热水锅炉低压运行爆管事故的原因
(1)炉管爆破指锅炉蒸发受热面管子在运行中爆破,包括水冷壁、对流管束管子爆破及烟管爆破。 爆管时炉膛或烟道内有汽水喷射声,爆破声;炉内正压燃烧,或有汽水喷出;锅炉水位、压力、排烟温度迅速下降;火焰发暗,燃烧不稳甚至熄火;引风机负荷增大,给水流量增加,蒸汽流量明显下降。 (2)导致炉管爆破的原因: ①水质不良,管子结垢并超温爆破;②水循环故障;③严重缺水;④制造、运输、安装中管内落……
(2)锅炉在设计压力下运行时的过冷沸腾校核计算:
锅炉设计压力p:1.0MPa
炉膛高温区管内壁传热热流密度q:
q=9.49×104Kcal/m2h(由锅炉热力计算查得)
dn:管子内径0.045m
受热面管截面积;f=0.2m2
饱和水温度ts=183.2℃(查表)
循环水量G:96000kg/h
a.发生过冷沸腾管壁过热度计算:
△tgr=0.35×q0.3/p0.15
=0.35×949000.3/100.15
=7.7℃
b.管内流体质量流速计算;
wr=G/3600f
=96000/3600×0.2
=133.3kg/m2s
c.管内壁水对流换热系数计算a
a=(7.13+0.0449t)×(wr0.8/dn0.2)
=(7.13+0.0449×81.3)×(133.30.8/0.0450.2)
=1005.8
d.管内壁温度计算
tb=t+q/a
=83.1+94900/1012.9
=177.5℃
tb<ts+△tgr-5=185.9℃
经核算锅炉在设计压力下不会发生过冷沸腾,管壁是安全的。
(3)锅炉在实际工况下过冷沸腾校核计算:
本台锅炉的实际工作压力为0.3MPa,压力为0.3MPa水的饱和温度ts=142.9℃。
同理计算管壁过热度
△tgr=0.35×q0.3/p0.15
=0.35×949000.3/30.15
=9.24℃
所以:tb>ts+△tgr-5=147.14℃
锅炉在工作压力下会发生过冷沸腾,管壁不安全。
由上述过冷沸腾校核计算结果不难看出锅炉在工作压力过低(与设计压力相比)的条件下容易产生过冷沸腾事故。
锅炉设计压力p:1.0MPa
炉膛高温区管内壁传热热流密度q:
q=9.49×104Kcal/m2h(由锅炉热力计算查得)
dn:管子内径0.045m
受热面管截面积;f=0.2m2
饱和水温度ts=183.2℃(查表)
循环水量G:96000kg/h
a.发生过冷沸腾管壁过热度计算:
△tgr=0.35×q0.3/p0.15
=0.35×949000.3/100.15
=7.7℃
b.管内流体质量流速计算;
wr=G/3600f
=96000/3600×0.2
=133.3kg/m2s
c.管内壁水对流换热系数计算a
a=(7.13+0.0449t)×(wr0.8/dn0.2)
=(7.13+0.0449×81.3)×(133.30.8/0.0450.2)
=1005.8
d.管内壁温度计算
tb=t+q/a
=83.1+94900/1012.9
=177.5℃
tb<ts+△tgr-5=185.9℃
经核算锅炉在设计压力下不会发生过冷沸腾,管壁是安全的。
(3)锅炉在实际工况下过冷沸腾校核计算:
本台锅炉的实际工作压力为0.3MPa,压力为0.3MPa水的饱和温度ts=142.9℃。
同理计算管壁过热度
△tgr=0.35×q0.3/p0.15
=0.35×949000.3/30.15
=9.24℃
所以:tb>ts+△tgr-5=147.14℃
锅炉在工作压力下会发生过冷沸腾,管壁不安全。
由上述过冷沸腾校核计算结果不难看出锅炉在工作压力过低(与设计压力相比)的条件下容易产生过冷沸腾事故。
(四)发生过冷沸腾的一些影响因素:
1.实际工作压力的影响,工作压力低,相应的饱和温度也低。同理,管内最小质量流速wrmin增大。发生过冷沸腾的危险性也加大。
2.过冷沸腾的发生位置,按照计算公式,在一定工作压力下,wrmin与管内壁传热热流密度q和管内流体平均水温t成正比。所以热水锅炉在热流密度最大和管内水温最高处的wrmin最大,最容易发生过冷沸腾。在事例中变形、爆管部位都处于热流密度最大处,这些部位发生了过冷沸腾。
3.燃用煤种的影响,本炉使用大同混煤,与设计煤种相比耗煤量减少。为正常运行,增大鼓风量,炉膛总产热量增加,炉膛温度升高,同时增大总烟气量。烟气流速加快,传热热流密度提高,管内流体温度随之升高,按经验公式,管内最小质量流速wrmin增大,发生过冷沸腾的危险性也加大。
综上所述,锅炉在低压运行时容易发生过冷沸腾,它是受热面管变形、过热、爆管等水循环事故的根本原因。过冷沸腾容易发生在锅炉管热流密度最大及水温最高处。避免发生过冷沸腾的根本办法是将发生过冷沸腾部位的受热面管的质量流速提高到一定值。
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