锅炉机组的运行与调节

1、第十章第十章 锅炉机组的运行与调节锅炉机组的运行与调节w第一节第一节 汽包锅炉的变工况运行特性汽包锅炉的变工况运行特性w第二节第二节 锅炉的运行调节锅炉的运行调节w第三节第三节 直流锅炉的运行特点直流锅炉的运行特点w第四节第四节 单元机组变压运行单元机组变压运行 第一节第一节 汽包锅炉的变工况运行特性汽包锅炉的变工况运行特性w一、概述一、概述w工况总是处于不断变化之中。工况总是处于不断变化之中。 w状态参数随着时间而变化的过程，称为动状态参数随着时间而变化的过程，称为动态特性。态特性。 w各参数（或指标）与锅炉工况的对应关系各参数（或指标）与锅炉工况的对应关系称为静态特性。称为静态特性。 w研

2、究锅炉的动态特性，着眼于工况变化的研究锅炉的动态特性，着眼于工况变化的过程，而静态特性则着眼于变化的结果。过程，而静态特性则着眼于变化的结果。w锅炉调节可分人工调节和自动调节锅炉调节可分人工调节和自动调节 。w二、汽包锅炉的静态特性二、汽包锅炉的静态特性w（一）锅炉的负荷变动（一）锅炉的负荷变动w1.锅炉负荷变动对锅炉效率的影响锅炉负荷变动对锅炉效率的影响 锅炉负荷变动时，锅炉效率的变化情锅炉负荷变动时，锅炉效率的变化情况，取决于燃烧和传热两方面况，取决于燃烧和传热两方面 。 锅炉效率随锅炉负荷增大先升高锅炉效率随锅炉负荷增大先升高（q3+q4+q5的降低幅度大于的降低幅度大于q2的增大幅的增

3、大幅度）后有所下降（即度）后有所下降（即q3+q4+q2的增大幅度的增大幅度大于大于q5的降低幅度），锅炉效率最大的对的降低幅度），锅炉效率最大的对应的负荷称为经济负荷，经济负荷一般为应的负荷称为经济负荷，经济负荷一般为80%90%MCR 。w2.锅炉负荷变动对吸热量分配的影响锅炉负荷变动对吸热量分配的影响 锅炉负荷变化时要改变燃料量，燃料锅炉负荷变化时要改变燃料量，燃料量变化使炉内辐射和对流传热量的分配发量变化使炉内辐射和对流传热量的分配发生变化，从而使各受热面积的吸热量与被生变化，从而使各受热面积的吸热量与被加热工质的焓增相应发生变化，它是锅炉加热工质的焓增相应发生变化，它是锅炉烟温，汽温

4、静态特性的基础。烟温，汽温静态特性的基础。（1）炉内传热形式的分布。）炉内传热形式的分布。 （2）炉内辐射传热量的变化。）炉内辐射传热量的变化。 （3）对流传热量的变化。）对流传热量的变化。 w3.负荷负荷-烟温、汽温静态特性烟温、汽温静态特性w（1）负荷）负荷-烟温静态特性烟温静态特性 w（2）负荷）负荷-汽温静态特性汽温静态特性 w（二）过量空气系数变动（二）过量空气系数变动w1.炉膛出口过量空气系数变动炉膛出口过量空气系数变动w（1）对锅炉效率的影响）对锅炉效率的影响 ：最佳炉膛出口：最佳炉膛出口过量空气系数过量空气系数 w（2）对辐射传热、对流传热的影响）对辐射传热、对流传热的影响 ：

5、w（3）对气温的影响）对气温的影响 ：相应上升：相应上升 w（4）对排烟温度和热风温度的影响）对排烟温度和热风温度的影响 ：排：排烟温度升高烟温度升高 w2.烟道漏风变动的影响烟道漏风变动的影响w要看漏风的地点在什么位置要看漏风的地点在什么位置 w（三）给水温度变动（三）给水温度变动w锅炉的给水是由除氧器水箱经给水泵升压，锅炉的给水是由除氧器水箱经给水泵升压，通过高压过热器后送来的，大型锅炉的给通过高压过热器后送来的，大型锅炉的给水温度通常在水温度通常在280左右。当高压加热器运左右。当高压加热器运行情况改变时，给水温度也会相应变化。行情况改变时，给水温度也会相应变化。 w1.对锅炉负荷的影响

6、对锅炉负荷的影响 w2.对汽温的影响对汽温的影响w3.对排烟温度的影响对排烟温度的影响w（四）煤质变动（四）煤质变动w1.发热量的变动发热量的变动w燃料量的增加使过热汽温和再热汽温相应升高。燃料量的增加使过热汽温和再热汽温相应升高。w2.挥发分的变动挥发分的变动w煤的挥发分降低时，燃烧热损失煤的挥发分降低时，燃烧热损失(q3+q4)增加。增加。w3.灰分的变动灰分的变动w燃料灰分增大时，汽温升高，热损失燃料灰分增大时，汽温升高，热损失q4增加。增加。w4.水分的变动水分的变动w增大时，锅炉热效率降低。增大时，锅炉热效率降低。w煤质变差，会使锅炉炉膛出口烟温升高，汽温升煤质变差，会使锅炉炉膛出口

7、烟温升高，汽温升高，锅炉热效率降低。高，锅炉热效率降低。w三、汽包锅炉的动态特性三、汽包锅炉的动态特性w目的：掌握锅炉变工况时的调节规律。目的：掌握锅炉变工况时的调节规律。w汽包锅炉动态特性主要包括蒸汽参数（汽汽包锅炉动态特性主要包括蒸汽参数（汽压、汽温）、汽包水位和燃烧的变工况特压、汽温）、汽包水位和燃烧的变工况特性。性。 w（一）汽压动态特性（一）汽压动态特性w1.汽压的一般概念汽压的一般概念w主蒸汽压力的高低主要决定于锅炉的汽包主蒸汽压力的高低主要决定于锅炉的汽包压力和汽轮机调节汽门的开度。压力和汽轮机调节汽门的开度。 w一般当汽压升高时，过热汽温也要升高。一般当汽压升高时，过热汽温也要

8、升高。 w当输入能量大于输出能量时蒸发设备内部当输入能量大于输出能量时蒸发设备内部能量增多，汽压上升；反之汽压下降。能量增多，汽压上升；反之汽压下降。 w2.汽压动态特性汽压动态特性w蒸发设备输入侧能量的变化称为蒸发设备输入侧能量的变化称为 “内部扰动内部扰动”；由于外界负荷变化引起输出侧能量的变化称为由于外界负荷变化引起输出侧能量的变化称为“外部扰动外部扰动”。w图图10-3 汽包压力动态特性汽包压力动态特性w（a）燃料量扰动）燃料量扰动B； （b）汽轮机调速阀门关小）汽轮机调速阀门关小w3.汽压变化速度汽压变化速度 汽压变化速度过大，对锅炉及整个机汽压变化速度过大，对锅炉及整个机组的运行都

9、是不利的，一般规定，锅炉负组的运行都是不利的，一般规定，锅炉负荷调节速度在定压运行时每分钟不大于荷调节速度在定压运行时每分钟不大于5%min-1，滑压运行每分钟不大于，滑压运行每分钟不大于3%min-1 w（二）水位动态特性（二）水位动态特性w1.汽包水位汽包水位w汽包水位分正常水位，报警水位和保护动汽包水位分正常水位，报警水位和保护动作水位三种。汽包水位标准线一般在汽包作水位三种。汽包水位标准线一般在汽包中心线下中心线下100150mm处，水位波动在标处，水位波动在标准水位上下准水位上下50mm以内称正常水位。以内称正常水位。表表10-1 锅炉汽包水位控制值实例锅炉汽包水位控制值实例锅炉名称

10、锅炉名称汽包尺寸汽包尺寸正常水位（正常水位（mmmm）报警水位（报警水位（mmmm）保护动作水位保护动作水位（mmmm）内径内径 （mmmm）筒体长（筒体长（mmmm）汽包中心线汽包中心线上下距离上下距离正常水位基准正常水位基准线上下距离线上下距离正常水位基准正常水位基准线线上下距离上下距离1000t/h1000t/h亚临亚临界压力自界压力自然循环锅然循环锅炉炉17781778202010010050501001002502501025t/h1025t/h亚临亚临界压力控界压力控制循环锅制循环锅炉炉1675167521213053055050125125+317+317-209-2092008

11、t/h2008t/h亚临亚临界压力控界压力控制循环锅制循环锅炉炉1778177825.7625.76228.6228.65050+127 +127 -177.8-177.8+254+254-381-381w2.水位动态特性水位动态特性w运行中影响水位的具体因素如下：运行中影响水位的具体因素如下：w（1）蒸发设备输入与输出质量的平衡。）蒸发设备输入与输出质量的平衡。w（2）蒸汽压力变化。）蒸汽压力变化。 w（3）水位以下蒸汽容积变化。）水位以下蒸汽容积变化。 w（三）汽温动态特性（三）汽温动态特性w扰动导致的汽温变化有一定的时间延滞。扰动导致的汽温变化有一定的时间延滞。 w（四）燃烧动态特性（四

12、）燃烧动态特性w燃烧动态特性与燃料种类、燃烧系统有关。燃烧动态特性与燃料种类、燃烧系统有关。 第二节第二节 锅炉的运行调节锅炉的运行调节w由锅炉外部原因引起的对锅炉工作的扰动称由锅炉外部原因引起的对锅炉工作的扰动称为外扰，它主要是汽轮机改变调速汽门开度为外扰，它主要是汽轮机改变调速汽门开度发生的进汽流量的变化。发生的进汽流量的变化。w由锅炉内部原因引起的扰动称为内扰，它主由锅炉内部原因引起的扰动称为内扰，它主要是水冷壁吸热量的变化。要是水冷壁吸热量的变化。w锅炉运行调节的任务可以概括如下：锅炉运行调节的任务可以概括如下：w（1）保证蒸发量（负荷）满足机组或外界）保证蒸发量（负荷）满足机组或外界

13、负荷的需要；负荷的需要；w（2）在较大的负荷范围内维持正常的汽温、）在较大的负荷范围内维持正常的汽温、汽压，并保证过热蒸汽品质；汽压，并保证过热蒸汽品质；w（3）调整燃烧并保证燃烧的稳定和经济，）调整燃烧并保证燃烧的稳定和经济，尽量减少燃烧系统的厂用电消耗；尽量减少燃烧系统的厂用电消耗；w（4）及时处理和消除各种故障、异常和事）及时处理和消除各种故障、异常和事故，提高锅炉运行的安全性和可靠性。故，提高锅炉运行的安全性和可靠性。w一、锅炉负荷与汽压的调节一、锅炉负荷与汽压的调节w在锅炉运行中，负荷与汽压的调节通常是由单元在锅炉运行中，负荷与汽压的调节通常是由单元机组负荷控制系统又称协调控制系统机

14、组负荷控制系统又称协调控制系统CCS来实现来实现的，负荷控制系统的作用是根据机组设备的运行的，负荷控制系统的作用是根据机组设备的运行状况对外界要求机组承担的负荷进行处理后，指状况对外界要求机组承担的负荷进行处理后，指挥机炉进行合理调节，共同来适应负荷的需要，挥机炉进行合理调节，共同来适应负荷的需要，并保证机组安全经济运行。并保证机组安全经济运行。w单元机组的汽压调节有汽轮机跟随锅炉、锅炉跟单元机组的汽压调节有汽轮机跟随锅炉、锅炉跟随汽轮机和汽轮机、锅炉协调负荷调节三种方式。随汽轮机和汽轮机、锅炉协调负荷调节三种方式。 w汽包锅炉热惯性较大，汽压变化速度较小，适用汽包锅炉热惯性较大，汽压变化速度

15、较小，适用于锅炉跟随汽轮机的方式，但是这方式还必须有于锅炉跟随汽轮机的方式，但是这方式还必须有配置调节响应较快的燃烧系统。配置调节响应较快的燃烧系统。w二、锅炉燃烧调整二、锅炉燃烧调整w（一）燃烧调整的任务（一）燃烧调整的任务w归纳如下：归纳如下：w1.保证燃烧供热量适应外界负荷的需要，保证燃烧供热量适应外界负荷的需要，以维持蒸汽压力、温度在正常范围内；以维持蒸汽压力、温度在正常范围内；w2.保证着火和燃烧的稳定，火焰中心适当、保证着火和燃烧的稳定，火焰中心适当、分布均匀、不烧损燃烧器，炉内不结渣，分布均匀、不烧损燃烧器，炉内不结渣，煤粉燃烧完全；煤粉燃烧完全；w3.对平衡通风的锅炉，应当维持

16、一定的炉对平衡通风的锅炉，应当维持一定的炉膛负压。膛负压。w（二）燃烧控制系统简介（二）燃烧控制系统简介w燃烧控制系统由燃料量控制系统、风量控燃烧控制系统由燃料量控制系统、风量控制系统和炉膛风压控制系统三大部分组成。制系统和炉膛风压控制系统三大部分组成。w燃烧控制系统的任务是根据机炉主控制器燃烧控制系统的任务是根据机炉主控制器来调节燃料量、送风量和炉膛风压，使锅来调节燃料量、送风量和炉膛风压，使锅炉在安全、经济条件下调节至负荷指令的炉在安全、经济条件下调节至负荷指令的要求。要求。w三、给水控制系统三、给水控制系统w大型锅炉一般配置两台调速汽动给水泵和大型锅炉一般配置两台调速汽动给水泵和一台调速

17、电动给水泵。两台汽动给水泵容一台调速电动给水泵。两台汽动给水泵容量各为量各为50%MCR，电动给水泵容量（，电动给水泵容量（3050%)MCR。 w大型锅炉给水调节常用单冲量和三冲量两大型锅炉给水调节常用单冲量和三冲量两种调节方式。启动过程给水流量用单冲量种调节方式。启动过程给水流量用单冲量调节，给水流量大于调节，给水流量大于30%MCR转换到三冲转换到三冲量调节，这种调节方式称为全程给水调节。量调节，这种调节方式称为全程给水调节。 w四、汽温调节四、汽温调节w大型锅炉主蒸汽温度常用喷水调节，再热大型锅炉主蒸汽温度常用喷水调节，再热汽温常用烟气旁路挡板调节或燃烧器摆动汽温常用烟气旁路挡板调节或

18、燃烧器摆动角度调节，必要时使用喷水。喷水调节汽角度调节，必要时使用喷水。喷水调节汽温有较大的滞迟时间和时间常数，一般情温有较大的滞迟时间和时间常数，一般情况下，滞迟时间为况下，滞迟时间为3060s，时间常数为，时间常数为40100s，它会引起喷水过调，汽温偏差，它会引起喷水过调，汽温偏差大，甚至发生汽温振荡。为了改善调节品大，甚至发生汽温振荡。为了改善调节品质，主蒸汽温度作为主信号，减温器后的质，主蒸汽温度作为主信号，减温器后的汽温或汽温变化率作为反馈信号。有的单汽温或汽温变化率作为反馈信号。有的单元机组还采用燃料指令、汽轮机调节级后元机组还采用燃料指令、汽轮机调节级后的汽压信号等作为汽温调节

19、的前馈信号。的汽压信号等作为汽温调节的前馈信号。表表10-2 电站锅炉出口蒸汽温度的允许偏差值电站锅炉出口蒸汽温度的允许偏差值出口蒸出口蒸汽额汽额定压定压力力（MPaMPa）锅炉负锅炉负荷变荷变化范化范围围（% %）出口蒸出口蒸汽额汽额定温定温度度（）温度允许偏差值温度允许偏差值（）+ +2.52.57575100100400400101020203.93.970100450450101025259.89.8701005405405 5101013.713.770100540/540540/5405 5101016.716.718.318.370100540/540540/5405 51010

20、25.325.370100541/541541/5415 51010第三节第三节 直流锅炉的运行特点直流锅炉的运行特点w一、直流锅炉的运行特性一、直流锅炉的运行特性w（一）静态特性（一）静态特性w1.汽温特性汽温特性w不同于汽包锅炉，即通过维持直流锅炉燃料和给水不同于汽包锅炉，即通过维持直流锅炉燃料和给水流量比值就能使汽温保持不变。流量比值就能使汽温保持不变。w2.汽压特性汽压特性w直流锅炉内的汽水工质串联通过各级受热面流动，直流锅炉内的汽水工质串联通过各级受热面流动，其工质压力由系统的质量平衡、能量平衡以及管路其工质压力由系统的质量平衡、能量平衡以及管路系统的流动压力降等因素决定系统的流动压

21、力降等因素决定 ：燃料量变化：燃料量变化 ；给；给水流量变化水流量变化 。w（二）动态特性（二）动态特性w1.燃料量扰动燃料量扰动w燃料量扰动时动态特性表现为：燃料量扰动时动态特性表现为：w（1）锅炉蒸发量先上升而后下降至等于给）锅炉蒸发量先上升而后下降至等于给水流量。水流量。w（2）给水流量由于汽压上升而略有下降。）给水流量由于汽压上升而略有下降。w（3）蒸汽温度开始时由于锅炉蒸发量上升）蒸汽温度开始时由于锅炉蒸发量上升而下降，后来由于燃料量增加而使汽温升而下降，后来由于燃料量增加而使汽温升高。高。w（4）蒸汽压力开始时由于锅炉蒸发量上升）蒸汽压力开始时由于锅炉蒸发量上升而上升，后来尤其蒸汽

22、温度上升而上升。而上升，后来尤其蒸汽温度上升而上升。w2.给水流量扰动给水流量扰动w给水流量增加时的动态特性如下：给水流量增加时的动态特性如下：w（1）锅炉蒸发量过一段时间后才逐渐上升至等于给水流）锅炉蒸发量过一段时间后才逐渐上升至等于给水流量。量。w（2）蒸汽温度开始时不变，后来由于锅炉蒸发量上升而）蒸汽温度开始时不变，后来由于锅炉蒸发量上升而下降。下降。w（3）蒸汽压力开始时由于锅炉蒸发量上升而上升，后来）蒸汽压力开始时由于锅炉蒸发量上升而上升，后来由于蒸汽温度下降而下降。由于蒸汽温度下降而下降。w3.汽轮机调速阀门开度扰动汽轮机调速阀门开度扰动w汽轮机调速阀门开度特性如下：汽轮机调速阀门

23、开度特性如下：w（1）调速阀门开度扰动增加时，蒸汽流量迅速增大，汽）调速阀门开度扰动增加时，蒸汽流量迅速增大，汽压迅速下降。如果给水压力不变，给水流量就会自动增压迅速下降。如果给水压力不变，给水流量就会自动增加。最终蒸汽流量等于给水流量。加。最终蒸汽流量等于给水流量。w（2）因为燃料量不变，给水流量略有增加，使蒸汽温度）因为燃料量不变，给水流量略有增加，使蒸汽温度略有下降。略有下降。w二、直流锅炉的调节特点二、直流锅炉的调节特点w1.燃烧燃烧/给水流量比值给水流量比值 在不同的负荷下保持燃料在不同的负荷下保持燃料/给水流量比给水流量比例。例。w2.汽温信号汽温信号 取靠近过热器进口端的微过热蒸

24、汽作取靠近过热器进口端的微过热蒸汽作为燃料为燃料/给水流量调节的依据给水流量调节的依据,选择合适的中选择合适的中间点温度，对汽温调节品质很重要。间点温度，对汽温调节品质很重要。 第四节第四节 单元机组变压运行单元机组变压运行w单元机组的运行方式有两种，即定压运行和单元机组的运行方式有两种，即定压运行和变压运行。变压运行。w定压运行定压运行是指汽轮机在不同运行工况下，只是指汽轮机在不同运行工况下，只依靠改变调节汽门的开度（即改变新蒸汽流依靠改变调节汽门的开度（即改变新蒸汽流量）来适应外界负荷变化的运行方式，此时量）来适应外界负荷变化的运行方式，此时无论机组负荷如何变化，进入汽轮机的主蒸无论机组负

25、荷如何变化，进入汽轮机的主蒸汽压力和温度是不变的，始终维持在额定值汽压力和温度是不变的，始终维持在额定值范围内。范围内。w变压运行变压运行又称滑压运行，它是依靠改变进入又称滑压运行，它是依靠改变进入汽轮机的主蒸汽力（同时也改变了进入汽轮汽轮机的主蒸汽力（同时也改变了进入汽轮机的新蒸汽量），来适应外界负荷的变化。机的新蒸汽量），来适应外界负荷的变化。 w一、变压运行的运行方式一、变压运行的运行方式w（一）变压运行的运行方式（一）变压运行的运行方式w单元机组的变压运行方式主要有以单元机组的变压运行方式主要有以下几种：下几种：w1.纯变压运行方式纯变压运行方式w2.节流变压运行方式节流变压运行方式w

26、3.复合变压运行方式复合变压运行方式 特点特点 ？w（二）几种典型锅炉的变压运行性（二）几种典型锅炉的变压运行性能能w1.自然循环汽包锅炉的变压运行性自然循环汽包锅炉的变压运行性能能w2.控制循环汽包锅炉的变压运行性控制循环汽包锅炉的变压运行性能能w3.螺旋管圈直流锅炉的变压运行性螺旋管圈直流锅炉的变压运行性能能w二、变压运行机组锅炉的特点二、变压运行机组锅炉的特点w（一）负荷变化率（一）负荷变化率w锅炉的汽包等厚壁部件随负荷变化产生锅炉的汽包等厚壁部件随负荷变化产生的热应力，限制了机组的负荷变化。的热应力，限制了机组的负荷变化。 w直流锅炉的联箱、混合器、汽水分离器直流锅炉的联箱、混合器、汽

27、水分离器等部件的壁厚也较大，温变率也要受到等部件的壁厚也较大，温变率也要受到一定的限制。一定的限制。 w（二）锅炉低负荷运行技术（二）锅炉低负荷运行技术w单元机组的最低负荷取决于锅炉，而锅炉运单元机组的最低负荷取决于锅炉，而锅炉运行负荷的下限主要取决于燃烧的稳定和水动行负荷的下限主要取决于燃烧的稳定和水动力工况的安全。力工况的安全。w锅炉低负荷运行技术的关键如下：锅炉低负荷运行技术的关键如下：w1.燃烧系统燃烧系统w锅炉燃烧稳定性与炉膛形式、燃烧器性能、锅炉燃烧稳定性与炉膛形式、燃烧器性能、炉膛热强度、煤质等因素有关，很多时候主炉膛热强度、煤质等因素有关，很多时候主要取决于燃烧器的性能。要取决

28、于燃烧器的性能。w给煤系统的可靠性十分重要。给煤系统的可靠性十分重要。 锅炉在运行中提高低负荷燃烧稳定性的措施？锅炉在运行中提高低负荷燃烧稳定性的措施？ w2.过热器、再热器系统过热器、再热器系统w预防受热面金属材料超温预防受热面金属材料超温w预防较大的热偏差预防较大的热偏差 w所以，要加强运行调整，如注意维持过所以，要加强运行调整，如注意维持过量空气系数不要过高，控制负荷变动率，量空气系数不要过高，控制负荷变动率，增强管壁温度测点以加强监视，保持运增强管壁温度测点以加强监视，保持运行燃烧器的匀称等。行燃烧器的匀称等。 w3.水冷壁系统水冷壁系统w负荷高时水冷壁的循环流速高，负荷低时循负荷高时水冷壁的循环流速高，负荷低时循环流速低。环流速低。 w负荷负荷50%MCR时，负荷对循环流速的影响时，负荷对循环流速的影响明显增大。明显增大。 w低负荷时炉膛热负荷不均匀性增大，并且热低负荷时炉膛热负荷不均匀性增大，并且热负荷高的水冷壁的循环流速比热负荷低的水负荷高的水冷壁的循环流速比热负荷低的水冷壁高好几倍。冷壁高好几倍。 w变压运行时，提高水循环可靠性的措施主要变压运行时，提高水循环可靠性的措施主要是均匀炉膛热负荷。是均匀炉膛热负荷。 w4.空气预热器空气预热器w低负荷时，空气预热器容易堵灰和腐蚀，低负荷时，空气预热器容易堵灰和腐蚀，这就要求空气预热器在低负荷时能提供这就要求空气预热器在