锅炉汽温的控制与调整

锅炉汽温的掌握与调整锅炉汽温的掌握与调整在电力工业的长期进展过程中，蒸汽参数不断提高，这提高了电厂热力循环的效率。但是蒸汽温度的进一步提高受到必需承受价格昂贵、抗热强度及工艺性能差的高温钢材的限制，故目前绝大多数电站锅炉541℃。锅炉正常运行过程中，过热汽温顺再热汽温偏离额定值过大时，会对锅炉和汽轮机的安全或经济运行带来不良的影响。转子局部金属强度，降低，导致设备寿命缩短，严峻时甚至造成设备损坏事故。从以往锅炉受热面爆管事故的统计状况来看，绝大多数的炉管爆漏是由于金属管壁严峻超温或长期过热造成的。因而汽温过高对设备的安全是一个很大的威逼。蒸汽温度过低时，则会使汽轮机最终几级叶片的蒸汽湿度增加，严峻时甚至还有可能发生水击，造成汽轮机叶片断裂损坏。此外，汽温过低时还将造成汽轮机转子所受的轴向推力增大。凡此种种，均将严峻威逼汽轮机的安全运行。当蒸汽压力不变时如发生汽温降低，还将造成蒸汽焓下降，蒸汽作功力量降低，使汽轮机的汽耗增加，机组热力循环效率下降。所以汽温过低，不仅严峻影响设备的安全性，而且还将对机组运行的经济性带来不良的后果。过热汽温顺再热汽温如发生大幅度变化，除使锅炉管材及有关部件产汽温两侧偏差过大时，将使汽轮机汽缸两侧受热不均，热膨胀不均，威逼机组的安全运行。因此，锅炉运行中，在各种内、外扰动因素影响下，如何通过运行分析调整，用最合理的方法保持汽温稳定，是汽温调整的首要任务。一、锅炉受热面的传热特性锅炉的受热面，按传热方式一般可分为辐射受热面、半辐射受热面和对流受热面三种类型。水冷壁蒸发受热面，前屏及包复管受热面等，由于辐射换热量占主要成份，一般属辐射受热面；后屏过热器一方面属半辐射受热面；省煤器及对流烟道中的过热器、再热器等受热面由炉内辐射传热量和对流传热量的安排比例将发生变化。当锅炉负荷增加时，对流受热面的传热份额将增加，辐射受热面的传热份额相对削减4-2-1。锅炉负荷增加时，炉膛温度及炉膛出口烟气温度均将上升，由于炉膛温度的提高，总辐射传热量将增加；但是炉膛出口烟温的上升，又表辐射吸热量增加的比例将小于工质流量增加的比例。也就是说，随着锅炉负荷的增加，辐射受热面内单位工质的吸热量将削减，使锅炉辐射传热的份额相对下降。锅炉负荷增加时，一方面由于燃料量、风量相应增加，烟气量增多，使流经对流受热面的烟气流速增加，从而增大了烟气对管壁的对流放热系数；另一方面由于炉膛出口烟温上升，使烟温与管壁温度的平均温差增大，导致对流吸热量增加的比例大于负荷增加时工质流量增加的比例，使对流受热面内单位工质的吸热量增加，锅炉对流传热份额上升。此外，对流受热面内工质的负荷一汽温特性变化率还与受热面所处烟气温度的凹凸有关。受热面布置在远离炉膛出口处时，汽温随锅炉负由于烟气辐射吸热所占比例较大，使其在负荷变化时汽温变化较小，特性曲线近似于半辐射受热面而显得比较平坦。对于半辐受热面，由于它同时以辐射和对流两种方式传热，锅炉负荷上升时辐射传热削减而对流传热增加，负荷降低时则反之，因而总的传热量将变化不大，使锅炉负荷变化时半辐射受热面内工质温度的变化比较平稳。为改善过热汽温的变化特性，目前大容量高参数锅炉过热器的布置大多承受联合式过热器，即整个过热器由假设干级辐射、半辐射和对流过热器串联组成，例如本锅炉承受一级屏式过热器和二级过热器串联而成，前者为辐射受热面，后者为半辐射受热面。由于布置得当，当负荷在较大范围内变化时均可得到相当平稳的汽温变化特性，在30％MCR100MCR535541℃，变化相当小。再热器依据其特性，以往大多承受对流布置型式。为了改善低负荷(尤其是机组热态启动阶段)及变工况时的再热汽温特性，本锅炉的再热器承受半辐射和对流受热面串联组成的联合型式，结合再热汽温的调整50％MCR100％MCR541℃的设计值。二、汽包锅炉过热汽温的掌握与调整l、影响汽包锅炉过热汽温变化的因素(1)燃料性质的变化锅炉运行中，常常会遇到燃料品质发生变化的状况，当燃烧品质发生转变时，燃烧的发热量、挥发分、灰分、水分和灰渣特性等都会发生变动，因而对锅炉工况的影响比较简单。当燃料中的灰分或水分增大时，其可燃物质含量必定削减，因此燃料的发热量及燃烧所需要的空气量和燃烧生成的烟气量等均将降低。这一变化，可以从燃料量及风量未变时炉膛出口氧量增大这一现象上反映出来。在燃料量不变的状况下当灰分或水分增大时，由于燃料的发热量降低，将使燃料在炉内总放热量下降，其后果相当于总燃料量削减，在其它参数不变的状况下，必将造成过热汽温的下降。如需保持过热汽温顺锅炉出力不变，必需增加燃料量保持炉膛出口氧量不变方能到达。当燃煤的水份增加时，水份在炉内蒸发需吸取局部热量，使炉膛温度降低，同时水份增加，也使烟气体积增大，增加了烟气流速，使辐射式过热器的吸热量降低，对流式过热量增加。必需指出，燃料中的水分增大时，如通过增加燃料量保持炉膛出口氧量不变，则炉膛温度、辐射受热面的吸热量可保持不变，但由于烟气的容积和重度是随水分相应增加的，所以烟气的对流放热将增大。当煤粉变粗时，燃料在炉内燃烬时间延长，火焰中心上移、汽温将上升。风量及其配比的变化锅炉在正常运行中，为了保证燃料在炉膛内完全燃烧，必需保持肯定的过剩空气系数，即保持肯定的氧量。对于燃煤锅炉，炉膛出口过剩1．25左右。风量变化对过热汽温变化的影响速度既快且幅度又较大。在炉内燃烧使炉膛出口烟温上升。对于汽包锅炉，由于炉膛温度降低，水冷壁辐射吸热量削减，使产汽量下降；另一方面由于风量增大造成烟气量增多，烟气流速加快使过热器对流吸热量增加。由于流经过热器的蒸汽量削减了，但过热器的总吸热量增加，造成了汽包锅炉过热汽温的上升。假设在炉内燃烧工况不良的状况下适当增加风量，由于抑制了缺氧燃烧，使化学不完全燃烧及机械不完全燃烧损失大大降低，增加了炉内最终过热汽温的上升与否将视两者的比例状况而定。在总风量不变的状况下，配风工况的变化也会引起汽温的变化，假设配风使火焰中心降低，炉膛出口烟温相应下降。反之，炉膛出口烟温将上升。燃烧器运行方式的变化在锅炉运行中，炉膛火焰中心位置的变化将直接影响到各受热面吸热份额的变化。当火焰中心上移时，将造成辐射受热面吸热削减、对流受热面吸热增加，其影响结果与风量增大相像，也就是说，将使汽包锅炉过热汽温上升。影响炉膛火焰中心位置变化的因素很多，如：运行燃烧器的位置、上下燃烧器负荷的分配、上下二次风门开度的变化、炉膛负压的凹凸、炉底漏风的大小、煤粉细度、一次风管内风粉混合物的温度、燃料的品质、炉膛热负荷的凹凸、燃烧状况的好坏等。因此，锅炉燃烧是一个相当简单的物理化学过程，要搞好燃烧调整，必需经过各方面的综合分析和考虑方能奏效。应当指出，火焰中心过于偏上，将严峻威逼前屏的安全运行，并对锅炉运行的经济性带来不利的影响。因此，运行中应确保屏式过热器处无明火冲刷。q3q4增加，而使炉内热负荷及锅炉效率降低。此时，假设给水流量、减温水流量和主蒸汽压力等参数不变，则主蒸汽温度及各段汽温必定下降。给水温度的变化给水温度的变化对锅炉过热汽温将产生较大的影响。在汽包锅炉中，给水温度上升，过热汽温将下降。这是由于当其它参数不变而给水温度上升时，将使汽包锅炉的蒸发量增加，过热器内工质流量上升。(5)受热面清洁程度的变化受热面积灰或结渣是燃煤锅炉最为常见的现象，由于灰；渣的导热性差，造成积灰或结渣部位工质吸热量的削减和各段烟温的变化，使锅炉各受热面的吸热份额发生变化。汽包锅炉发生水冷壁结渣时，锅炉蒸发量将下降，并因炉膛出口烟温上升，造成过热汽温的上升。汽包锅炉过热器局部发生结渣时，由于锅炉蒸发量未变但过热器吸热量削减应视积灰或结渣的部位而定。一般来说，锅炉受热面的积灰或结渣是一个比较缓慢的过程，因此对过热汽温的掌握和调整不会带来简单性。但运行中如发生大块焦渣塌落，则有可能构成汽温突升或两侧偏差剧增等突发性大事。此外，进展受热面吹灰工作时，也应作好汽温突变的事故预想。锅炉负荷的变化炉膛热负荷增加时出口烟温上升，对流过热器吸热量增大，辐射过热器吸热量降低。饱和蒸汽温度及减温水量的变化从汽包出来的饱和蒸汽含有少量的水份，在正常工况下饱和蒸汽的温度变化很小。但由于某些缘由造成饱和蒸汽温度的较大变化时，则将对汽温的变化产生较大的影响。例如汽包水位突增时，蒸汽带水量将大大增加，由于这些水份在过热器中需吸热，因此在燃烧工况不变的状况下，过热汽温将降低。在用减温水调整汽温时，当减温水温度或流量发生变化时将引起蒸汽侧总热量的变化，当烟气侧工况未变时，汽温便将发生相应的变化。2、自然循环汽包锅炉过热汽温的掌握与调整。本汽包锅炉承受一级减温器作为过热汽温的主要调整手段，最大减温220t／h，MCR85．68t／h，装设在屏式过热器的进口。在紧急状况下，可以用装设在屏式过热器出口的二级减温器进展过热汽的汽温调整。锅炉正常运行工况下如消灭汽温变高时，应开大减温水，并留意观看减温后蒸汽温度的变化，减温水操作应缓慢切不行猛增猛减，以免造成汽温的大幅度波动。当工况发生变化，减温水已不能满足汽温调整的需要时，则可通过降低或上升炉膛火焰中心来到达调整汽温的目的。对于本锅炉，可承受转变燃烧器的组合方式或运行燃烧器位置，增加或削减上、下层燃烧器的二次风量等方法。觉察汽温降低时，应准时加强对过热器的吹灰；觉察汽温上升时，则应加强对炉膛水冷壁及省煤器的吹灰，并在确保燃烧完全的前提下尽量削减锅炉的总风量。总之，在汽温调整中，首先应通过燃烧调整，力求做到火焰不偏斜、避开消灭局部结焦的现象，然后对过热汽温进展细调。当减温水量在确保各级管壁温度不超限的状况下，已无法使汽温平稳调整时，则应从燃烧调整的角度来考虑调温的措施与方法。三、锅炉再热汽温的掌握与调整600MW器系统。这是为了适应大容量锅炉蒸汽初参数不断提高的需要。由于蒸汽初压力提高后如不相应提高初温度，蒸汽在汽轮机膨胀终了的湿度就会过高，这不但影响汽轮机运行的安全性，还将使汽轮机的相对内效率降低，严峻时还将造成汽轮机末几级叶片受到侵蚀损坏。为了保证乏汽湿度在允许的限度内，就应在提高蒸汽初压的同时，相应提高蒸汽的初温度。但是提高蒸汽的初温度又受到锅炉过热器、汽轮机高压部件和主蒸汽管道等金属材料的限制。解决这一问题的有效方法就是承受蒸汽中间再热。再热蒸汽参数的选择是由热力系统的技术经济比较确定的。为了寻求最大的经济效果，再热器温度通常等于或稍大于过热蒸汽温度，再热蒸汽压力一般为过热蒸汽压力的1／5左右。本锅炉的再热汽温为5413．75MPa。因此，再热汽温的掌握与调整对整个机组的安全、经济都具有极其重要的意义。1、再热汽温的特性由于再热器在构造和布置上的特点，打算了其汽温具有以下特性：(1)由于再热器具有较大的容积，工质在其中的流速较慢，且它又布置在烟气低温区使烟气侧的传热温差小，因而工况变化时再热汽温变化的迟滞时间较长。再热蒸汽压力低、比热小，因而单位工质在一样的吸热量变化时再热汽温将比过热汽温变化大。再热器对流局部布置在较低烟温区域，由于对流受热面的传热特性及再热蒸汽比热小的特点，使再热汽温的影响则较小。再热汽温对热偏差比较敏感。由于它压力低、比热小，在同样热偏差条件下，再热汽温的偏差将比过热汽温要大。再热器的运行工况不但受锅炉运行工况的影响，而且还受汽轮机运行工况的影响。再热蒸汽的流量不但随机组负荷而变化，还将受汽轮机一、二级抽汽量的大小及锅炉安全门、排汽阀启闭状态的影响。机组在定压方式下运行时，汽轮机高压缸排汽温度，即低温再热器进口温度，将随机组的负荷变化有较大幅度的变化。再热器进口温度及工质流量的变化均将造成再热汽温的变化。2、影响再热汽温变化的因素再热器由于构造和布置上的特点，打算了影响再热汽温度变化的因素很多。归纳起来，主要有以下方面：(1)高压缸排汽温度变化的影响。在其它工况不变的状况下，高压缸排汽温度越高，则再热器出口温度将越高，机组在定压方式下运行时，汽机高压缸排汽温度将随着机组负荷的增加而上升，过热汽温的上升，也将造成高压缸排汽温度的上升。另外，主蒸汽压力越高，蒸汽在汽轮机中作功的力量就越大，绝热焓降亦越大，高压缸排汽温度则相应降低。此外，汽轮机高压缸的(2)再热器吸热量变化的影响锅炉运行时，再热器吸热量越多，工质焓增越大，再热汽温将越高。影响再热器吸热量变化的因素较多，通常为：A、锅炉燃料量或燃料低位发热量的变化。燃料量越多或燃料的低位发热量越高，炉内热负荷及烟气温度越高，则再热器的吸热量就越多。B、流经再热器的烟气量的变化。对于再热器呈对流特性的局部，当流经再热器的烟气量越大时，再热器处烟气流速越高，则再热器的吸热量就越大。C、锅炉负荷变化时再热器吸热份额的影响。锅炉负荷降低时，辐射受热面的吸热比例增加，作为对流受热面布置的再热器，吸热份额将削减；反之，锅炉负荷上升时，对流式再热器的吸热份额将增加。D、燃烧工况变化的影响。在锅炉运行中，如炉膛火焰中心上移，将造成后部烟道烟温上升，对流式再热器的吸热量将增加。E、锅炉受热面积灰或结渣的影响。当再热器前受热面积灰或结渣时，将造成再热器处烟温上升，使再热器吸热量增加。当再热器受热面本身积灰或结渣时，吸热量削减。再热蒸汽流量变化的影响在其它工况不变时，再热蒸汽流量越大，则再热器出口温度将越低。机组正常运行时，再热蒸汽流量将随着机组负荷、汽轮机一级抽汽或二级抽汽量的大小、吹灰器的投停、安全门、汽机旁路或向空排汽阀状态等状况的