锅炉震动分析及解决方案ppt课件

1、锅炉振动分析及处理方案锅炉振动分析及处理方案SEPCOIII10th September 2019摘要、关键词摘要、关键词摘要：本文经过沙特某电站燃油锅炉振动缘由摘要：本文经过沙特某电站燃油锅炉振动缘由分析及改造方案，为处理类似锅炉振动问题提分析及改造方案，为处理类似锅炉振动问题提供自创。供自创。关键词：锅炉振动、热声振动、熄灭自激振动关键词：锅炉振动、热声振动、熄灭自激振动、涡零落、涡零落31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案锅炉、熄灭器简介31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案 沙特某电站共两台660MW燃油机组，锅炉是亚临界参数、自然循环燃油锅炉。熄灭器前后墙对冲布置，一次中间再热，

2、再热蒸汽温度采用烟气再循环调理，平衡通风，单炉膛背靠背露天布置，全钢架汽包锅炉。锅炉燃用沙特380CST重油。锅炉、熄灭器简介 锅炉炉膛呈长方形14m18.36m，底部前后墙水冷壁向中心收缩构成 25倾角的冷灰斗，熄灭器采用了前后墙对冲布置，空气分级熄灭技术。在炉膛前后墙各布置四层低NOx熄灭器，每层6只，全炉共设有48只。每只熄灭器均设有点火油枪，用于启动和维持低负荷熄灭。在重油熄灭器上方还布置有12只燃尽风喷口，在炉膛内完成分级送风，降低锅炉氮氧化物的排放。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案锅炉、熄灭器简介 熄灭器均匀分布在各层大风箱内。从空气预热器来的热风从熄灭器的尾部，进入圆柱形

3、熄灭器，热风在熄灭器内部沿圆柱的周向分为两股风，外圆周部分为二次风，内圆周部份为一次风。在一次风出口处还布置有一次风的稳燃环，其作用主要用于重油的着火与稳定熄灭。熄灭器的一次风、二次风的比例和稳燃器的位置设计为固定式。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案锅炉、熄灭器简介31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案锅炉初次振动过程简述 1#机组负荷缓慢升至420MW 时重油压力从1.18MPa 提升至1.2MPa，锅炉发生剧烈振动，采取降低油压，减负荷等措施，锅炉振动消逝；其后，采取调整氧量和风量等措施锅炉依然存在猛烈振动，后停炉检查；检查未发现异常。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案锅炉

4、初次振动过程简述 锅炉从初次发生振动至完全处理，历时半年；产生锅炉振动的能够缘由很多，包括：送风系统中气流的脉动、烟气再循环系统中烟气的脉动、燃油系统内油压的脉动、雾化蒸汽系统中蒸汽压力的脉动、熄灭器内空气温度与高温炉膛之间由于温度差产生的热声振动、熄灭脉动与炉膛构成的声学激振、卡门涡街引起的烟气振动、炉膛负压动摇等等，异常复杂。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案锅炉初次振动过程简述 对锅炉振动根源认知是从浅到深，逐渐明晰的过程；在初期，锅炉振动时，尾部竖井与空预器衔接的程度烟道也发生振动；以为是因程度烟道振动引起的锅炉振动；同时也以为重油枪喷嘴出力未到达设计值也是引起炉膛振动的缘由。

5、在烟道内安装隔板和导流板后处理了烟道振动，同时也改换了新型喷嘴，但发现锅炉本身振动并未消除，反而有愈演愈烈的趋势。后经过大量实验和数据、资料搜集，经分析与计算，引起锅炉振动根本缘由可归纳为热驱动型热声振动和熄灭自激型热声振动。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案锅炉振动频率检测与分析 炉膛内声学分析：锅炉振动时对炉膛内声炉膛内声学分析：锅炉振动时对炉膛内声音进展采集和音进展采集和FFT (Fast Fourier Transform)分分析，锅炉振动时炉膛内声学频率为析，锅炉振动时炉膛内声学频率为29.53Hz。 31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案锅炉振动频率检测与分析 电站锅炉中，

6、思索炉膛声学特性时，将其简化为如以下图所示模型1。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案锅炉振动频率检测与分析31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案 炉膛温度炉膛温度1400150016001700f129.3130.1831.0231.84锅炉振动频率检测与分析 仪器丈量值：经过仪器对锅炉固有声学频率进展仪器丈量值：经过仪器对锅炉固有声学频率进展检测：检测：31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案锅炉振动频率检测与分析 锅炉振动时炉膛水冷壁振动频率如以下图：31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案热驱动型热声振动 在熄灭器-炉膛系统中，由于熄灭器和炉膛内气体存在较大温度梯度，该系统易受热

7、驱动型热声不稳定的影响。根据ASME相关文献2-3 的阐明，在电站锅炉的熄灭器/炉膛系统中，炉膛内烟气温度较高1400-1600，而熄灭器内空气温度较低80-300，同时有继续的大量热量输入系统，因此，炉膛和熄灭器构成的系统温度梯度较大，存在热声不稳定的驱动力， 系统易遭到热声振动的影响。系统热驱动型热声不稳定发生的判别准那么是：1Rijke或Sondhauss声波频率及熄灭器-炉膛系统的频率和声涉及炉膛气体的声学模态发生协同；2由稳定曲线定义的Rijke或Sondhauss声波处于不稳定区域。其中条件2是诱发振荡的根本缘由。 31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案热驱动型热声振动 根据AS

8、ME文献中的实际，进展了Sondhauss 和Rijke 热声实际计算，本工程的计算点落在了计算曲线的不稳定区域，根据这个实际，阐明此锅炉存在热声振动。计算的曲线如下所示。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案热驱动型热声振动 ASME文献中热声振动在本工程证明文献中热声振动在本工程证明: 经过降低油温，增大经过降低油温，增大OFA开度，增大开度，增大GRF风风量等方法，将炉内温度降低，热量往炉膛量等方法，将炉内温度降低，热量往炉膛上部转移的方法，锅炉能在不振动的条件上部转移的方法，锅炉能在不振动的条件下提高负荷运转，这更进一步证明了锅炉下提高负荷运转，这更进一步证明了锅炉的振动与炉膛中温度

9、的程度有很大的关系的振动与炉膛中温度的程度有很大的关系。即炉膛温度越高，超容易振动。这也就。即炉膛温度越高，超容易振动。这也就更加证明了振动缘由之一确实如更加证明了振动缘由之一确实如AMSE 文献文献中所讲的热声振动。中所讲的热声振动。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案热驱动型热声振动 热驱动型热声振动处理采取的方案热驱动型热声振动处理采取的方案: 在熄灭器和燃尽风筒体内添加长度、大小不一的在熄灭器和燃尽风筒体内添加长度、大小不一的阻尼管，以打乱炉膛内声波的传播。阻尼管，以打乱炉膛内声波的传播。 熄灭器和燃尽风进风口改造。从原来的尾部进风熄灭器和燃尽风进风口改造。从原来的尾部进风方案，改

10、为从筒体侧面进入，并将进风口的位置方案，改为从筒体侧面进入，并将进风口的位置前移，以彻底将消除热声振动。前移，以彻底将消除热声振动。 熄灭器和燃尽风添加反射罩。在进风口的尾部设熄灭器和燃尽风添加反射罩。在进风口的尾部设了锥形的一个反射罩，以打乱声波的反射。了锥形的一个反射罩，以打乱声波的反射。 在每一层的大风箱中增设了用于反射声波的椭圆在每一层的大风箱中增设了用于反射声波的椭圆形多孔板，并在孔板内添加吸音资料，打乱声波形多孔板，并在孔板内添加吸音资料，打乱声波的反射。的反射。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案热驱动型热声振动31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案 熄灭自激热声振动 熄灭

11、自激热声振动熄灭自激热声振动:旋流熄灭器采用旋流熄灭方式，其旋流熄灭器采用旋流熄灭方式，其流动处于湍流区域，涡系丰富，流场复杂，当熄灭室内流动处于湍流区域，涡系丰富，流场复杂，当熄灭室内初始压力、速度由于某些缘由产生脉动，这一脉动将会初始压力、速度由于某些缘由产生脉动，这一脉动将会激发熄灭过程中一些过程的脉动，如油滴的蒸发、湍流激发熄灭过程中一些过程的脉动，如油滴的蒸发、湍流掺混合失熵稳定等过程，这些脉动又使熄灭室内热释放掺混合失熵稳定等过程，这些脉动又使熄灭室内热释放产生脉动，而不稳定的放热会产生声音，声音又会引发产生脉动，而不稳定的放热会产生声音，声音又会引发火焰剪切层的动摇剪切层通常起到

12、稳定火焰的作用火焰剪切层的动摇剪切层通常起到稳定火焰的作用，剪切层内的动摇不断地被放大，最终分解成很多小的，剪切层内的动摇不断地被放大，最终分解成很多小的涡团，这些小的涡团会引起火焰峰面外表积的变化，从涡团，这些小的涡团会引起火焰峰面外表积的变化，从而引起热释放速率的变化，而热释放速率的变化又会影而引起热释放速率的变化，而热释放速率的变化又会影响熄灭室声场。当相位恰当时，符合瑞利准那么响熄灭室声场。当相位恰当时，符合瑞利准那么4-5，在放热脉动和声压动摇之间构成一个正反响回路，出现在放热脉动和声压动摇之间构成一个正反响回路，出现了继续的自激谐振荡。了继续的自激谐振荡。31-Jan-22锅炉震动

13、分析及处理方案熄灭自激热声振动熄灭自激热声振动的证明熄灭自激热声振动的证明热驱动型热声振动受炉膛温度热驱动型热声振动受炉膛温度/空气温度影响大。但经过转油空气温度影响大。但经过转油枪的火焰温度测试阐明：没有火焰分割板枪的火焰温度测试阐明：没有火焰分割板Baffle，火焰温度升，火焰温度升高了，但带负荷才干反而上升。高了，但带负荷才干反而上升。空气预热器挡板门翻开，那么后墙的空气温度更低，炉膛温空气预热器挡板门翻开，那么后墙的空气温度更低，炉膛温度度/空气温度的比值更大，假设是单纯的热驱动型热声振动，空气温度的比值更大，假设是单纯的热驱动型热声振动，那么此时更易振动，但实践上负荷有所提高而不发生

14、振动。那么此时更易振动，但实践上负荷有所提高而不发生振动。无论是热驱动型热声不稳定，还是熄灭过程自激热声不稳定无论是热驱动型热声不稳定，还是熄灭过程自激热声不稳定，火焰的熄灭过程均是产生振动的主要能量来源，对于热驱，火焰的熄灭过程均是产生振动的主要能量来源，对于热驱动型热声不稳定，只需当熄灭器内空气和炉膛内烟气间温度动型热声不稳定，只需当熄灭器内空气和炉膛内烟气间温度梯度到达一临界值，才有能够发生振动，熄灭自激热声不稳梯度到达一临界值，才有能够发生振动，熄灭自激热声不稳定中，当不稳定的热释放和声场之间关系符合瑞利准那么发定中，当不稳定的热释放和声场之间关系符合瑞利准那么发生耦合时，引发炉膛大幅

15、振动。而本工程锅炉炉膛在不同的生耦合时，引发炉膛大幅振动。而本工程锅炉炉膛在不同的负荷均产生过振动。负荷均产生过振动。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案熄灭自激热声振动 处理熄灭自激热声振动采取的方案处理熄灭自激热声振动采取的方案 撤除熄灭器出口的撤除熄灭器出口的baffle。将熄灭器火焰面板上的。将熄灭器火焰面板上的 6块块 Baffle 撤除，以防止熄灭器出口在撤除，以防止熄灭器出口在 baffle后面后面产生的涡流。产生的涡流。 割除熄灭器一次风稳燃器的割除熄灭器一次风稳燃器的ring，以减少涡零落，以减少涡零落引起的振动。引起的振动。 将油枪与稳燃器向前推进将油枪与稳燃器向前推进

16、 30mm左右，另外设置左右，另外设置了拉杆，以便对稳燃器进展调理。了拉杆，以便对稳燃器进展调理。 增设一次风可调理档板，以调理每一只熄灭器一增设一次风可调理档板，以调理每一只熄灭器一、二次风的风量分配。、二次风的风量分配。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案熄灭自激热声振动 上述措施全部实施完后，锅炉振动完全消除，至今未发生振动。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案测试情况 测试情况：为得到数据，在锅炉相关部位布置了测点采集测试情况：为得到数据，在锅炉相关部位布置了测点采集数据，测试结果分布如下：数据，测试结果分布如下：31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案测试情况炉膛，熄灭器风箱

17、入口风道包括OFA 风箱，各层熄灭器之间，在各种工况下同一位置处均存在30Hz 左右的主峰频率；而在其他位置处布置的测点，包括送风机出口风道，省煤器出口烟道，空预器旁路风道和出口风道，再循环风机系统风道，以及高再、高过出口水冷壁处，均不存在30Hz 左右的主峰频率。前文中曾经指出，呵斥锅炉振动的缘由包括很多方面，如送风系统中气流的脉动、烟气再循环系统中烟气的脉动、燃油系统内油压的脉动、雾化蒸汽系统中蒸汽压力的脉动、熄灭器内空气温度与高温炉膛之间由于温度差产生的热声振动以及由于卡门涡街使熄灭脉动与炉膛构成的声学激振等等，非常复杂。但是经过测试发现，只需炉膛内部以及熄灭器系统中的气流脉动产生了30Hz 左右的峰值，其它位置根本上没有30Hz 左右的脉动，这阐明炉膛内的热声振动自激型的热声振动占主导。上述处理方案正确。31-Jan-22锅炉震动分析及处理方案总结 总结：总结： 本文分析了沙特某电站燃油锅炉振动产生本文分析了