压、慢速度运行操作;3、冷炉启动投料要在炉膛烟温达到400℃以上且稳定2小时以后才可进行;热炉启动投料炉膛温度至少稳定1小时以后才可投料;4、合理调整料层厚度才能使垃圾稳定燃烧。料层厚度太大,可能会导致不完全燃烧和不稳定燃烧;料层厚度太小,又会减少焚烧炉的处理量;5、合理配风,选择合适的过量空气系数。通过空气动力场试验和总结焚烧经验,焚烧炉的过量空气系数应控制在1.6左右,以保持炉内氧量充足、减少二恶英的生成。在焚烧炉的上方,合理配置二次空气进风,避免垃圾燃烧和烟气流动出现死区;6、保持炉膛温度稳定并尽可能提高一次风风温;7、垃圾焚烧炉炉膛负压应控制在-20~-50Pa。
5.3、从检验技术层面确保垃圾电站锅炉的安全运行
根据此次事故来分析,建议相关检验部门针对以垃圾为主要燃料的大型电站锅炉,在执行国家质检总局颁布的《锅炉定期检验规则》(以下简称《规则》)时,作适当调整:
(1)《规则》第二章内部检验第二节电站锅炉内部检验第26条第6款中明确:对于运行时间超过5万小时的锅炉还应增加以下的无损探伤检验。建议根据实际情况适当缩短5万小时的监控周期。
(2)建议在《规则》的第28条、第30条、第32条中增加“根据实际检验情况,对集箱金相进行定点监测”的条文。
(3)建议在《规则》第三章外部检验中增加“流量计”定检的要求,要求“能够实时反应锅炉安全运行的流量计必须经法定计量单位校验,在校验有效期内可靠运行”。
(4)建议在《规则》第三章外部检验中增加对锅炉高温受压元件之间外部连接管的外径进行定期检测及金相分析的要求。
水冷壁的磨损与预防
金属壁面的磨损速率与颗粒速度成立方的关系,与颗粒直径成平方的关系,即:
(其中δ代表磨损速率,κ是系数,v是颗粒速度,d是颗粒直径)。