毕业论文浅谈轮船锅炉故障分析及预防措施.doc
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1、浅谈XX轮船锅炉故障分析及预防措施 专 业: 轮 机 工 程 学 生 姓 名: XXX 指 导 教 师: XXX XX交通大学航海学院摘 要详细叙述了船舶燃油辅锅炉的结构和工作原理,燃油辅锅炉受热管发生过热甚至熔化烧熔的事故原因, 主要内因是积灰、硫酸低温腐蚀和水垢,并结合导热燃油锅炉的工作原理,对锅炉的常见故障进行分析并提出了排除故障的方法。关键词:船舶燃油锅炉,事故原因,预防措施AbstractIt describes the marine fuel structure,the working principle of heat pipe,fuel boil overheating and
2、 damage and the cause of the accident in detail.The main reason is the ash, low temperature corrosion and scale, and combined with the heat conducting oil boiler working principle.With the help of fuel boiler fault analysis,the troubleshooting method has been proposed.Key words: marine oil boiler, t
3、he cause of the accident, preventive measures目 录前 言1第一章 XX轮船燃油辅锅炉的结构和工作原理21.1 立式火管锅炉的结构和工作原理2第二章 XX轮船燃油辅锅炉受热管烧毁的事故原因52.1 燃油辅锅炉受热管烧毁的现象52.2 燃油辅锅炉受热管腐蚀加速其烧毁52.2.1含氧锅水对燃油锅炉受热管的电化学腐蚀52.2.2 酸蚀加速燃油辅锅炉受热管烧毁62.3 燃油锅炉受热管积灰对其影响62.3.1 影响积灰的因素72.3.2 积灰对燃油辅锅炉受热管作用机理72.4 水垢对燃油辅锅炉受热管的影响82.4.1 水垢对燃油辅锅炉受热管作用机理82.4.2
4、 水垢形成的原因82.4.3 水垢对燃油锅炉受热管的危害92.5 自动控制和轮机人员的因素9第三章 XX轮船燃油锅炉受热管预防措施103.1 防止腐蚀对燃油辅锅炉受热管的预防措施103.2 防止积灰和水垢对受热管的预防措施10结 论12结束语13致 谢 信14参 考 文 献15前 言XX轮船是一艘XXXX年出厂,总吨位65140吨,箱位达5250TUE的大型集装箱船。现为中国至美西的周期班轮。为保证船在停泊状态下的正常用汽,船舶设燃油锅炉一台。由于锅炉受工作条件影响工况变化大,根据以往发生的各种故障,发生过燃油辅锅炉受热管烧熔的故障,受热管上部分有凹坑,有些部分则是鼓起。燃油辅锅炉是以燃料油作
5、为锅炉的热源, 由于燃料油燃烧时温度高( 炉膛温度可达1 700 ) 、燃烧物成分复杂、水质处理要求高以及自动控制装置的可靠性等诸多问题, 一旦轮机管理技术人员在某方面处理不当,产生的后果是相当严重的, 它直接影响船舶的正常营运, 甚至威胁到船员的人身安全, 而直接的经济损失少则几万元, 多则上百万元, 给企业带来了沉重的经济负担。例如某货轮公司的一艘山字轮船发生锅炉烧毁事故, 直接经济损失就达百万元, 事故直接原因是锅炉水位传感器失灵, 导致管理人员判断失误。 但事后分析, 发现还有另一深层次的问题, 即管理人员对锅炉在船舶这一特定场合的使用了解不深、管理不当, 致使锅炉存在着隐患, 当达到
6、触发的条件, 就必然会发生事故。 因此, 了解船舶燃油锅炉故障机理, 并采用正确的管理方式, 将是防止发生此类事故的基础。近年来,船舶导热油锅炉因其热效率高、升温快速、节省油耗正逐步被用作油船加热锅炉、船舶辅锅炉,并大有替代水管锅炉的趋向。第一章 XX轮船燃油辅锅炉的结构和工作原理1.1 立式火管锅炉的结构和工作原理XX轮船上采用燃油火管锅炉。锅炉是将水加热使之产生蒸汽的设备其型号CLH0.35-90/70-Y。柴油机动力上船舶所使用的燃油辅助锅炉,基本上有两种形式即火管锅炉(燃料燃烧的高温火焰和烟气从管内通流过,用以加热管外温度较低的水)和水管锅炉(燃料燃烧的高温火焰和烟气从管外流过,用以加
7、热管内的水)。 上图是一种使用较为普遍的立式火管锅炉,它每小时产生的蒸汽量是每小时11.5t/h,最大的工作气压是11.7MPa。炉壳1为圆筒形,上下两端封头呈圆形,中间部分有两块平面管6、7,便于安装烟管8,并形成燃烧室5和烟箱12,。为便于锅炉内部清洁检查工作,炉壳上部设有人孔18,炉壳底部也设有人孔或手孔。炉膛3底部呈球形,燃油在此燃烧,炉膛和燃烧室5的连接部分采用逐渐缩小的形式,便于没有燃烧完的烟气和空气经此进入燃烧室时,加速流动,更好的混合燃烧。燃烧室是使没有燃烧完的烟气在此和空气混合,实现完全燃烧的地方。它三面环水,一面用耐火板17封住,打开封板可以检查燃烧的情况 并对烟管进行清扫
8、、堵漏和换新等工作。烟管8安装在两管板间,为更有利于将热量传给炉水,烟管安装一种螺旋扰动片,使烟气经管子时,能旋转前进,加强传热效果。炉水高度应装在燃烧室顶板以上,至少高出顶板100mm,以防顶板过热烧塌,炉水上面是蒸汽空间。锅炉点火燃烧时,炉膛、锅炉附近的炉水受热快,水轻上升;远离炉膛、燃烧室的炉水温度低,水重下沉即自动流去补充。这样就自动形成了炉水循环。水经加热后,温度逐渐上升,最后达到沸腾状态下,水即汽化变成蒸汽,汇集在上部蒸汽空间,由蒸汽截止阀15引出使用。锅炉运行时,要加水,要供水,有时还需放出炉水中的淤泥杂质。为防止锅炉安全,在锅炉的外壳上一般安装有给水阀、蒸汽截止阀、排污阀,安全
9、阀、气压表和水位计等,在锅炉内部,装有给水管16、积渣盘和汽水分离计等附件。在火管锅炉中,烟气在火筒(俗称炉胆)和烟管中流动,以辐射和对流方式将热量传递给工质,使之受热形成蒸汽。在炉膛中,保证燃油完全燃烧,保证燃油雾化质量良好,要有适量的一次风和二次风,油污和空气应该混合均匀,着火前沿的位置和火焰长度合适,炉膛热负荷合适。在工作中,保证炉水的自然循环,尽量减少或避免下降管带汽。高负荷运行时,不适宜下锅管进行下排污,因为这会破坏炉水循环。第二章 XX轮船燃油辅锅炉受热管烧毁的事故原因船舶燃油辅锅炉在无水状态下干烧, 会使锅炉受热管发生熔化事故, 但在有水状态下也会发生锅炉受热管烧熔事故, 特别是
10、尾部受热管( 经济器、空气预热器) 更容易发生烧熔事故。2.1 燃油辅锅炉受热管烧毁的现象硫酸蒸气凝结成酸露致使船舶燃油锅炉炉管产生酸蚀。酸蚀过程较为缓慢, 但酸蚀达到一定程度时, 轻者锅炉漏水漏气, 重者整个锅炉报废。锅炉结水垢使受热面导热系数降低, 燃料耗量增加, 严重时会将受热面管子烧坏。所以防止酸露产生和减少水垢的生成是锅炉日常管理的重点之一。2.2 燃油辅锅炉受热管腐蚀加速其烧毁2.2.1含氧锅水对燃油锅炉受热管的电化学腐蚀即使给水能保持相当洁净,但在锅炉工作时锅水不断浓缩, 锅水中难免有一些盐类溶于锅水中成离子状态。水分子受离子的影响,会出现极化现象。极化的水分子带阴电的一端吸引溶
11、液与金属接触处的金属离子,将其拉入溶液,而将电子留在金属表面上,即Fe Fe2+ +2e 直到受热管金属表面上电子数量增多,而吸引水中金属离子回到表面上的能量与水极化分子吸引金属离子的能量相平衡时为止。当然这是种动平衡,金属表面上积聚电子而成阳极。受热管金属由于受力不同,受热不同、有杂质(如晶粒之闻的晶界)以及有氧化物时就呈现出有不同的电位势的区域。积聚在阳极上的电子移向电位势低的阴极。阳极上的电子数目减少,说明金属离子仍有可能继续溶于水中。但是阴极上电子数耳的积累会使两极之间的电位差减少,也就是流动的电流量减弱。可是阳极上的Fe2+与水中(OH),离子结合成Fe(OH)2,它较易溶于水。当水
12、中含氧时会使Fe形成Fe2+,即4Fe(OH)2+2HlO+O2 = 4Fe(OH)3 。若水中Fe(OH)2量达到饱和状态时,就不会使Fe2+再溶于水中 就因为水中氧使Fe(OH)2成为Fe(OH)3,后者较难溶于水,这样会使水中Fe2+减少,于是Fe2+仍要继续溶于水中。由此可见氧在此起到去极剂作用。另外,从阴极来说,氧又可使阴极丧失离子,即O2+2H2O +4e =4(OH),所形成的OH 离子又趋向阳极去与Fe2+结合成Fe(OH)2,因此氧在阴极也还捂起去极翔作用。就这样,受热管金属表面促使阳极和阴极间不断有电流流动,形成微电池。可见氧在电化学腐蚀中既参加了腐蚀又起到了“催化剂”作用
13、。有氧的电化学腐蚀使得受热管金属表面成溃疡性腐蚀点。外形成棕黑色的痘状颗粒,直径35mm 不等。刷去痘粒外壳后,受热管金属表面上显出凹坑,它当然比均匀性腐蚀要严重得多。2.2.2 酸蚀加速燃油辅锅炉受热管烧毁硫酸蒸气凝结成酸露致使船舶燃油锅炉炉管产生酸蚀。酸蚀过程较为缓慢, 但酸蚀达到一定程度时, 轻者锅炉漏水漏气, 重者整个锅炉报废。燃油中含有硫, 燃烧后形成二氧化硫( SO2) , 其中一部分进一步氧化成三氧化硫( SO3) , 三氧化硫和烟气中的水蒸气结合成为硫酸蒸气, 当锅炉受热面的壁温低于硫酸露点, 硫酸蒸气就会在管壁上凝结形成酸露。当锅炉低负荷运行时, 受热面尾部排烟温度低, 硫酸
14、蒸气凝结成酸露, 附着在尾部受热面, 使管壁腐蚀。烟气中硫酸蒸气含量大, 酸露点就高, 硫酸蒸气越容易凝结成酸露。当硫酸浓度达40 % 50 %时, 腐蚀性最强。如果烟气中的二氧化硫直接溶解在水膜中形成亚硫酸溶液( SO2 + H2O=H2SO3) ,腐蚀速度急剧上升。酸露除了会腐蚀管壁, 还会使管壁湿润产生较强的粘灰作用。2.3 燃油锅炉受热管积灰对其影响燃油锅炉受热面上积存成分复杂的灰渣是引起锅炉受热管烧毁的主要因素,因为船舶燃油锅炉受热面的灰渣不但有腐蚀性, 而且妨碍传热, 使锅炉热效率下降, 严重时灰渣着火复燃导致锅炉受热管熔化烧毁。2.3.1 影响积灰的因素(1) 燃油因素,随着炼油
15、技术的提高以及船东对经济利润的片面追求, 导致船用锅炉燃油质量越来越差, 燃油中影响燃烧产物的硫、矾、钠、水分、沥青等物质的含量越来越多. 燃油中含有硫、矾、钠、硅等灰分, 使得熔点很低, 极易在高温的烟气受热面侧结存灰渣. 积灰根据强度划分, 可分为松散性积灰和粘结性积灰。(2)锅炉受热管受热面的设计因素,船舶燃油锅炉的基本设计思路是往提高热效率和减少锅炉外形尺寸方向发展, 因而厂家一般采用增加锅炉受热面面积方法, 例如采用针型管、棘形管和螺纹管作为受热管。针型管、棘形管和螺纹管能提高锅炉的热效率或减少锅炉的外形尺寸, 但不利于烟灰的排放, 一旦燃油燃烧不良产生大量的碳粒子或锅炉低负荷运行引
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