章5 锅炉运行

1、 第一节第一节 锅炉机组热平衡锅炉机组热平衡 第二节锅炉运行调节第二节锅炉运行调节 第三节第三节 锅炉启动和停炉锅炉启动和停炉 第五章第五章 锅炉运行锅炉运行1燃料进入锅炉的能量与输出蒸汽能量的平衡问题确定锅炉的经济性；2运行参数和蒸汽压力、温度等随工况而变化对这些参数进行调节；3启动和停炉的注意事项和方法。 锅炉运行的内容锅炉运行的内容第一节第一节 锅炉机组热平衡锅炉机组热平衡一、热平衡的概念一、热平衡的概念 燃料的化学能转变为蒸汽的热能，一定存在有效利用热和损失的热量。锅炉机组热平衡 送入锅炉的燃料拥有热量等于锅炉的有效输出热量加上各项热损失。 目的：确定锅炉有效利用热，各项热损失，锅炉热

2、效率，燃料消耗量，运行水平，原因及改进措施，新产品的鉴定等。 方法：通过锅炉机组的热平衡试验。 现代电站锅炉的效率为90%左右，容量越大、效率越高。 相应于每公斤固体及液体燃料：kJ/kg（美国ASME以每磅燃料的发热量，德国以单位时间内所用燃料的发热量，kJ/s）Qr输入锅炉热量输入锅炉热量Q1有效利用热有效利用热各项损失各项损失Q2排烟热损失排烟热损失Q3气体未完全燃烧热损失气体未完全燃烧热损失Q4固体未完全燃烧热损失固体未完全燃烧热损失Q5散热损失散热损失Q6灰渣物理热损失灰渣物理热损失热平衡的另一种表示式 通常用送入热量的百分比来表示：654321%100qqqqqq.%,10011r

3、QQq654321QQQQQQQr热平衡表达式：1、锅炉正平衡 锅炉正平衡热效率的计算方法（输入、输出热量） 。kJ/h，kcal/h锅炉总的有效利用热，-Q zrzrglBQQQQq%10011各焓值按相应的温度和压力查表)()()()(11gspwgszyzyzrzrzrgsgrgriiDiiDiiDiiDBQ 2、锅炉反平衡热效率 锅炉各项热损失q2，q3，q4，q5，q6。1、q4 - 机械不完全燃烧损失 灰渣中未燃烧或未燃尽的碳粒引起的损失； 未燃尽碳粒随烟气排出炉外而引起的热损失fhlzQQQ444lzQ4fhQ4二、各项热损失及其影响因素二、各项热损失及其影响因素 锅炉的设计中，

4、根据燃料的种类及燃烧方式直接选用q4：0.55%影响因素：燃料的种类（挥发份与灰分等），煤粉的细度，过量空气系数，炉膛的结构（决定了停留时间），锅炉的运行方式，炉膛的温度（负荷）等2、q3.-化学不完全燃烧损失 由于锅炉排烟中CO，H2，CH4等可燃气体的存在，所引起的热损失。 每公斤燃料所损失的热量为各可燃气体的容积与各自的容积发热量乘积的总和。 电站锅炉可燃气体很小； 对煤粉炉： =0； 气体或液体燃料炉： =0.5； 层燃炉： =0.51.03q3q3q影响 的因素：燃料的挥发分、炉膛过量空气系数、燃烧器结构和布置、炉膛温度和炉内空气动力工况 3q3、q2-排烟损失 由于排出锅炉的烟气焓

5、高于进入锅炉时的冷空气焓而造成的热损失。%10022rQQq影响排烟损失q2的主要因素：a排烟温度： 温度高，则损失大，提高10，损失增加约1%；温度低，则金属的消耗大，流动的阻力大，还可能造成受热面金属的低温腐蚀。b排烟的容积：主要决定于过量空气系数的选取：过量空气系数大，风机的消耗大，排烟损失增大；不完全燃烧损失小过量空气系数小，则可能不完全燃烧损失增大。排烟温度与过量空气系数是一个经济技术综合考虑的参数 存在一个最佳过量空气系数最佳过量空气系数c.影响锅炉排烟温度和排烟容积的因素燃料的性质受热面的积灰结渣或结垢炉膛出口的过量空气系数l烟道各处的漏风 4、q5-散热损失 锅炉的外表面温度高

6、于环境的温度而向外界通过大空间自然对流和辐射换热。 散热损失与锅炉的容量成反比q5，%DeDDqqee55 散热损失与锅炉的负荷成反比影响散热损失的主要因素：锅炉外表面积的大小；炉墙结构；保温隔热性能；环境温度；锅炉额定蒸发量。 5、q6-灰渣物理热损失q6主要取决于燃料中灰的含量、炉渣量、飞灰量、沉降灰量和灰渣温度。当燃煤的折算灰分小于10（即）时，固态排渣煤粉炉可忽略炉渣的物理热损失；液态排渣炉，旋风炉可忽略飞灰的物理热损失；对燃油及燃气锅炉： q6=0。 反平衡法不但可以确定反平衡法不但可以确定锅炉的效率锅炉的效率，而且可以确定锅炉的而且可以确定锅炉的各项热损失各项热损失，因而，因而可以

7、了解锅炉的工作情况并能找出提高可以了解锅炉的工作情况并能找出提高锅炉效率的途径。加之反平衡法不要求锅炉效率的途径。加之反平衡法不要求试验期间严格保持锅炉负荷不变。所以，试验期间严格保持锅炉负荷不变。所以，此法得到了广泛的应用此法得到了广泛的应用。 大锅炉机组常用大锅炉机组常用 反平衡试验的原因反平衡试验的原因第二节锅炉运行调节第二节锅炉运行调节 根据外界负荷、煤质等因素的变化，需要不断地进行运行调整，保持锅炉出力与汽轮机所需的蒸汽量相等，维持蒸汽温度、压力及品质在合格的范围内等。锅炉运行调节的主要目的锅炉运行调节的主要目的（1）锅炉蒸发量适应外界负荷的需要，且不得超过最大蒸发量；（2）均衡给水

8、，自然循环锅炉要维持锅筒的正常水位；（3）过热蒸汽压力和温度在规定的范围内；（4）保持合格的锅水和蒸汽品质；（5）较高的锅炉热效率和较低的污染物排放。锅炉运行调整的主要内容锅炉运行调整的主要内容 燃烧调整， 蒸汽压力调整， 蒸汽温度调整等。具体的调节内容自然循环锅炉与直流锅炉的运行调整特性有所不同。汽轮机：要求保证汽压稳定0.050.1MPa。经济性经济性 安全性安全性 一、蒸汽压力的调节1.引起蒸汽压力变化的原因引起蒸汽压力变化的原因内扰内扰外扰外扰 内扰：如果DP 或者DP则肯定是内扰，如送粉量增减；外扰：如果DP 或者DP则肯定是外扰，如外界用电量突然增减。燃料量与风量的调节。同时兼顾汽

9、包水位及蒸汽温度的调节。2.蒸汽压力调节实质3.蒸汽压力调节方法 (1).蒸汽压力下降时，增大送风量，再增大燃料量（增大运行着的燃烧器的燃料量或抽入备用燃烧器）。 a对直吹式制粉系统，增加给煤机的给煤量； b对中储式，增大给粉机的转速。(2).压力升高时，先减少燃料量，再减少送风量，同时相应减少给水量，并兼顾其它参数的调节。二、蒸汽温度的调节锅炉和汽轮机：要求保证汽压稳定,510 。经济性经济性 安全性安全性 1.影响温度变化的主要因素：(1)蒸汽侧：负荷变化；（速度、幅度）汽包水位；锅炉给水温度；减温水；(2)烟气侧：煤质变化；（挥发分、含碳量、灰分）；煤量；煤粉细度（R90）；送风量；受热

10、面清洁程度。负荷，%汽温50100123额定汽温1-辐射式过热器；2、3-对流式过热器过热器的汽温特性2调节方法（烟气侧粗调，蒸汽侧细调）(1)蒸汽侧调节方法蒸汽侧的调整利用减温器，根据蒸汽侧的调整利用减温器，根据汽温的变化，适当改变减温水量汽温的变化，适当改变减温水量a、喷水减温喷水减温蒸汽侧调节b、汽汽热交换c、蒸汽旁通a、喷水减温 70-100%特点：惯性小、调节灵敏、结构简单。二级喷水减温末级过热器前屏式过热器前三级喷水减温大屏前后屏前末级过热器前喷水量为额定蒸发量：小型炉3%5%，大型：5%8%。 a直接升温，在最后加减温装置不利保护过热器c在最初加减温装置过热器一部分作为蒸发受热面

11、，滞后严重。b两级喷水减温蒸汽调节灵敏；且能较好过热器；主蒸汽abca-直接升温，在最后加减装置；b-两级喷水减温；c-在最初加减装置给水省煤器汽包下降管水冷壁炉顶过热器包覆过热器低温过热器I级减温器分割屏后屏II级减温器高温过热器高压缸高压缸排汽事故减温器低温再热器微量减温器高温再热器汽轮机中压缸P=20.6MPat=262P=16.7MPa;t=540P=3.56MPat=323.7P=3.34MPat=540300MW亚临界压力自然循环锅炉的汽水系统图亚临界压力自然循环锅炉的汽水系统图 （a）311223 多孔喷管减温器 （a）一根多孔喷管；(b)三根多孔喷管 1多孔喷管；2混合管；3减

12、温器联箱 旋涡式喷嘴减温器 1混合管；2文氏管；3旋涡式喷嘴(2)烟气侧调节方法烟气侧的调整主要是改变火焰中心的位烟气侧的调整主要是改变火焰中心的位置和流经过热器和再热器的烟气量。置和流经过热器和再热器的烟气量。烟气侧调节a、改变炉膛内火焰中心位置b、烟气挡板c、烟气再循环再热器：一般不用喷水减温：主蒸汽用喷水减温：喷水产生高温高压蒸汽再热蒸汽用喷水减温：喷水产生高温低压蒸汽，相当于增加低效率循环，降低了效率。产生高温低压蒸汽产生高温高压蒸汽STa、改变火焰中心位置改变火焰中心位置 改变燃烧器的倾角。改变燃烧器的倾角。调节摆动式燃烧器喷嘴的上下倾角，改变火焰中心位置的高低，改变炉膛出口烟温，以

13、调节锅炉辐射吸热量和对流吸热量的比例，达到调节汽温的目的。在高负荷时，燃烧器向下倾斜；而在低负荷时，燃烧器向上倾斜。一般摆动式燃烧器上下摆动的角度为2030，此时炉膛出口烟温变化约为110140，调温幅度可达4060。 改变燃烧器的运行方式。改变燃烧器的运行方式。多层燃烧器 (如45层)，改变各层燃烧器的负荷，就可以改变炉膛火焰中心的位置，调节蒸汽温度。汽温高时，尽量投入下排燃烧器；汽温低时，可以使用上排燃烧器。 改变配风工况改变配风工况。对四角切圆燃烧，在总风量不变的条件下，改变上、下排二次风的分配比例来改变火焰中心的位置。汽温高时，加大上排二风、关小下二次风、压低火焰中心；汽温低时则相反。

14、 b、分隔烟道挡板、分隔烟道挡板额定负荷，挡板全开，各额定负荷，挡板全开，各50%负荷降低时，关小过热器侧挡板，维持负荷降低时，关小过热器侧挡板，维持再热汽温再热汽温分隔烟道挡板法的优点是结构简单，操作方便，已被许多大型电站锅炉采用。其缺点是汽温调节的时滞太大，挡板的开度与汽温变化为非线性关系，大多数挡板只在040的开度范围内比较有效。另外，为避免烟气挡板的热变形，挡板应布置在烟温低于400的区域，并应防止磨损。A：低负荷，再热汽温偏低，只在额定负荷维持额定汽温：低负荷，再热汽温偏低，只在额定负荷维持额定汽温B：70%-100%负荷，再热器可维持额定汽温负荷，再热器可维持额定汽温过热器比过热器

15、比A降低，但仍然高，用喷水减温降低，但仍然高，用喷水减温c、烟气再循环法从炉膛底部送入从炉膛上部送入烟气再循环调节时的再热汽温特性 a不投入烟气再循环；b投入烟气再循环再循环风机三、水位调节 当汽包水位过高时，由于汽包蒸汽容积和空间高度减小，蒸汽携带锅水将增加，因而蒸汽品质恶化，容易造成过热器积盐垢，引起管子过热损坏；同时盐垢使热阻增大，引起传热恶化，过热汽温降低。汽包严重满水时，除引起汽温急剧下降外，还会造成蒸汽管道和汽轮机内的水冲击，甚至打坏汽轮机叶片。 汽包水位过低，则可能破坏水循环，使水冷壁管的安全受到威胁。如果出现严重缺水而又处理不当，则可能造成水冷壁爆管。如给水中断或给水量与蒸发量

16、一平衡，几十秒（2030）内出现“干锅”。 自然循环锅炉的汽包水位，一般定在汽包中心线下50150mm范围内，容许变动范围为 50mm。 1、影响水位变化的主要因素 引起水位变化的原因一是锅炉外部扰动，如负荷变化；另一个是锅炉内部扰动，如燃烧工况的改变。 出现外扰和内扰时，将使物质平衡遭到破坏，即给水量与送汽量的不平衡；或者工质状态发生变化（锅炉压力变化时，工质比容和饱和温度随之改变），两者都能引起水位变化。 虚假水位虚假水位：汽包的不真实水位。锅炉负荷变化将引起汽包水位变化，但同时也会引起汽包压力变化，而汽包压力的变化将使水循环系统中蒸汽含量和汽水比容发生改变，进而影响汽包水位。这种影响使汽

17、包水位的变化趋势与锅炉负荷对汽包水位直接影响的变化趋势正好相反，从而出现一个变化后的不真实水位，这个不真实水位是调节过渡过程中的产物，一旦达到新的汽水平衡，这种一真实水位便会消失。 虚假水位的存在，会误导给水量调节朝着相反的方向进行 。 2、汽包水位的监视与调整、汽包水位的监视与调整监测方法监测方法就地水位计就地水位计远传式水位计远传式水位计云母水位计云母水位计双色水位计双色水位计差压式水位计差压式水位计电接点水位计电接点水位计磁浮式水位计磁浮式水位计工业电视工业电视 HLTV200A型水位电视监视系统1汽包；2水位计；3防护罩；4镜头；5摄像机； 6电源电缆；7视频电缆；8监视器；9半固定云

18、台；10云台支架 给水调整的任务是使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在允许的范围内变化。 单冲量调节的主要问题是，当锅炉负荷和压力变化时，由于水容积中蒸汽含量和蒸汽比容改变而产生虚假水位时，调节器会指导给水调整阀朝错误的方向动作。所以它只能用于水容量相对较大或负荷相当稳定的锅炉上。 在双冲量给水调节系统中，信号D比信号H提前反应，以抵消虚假水位的不正确指挥，故双冲量调节系统可用于负荷经常变动和大容量的锅炉上。但是这种调节系统还不能反映和纠正给水方面的扰动带来的影响。 三冲量的调节系统对给水量的调节，综合考虑了蒸发量与给水量相平衡的原则，又考虑了水位偏差大小的影响，所以既能够补偿虚假水位的反

19、应，又能纠正给水量的扰动。 300MW单元机组的锅炉通常都配备有单冲量给水调节系统和三冲量给水调节系统两种。在锅炉启动和低负荷运行时，投人单冲量调节系统；当锅炉转为正常运行时，给水即即自动切换投人三冲量给水自动调节系统运行。 切换器切换器给水调节机构给水调节机构三冲量调节器三冲量调节器单冲量调节器单冲量调节器过热器过热器省煤器省煤器锅筒锅筒DWH全程给水调节系统原理图全程给水调节系统原理图四、燃烧调整通过对锅炉燃料供给量和配风参数的调整，以及控制方式的改变等，保证进入锅炉炉膛内的燃料及时、稳定、尽可能完全和洁净的燃烧。1 1、燃烧调整的目的、燃烧调整的目的（1）合理的锅炉空气系数合理的锅炉空气

20、系数，燃料及时着火、稳定燃烧、尽可能低的飞灰可燃物含量及氮氧化物，安全、经济和环保综合最佳工况；（2）保证锅炉出口的蒸汽参数达到规定数值锅炉出口的蒸汽参数达到规定数值；（3）合理的组织燃烧合理的组织燃烧，火焰中心位置适中，不冲刷炉壁，热负荷分布均匀；避免受热面结渣、超温和设备烧损，避免引起水冷壁管外部的高温腐蚀；（4）维持蒸发受热面内正常的水动力工况维持蒸发受热面内正常的水动力工况，避免因燃烧工况的改变使锅筒水位波动或水循环故障（对自然循环锅炉），或水动力不稳定工况等（对直流锅炉）。2、燃烧调整的基本内容燃烧调整的基本内容（1）不同锅炉负荷下燃料量与空气量的配比，过量空气系数的调整，燃烧调整的

21、最基本的内容（2）燃烧器一、二、三次风量与风速的大小及其相互间的匹配方式等；（3）煤粉细度的调整，（4）各燃烧器之间煤粉分配量的调整；（5）燃烧器不同组合投运方式；（6）锅炉炉膛压力调整；应维持一定的炉膛负压。（7）其它专项燃烧调整实验。3 3、运行中的燃烧调整、运行中的燃烧调整第三节第三节 锅炉启动和停炉锅炉启动和停炉一、电站锅炉的起动 从点火到带额定负荷（单元机组）或并入蒸汽母管（母管制机组）的全过程。 是火力发电设备运行的重要操作，在保证设备安全的前提下，尽量缩短起动过程延续的时间、提高经济性。1、锅炉的起动方式、锅炉的起动方式冷态起动：锅炉经过检修或较长时间备用后，在没有压力且其温度与

22、环境温度接近的情况下的起动， 68小时完成温态起动：停用时间较长但没有完全冷却的工况下的起动热态起动：锅炉经较短时间的停用，还保持有一定的压力和温度情况下的起动， 12小时2汽包锅炉的启动（1）、起动特点汽水系统中的厚壁金属锅筒及筒内蓄水、蓄热能力大；内、外和上、下壁的温度差是制约整台机组起动速度的主要因素，保证锅炉锅筒等部件逐渐和均匀地得到加热，不致产生过大的热应力。（2）、起动程序 起动前准备工作起动前准备工作锅炉上水锅炉上水 炉内通风炉内通风汽轮机盘车汽轮机盘车 凝汽器抽真空凝汽器抽真空 点火、升温升压点火、升温升压暖管暖管汽轮机冲转、升速汽轮机冲转、升速 发电机并网发电机并网 关闭旁路、升负荷关闭旁路、升负荷锅炉排污锅炉排污带负荷运行带负荷运行 在锅炉设计寿命期限内，通常规定，锅炉允许的冷态起动500次，温态起动4000次，热态起动5000次2 2、直流锅炉起动、直流锅炉起动 （1 1）、特点）、特点 无厚壁金属锅筒，起动时间2小时左右