锅炉安全运行技术-2

关于锅炉安全运行技术第1页，共50页，编辑于2022年，星期三锅炉机组运行包括以下过程：启动正常运行调节停炉事故处理第2页，共50页，编辑于2022年，星期三第八章 锅炉安全运行技术锅炉启动包括以下过程：启动前的检查与准备工作锅炉上水锅炉点火锅炉升温升压第3页，共50页，编辑于2022年，星期三第八章 锅炉安全运行技术锅炉正常运行调节包括以下过程：蒸汽压力的调节蒸汽温度的调节汽包水位的调节燃烧调节：包括送风量调节、引风量调节以及燃料消耗量的调节。第4页，共50页，编辑于2022年，星期三第八章 锅炉安全运行技术锅炉停炉包括以下过程：停运准备滑压准备滑压降负荷汽轮机停机，锅炉熄火锅炉降压第5页，共50页，编辑于2022年，星期三第八章 锅炉安全运行技术汽包热应力起停过程中受热面保护自然循环锅炉正常运行调节自然循环锅炉滑参数起停事故处理第6页，共50页，编辑于2022年，星期三第八章 锅炉安全运行技术第一节

汽包热应力第7页，共50页，编辑于2022年，星期三热应力：温度改变时，物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自由胀缩而产生的应力，称为热应力。由于热应力是温度变化而产生的，所以也称温度应力或温差应力。部件工作时，它的尺寸将因温度变化而伸缩。若部件的伸缩不受任何限制，温度变化只能使其变形，而不致产生应力。若部件不能自由伸缩，将会在其内部产生应力。部件在受热或冷却时，若各部分温度不一致，变形将受制约。温度高的部分要膨胀伸长,温度低的部分则限制它的膨胀,结果在高温部位产生压应力。低温部位产生拉应力。热应力是由于温度变化时变形受阻而产生，可根据应力与应变成正比的关系进行计算。一、内外壁温差及热应力第8页，共50页，编辑于2022年，星期三产生原因：当锅炉上水时，一定温度的给水进入汽包后，内壁温度随之升高，因汽包壁较厚，外部与环境接触，外表面温度上升的速度较内壁温升慢，从而形成了内外壁的温差，产生热应力。特点：内壁：内壁温度高，力图膨胀，产生压缩应力。外壁：外壁温度低，阻止内壁膨胀，产生拉伸应力。影响因素：热应力的大小决定于内外壁温差的大小。汽包壁的厚度越厚，内外壁温差越大，热应力越大。上水的温度高，上水速度快，内外壁温差越大，热应力越大。一、内外壁温差及热应力第9页，共50页，编辑于2022年，星期三减小汽包内外壁温差及热应力的措施：控制升降压速度。及早建立稳定的水循环。限制升降负荷速度。上水注意事项：当上水温度与汽包壁温差不超过50℃时，上水时间：夏季1～2小时，冬季3～4小时。当上水温度与汽包壁温差超过50℃时，上水时间：夏季不少于2小时，冬季不少于4小时。二、上下壁温差及热应力1.锅炉升压过程中汽包产生的上下壁温差及热应力第10页，共50页，编辑于2022年，星期三产生原因：在启动过程中，汽包壁从工质吸热，温度逐渐升高。锅炉自然循环尚不正常，汽包内的水流动很慢或局部停滞，对汽包壁的放热系数很小，所以汽包下壁温升小。汽包上壁与饱和蒸汽接触，当压力升高时，饱和蒸汽遇到较冷的汽包壁便发生凝结放热，由于蒸汽凝结时的放热系数要比汽包下半部水的放热系数大几倍，上壁温度很快达到对应压力下的饱和温度，使汽包上壁温度大于下壁温度，从而形成了上下壁的温差，产生热应力。特点：上壁：上壁温度高，力图膨胀，产生压缩应力。下壁：下壁温度低，阻止内壁膨胀，产生拉伸应力。影响因素：热应力的大小决定于上下壁温差的大小。汽包升压速度越快，饱和温度升高也越快，产生的上下温差就越大，热应力越大。2.锅炉停炉冷却过程中汽包产生的上下壁温差及热应力第11页，共50页，编辑于2022年，星期三产生原因：在停炉过程中，锅炉进入降压和冷却阶段，汽包主要靠内部工质进行冷却，由于汽包内炉水压力及对应的饱和温度逐渐下降，汽包下壁对炉水放热，使汽包下壁很快冷却。汽包上壁与蒸汽接触，在降压过程中放热系数较低，金属冷却缓慢，使汽包上壁温度大于下壁温度，从而形成了上下壁的温差，产生热应力。特点：上壁：上壁温度高，力图膨胀，产生压缩应力。下壁：下壁温度低，阻止内壁膨胀，产生拉伸应力。影响因素：热应力的大小决定于上下壁温差的大小。汽包降压速度越快，产生的上下温差就越大，热应力越大。3.

汽包上下壁温差及热应力的危害及相关规定第12页，共50页，编辑于2022年，星期三危害：上壁：上壁温度高，力图膨胀，产生压缩应力。下壁：下壁温度低，阻止内壁膨胀，产生拉伸应力。严重时使汽包趋于拱背变形，导致汽包受到损伤，减少汽包 使用寿命。我国有关规定：汽包上下壁允许温差：40℃。汽包上下壁最大温差：不超过50 ℃。4.

减小汽包上下壁温差及热应力的措施第13页，共50页，编辑于2022年，星期三在锅炉的启动过程中：按锅炉升压曲线严格控制升压速度。设法及早建立水循环，如引入邻炉蒸汽加热锅水，均匀投入燃烧器，水冷壁下联箱适当放水等。采用滑参数启动。在锅炉的停炉过程中：按锅炉降压曲线严格控制降压速度。采用滑参数停炉。三、锅炉启动过程中汽包的保护第14页，共50页，编辑于2022年，星期三点火前进水和点火升压时汽包壁温差大。保护措施：加强水冷壁下联箱放水，促进水循环的建立。维持燃烧的稳定和均匀。点火前投入底部加热装置。按规程规定控制进水速度和水温。严格控制升温升压速度。四、机械应力第15页，共50页，编辑于2022年，星期三定义：物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。产生原因：汽包内压力引起。影响因素：汽包内压力。汽包内压力越大，机械应力越大。第二节

起停过程中受热面保护第16页，共50页，编辑于2022年，星期三◆水冷壁的保护◆过热器、再热器的保护◆省煤器的保护◆空气预热器的保护一、水冷壁的保护1.自然循环锅炉水冷壁的保护第17页，共50页，编辑于2022年，星期三保护的必要性：自然循环锅炉在升压过程的初始阶段，水冷壁受热较弱，管 内工质含汽量很少，故水循环不正常。又因此时投进的油枪或燃烧器数目少，所以水冷壁受热不均匀性很大。导致同一联箱上的水冷壁管之间存在金属温差，产生一定热应力，严重时会使下联箱变形或管子损伤。尤其是大型锅炉均采用膜式水冷壁，管子间温差轻易导致焊口拉裂。水冷壁的受热膨胀情况，可以通过装在下联箱上的膨胀指示器加以监视。有些锅炉水冷壁管上，还装有若干热电偶以监视管壁金属的温度。保护措施：保证水冷壁各部膨胀均匀，对膨胀较小的水冷壁下联箱进行 适当放水，促进水循环的建立。正确选择和适当轮换点火油喷嘴或燃烧器，维持燃烧的稳定和均匀，使水冷壁受热均匀。点火前投入水冷壁下联箱底部加热装置。大型锅炉，适当延长加热时间，有利于水循环建立，使水冷壁均匀受热。在点火初期，将邻炉蒸汽引入下联箱进行加热，加快水循环 的建立。第18页，共50页，编辑于2022年，星期三2.强制循环锅炉水冷壁的保护第19页，共50页，编辑于2022年，星期三多次强制循环锅炉，由于使用循环泵进行强制循环，水流量能按照计算设置的各水冷壁管进口节流孔板进行分配，因而在任何工况下都能获得较稳定的循环特性，无需采取特殊措施来改善水冷壁受热情况。二、过热器、再热器的保护第20页，共50页，编辑于2022年，星期三启动过程中，一般在蒸发量小于10%的额定蒸发量时，必须限制过热器的进口烟温，使之低于金属允许温度50℃。随着压力的升高，蒸汽流量增加，过热器冷却条件有所改善，这时可用限制过热器出口汽温的方法来保护过热器，要求过热器出口汽温比额定值低50～100℃。点火时燃料量的增长速度不能太快。保持火焰中心不偏斜，充满度好。开启疏水阀，及时疏水。降低火焰中心，控制炉膛出口烟温。定期切换火嘴，减小热偏差。合理使用喷水减温器。启动过程中使用旁路系统保护再热器。三、省煤器的保护再循环管图2-37

省煤器再循环示意图再循环管第21页，共50页，编辑于2022年，星期三汽包除氧器保护的必要性：点火初期，流往省煤器水量很少，或间隙进水，省煤器不能得到充分冷却。保护措施：采用省煤器再循环。四、空气预热器的保护第22页，共50页，编辑于2022年，星期三保护的必要性：起停过程中锅炉排烟温度很低，很易造成空气预热器结露现象，成为空气预热器腐蚀和堵灰重要原因。保护措施：打开暖风器或热风再循环，用以提高管壁温度，防止结露。第三节

自然循环锅炉正常运行调节第23页，共50页，编辑于2022年，星期三◆给水调节◆过热蒸汽温度和再热蒸汽温度调节◆燃烧调节一、给水调节任务：使给水量与锅炉蒸发量相适应，维持汽包水位在允许范围内变动。水位要求：正常水位在汽包中心线下100～200mm，波动范围为-50～+50mm。影响汽包水位变化的因素：给水量与蒸发量的平衡压力变化引起工质比容的改变不同工况下水容积中含汽量的变化给水量小于蒸发量第24页，共50页，编辑于2022年，星期三汽压降低负荷突增，汽压突降水位高度时间图8-1

影响汽包水位变化的因素1.汽包水位动态特性的特点第25页，共50页，编辑于2022年，星期三具有延时。蒸汽量扰动下出现“虚假水位”现象：在负荷突然增加时，虽然锅炉的给水流量小于蒸发流量，但开始阶段的水位不仅不下降，反而迅速上升，过一段时间后再下降。反之，锅炉负荷下降时，水位反而先下降。水位对象无自平衡能力：机组容量越大，水位变化越快，更难控制。炉膛热负荷扰动下，也会出现“虚假水位”现象。2.汽包水位调节方法采用三冲量给水自动调节系统，通过改变给水调节阀开度实现水位调节。图8-2

三冲量给水自动调节系统系统组成：一个调节器三个冲量：汽包水位H：是被调量，所以水位信号称为主信号。蒸汽流量D。给水流量G。系统优点：能够减小虚假水位的影响。能够消除给水量自发的扰动。第26页，共50页，编辑于2022年，星期三二、过热蒸汽温度和再热蒸汽温度调节过热蒸汽温度调节：动态特性：时滞和热惯性大。调节方法：主要采用喷水减温。再热蒸汽温度调节：动态特性：时滞和热惯性小。调节方法：主要采用烟气侧调 节。调节策略：先采用烟气侧调节再热汽温。再采用喷水减温调节过热汽温。图8-3

过热汽温调节第27页，共50页，编辑于2022年，星期三三、燃烧调节1.燃烧调节系统的任务第28页，共50页，编辑于2022年，星期三调节燃料量，使燃烧放出的热量与外界负荷相适应，维持一定的过热蒸汽压力。调节送风量，使空气量适应燃烧的要求，保持炉膛出口最佳过量空气系数。调节引风量，使燃烧生成的烟气及时排走，维持一定的炉膛出口负压。2.燃烧调节系统的组成第29页，共50页，编辑于2022年，星期三燃料量控制子系统：以燃料量为调节变量，主蒸汽压力为被调量，通过调节进入炉膛的燃料量，维持主蒸汽压力的稳定。送风量控制子系统：以送风量为调节变量，烟气含氧量为被调量，通过调节进入炉膛的送风量，使烟气含氧量达到设定的最佳值，保证燃料燃烧所需的空气量和燃烧过程的经济性。引风量控制子系统：以引风量为调节变量，炉膛压力为被调量，通过调节引风量维持炉膛压力的稳定。3.中间储仓式燃烧调节系统图8-4

中间储仓式燃烧调节系统框图注：“+”-表示信号量增大，使流量增大；“-”-表示信号量增大，使流量减少第30页，共50页，编辑于2022年，星期三4.中间储仓式燃烧调节系统自动控制过程第31页，共50页，编辑于2022年，星期三燃料量控制子系统：当外界负荷变化时，过热蒸汽压力发生变化，同时将蒸发量D和汽压变化速度dp/dt的综合信号送到燃烧调节器，通过调节进入炉膛的燃料量，维持主蒸汽压力的稳定。送风量控制子系统：当燃料调节器动作后，再向送风调节器送去信号，采用含氧量信号作为送风调节的校正信号，以送风量为调节变量，通过调节进入炉膛的送风量，以维持最佳过量空气系数。引风量控制子系统：当送风量调节器动作后，再向引风量调节器送去信号，通过调节引风量维持炉膛压力的稳定。第四节

自然循环锅炉滑参数起停第32页，共50页，编辑于2022年，星期三◆机炉联合起动方法◆起动参数要求◆锅炉升压速度要求◆机炉联合停运一、机炉联合起动方法第33页，共50页，编辑于2022年，星期三滑参数启动:锅炉、汽轮机的联合启动,或称整套启动。它是将锅炉的升压过程与汽轮机的暖管、暖机、冲转、升速、并网、带负荷平行进行的启动方式。启动过程中,随着锅炉参数的逐渐升高,汽轮机负荷也逐渐增加，待锅炉出口蒸汽参数达到额定值时,汽轮机也达到额定负荷或预定负荷,锅炉、汽轮机同时完成启动过程。分类：真空法压力法目前，大多数发电厂采用压力法进行滑参数启动，而很少使用真空法进行滑参数启动。1.真空法起动第34页，共50页，编辑于2022年，星期三起动前把锅炉与汽轮机之间主蒸汽管道的阀门，全部打开。空气门和疏水门全部关闭。先开汽轮机盘车，再投入抽气器，使汽包处于真空状态。锅炉开始点火，产生蒸汽进入汽轮机，暖管、暖机。当汽压达到0.1MPa，汽轮机冲转，停盘车。接近临界转速时，关小主蒸汽管道上主汽门。待汽压升高后再开大阀门，使汽轮机很快越过临界转速。当汽压达到0.5MPa，汽轮机达到额定转速，并网带负荷。随负荷增加，锅炉升温、升压。控制升温升压速度。满足汽包热应力和汽轮机热应力的要求。2.压力法起动第35页，共50页，编辑于2022年，星期三起动时抽气器和主汽门是关闭的。锅炉先点火升压，当汽压达到一定数值后，才开始暖管、暖机、冲转。一般是汽压达0.5～1.0MPa（表压）时开始冲转。以后随着蒸汽压力、温度逐渐升高，汽轮机达到全速、并网、带负荷，直至达到额定负荷。二、起动参数要求第36页，共50页，编辑于2022年，星期三主蒸汽压力：通常采用1MPa左右。主蒸汽温度：通常主蒸汽过热度不应小于50℃。再热蒸汽参数：要求再热蒸汽过热度一般为50℃以上。凝汽器真空度：一般真空为0.06～0.08MPa。三、锅炉升压速度要求水和蒸汽在饱和状态下，压力和温度存在对应关系。升压过程即为升温过程。图8-５锅炉升温升压曲线第37页，共50页，编辑于2022年，星期三三、锅炉升压速度要求第38页，共50页，编辑于2022年，星期三升温升压过程中，汽包上部金属温度高于下部金属温度，内壁金属温度高于外壁金属温度，最大温差不允许超过50℃，因此，需要限制升压速度。升温升压速度不仅受到汽包、水冷壁、省煤器及、再热器热应力的限制，同时也受到汽轮机暖机、升速和带负荷的限制。升温升压过程中,为保证炉膛受热均匀,减小水冷壁温差，应适当调换油枪或燃烧器位置；为减小汽包温差，应加强下联箱放水，促进水循环，或点火前投入下联箱蒸汽加热装置。在升压过程中,有一些操作如增加燃料量,开大旁路系统阀门及校验安全门等都会引起汽包水位的波动,加之此时给水流量小,汽包水位较难控制,应加强对汽包水位的监视和控制。升压接近额定值时，蒸汽压力对汽包产生的机械应力接近设计值，应限制升压速度防止温差与热应力过大。四、机炉联合停运－滑参数停运第39页，共50页，编辑于2022年，星期三停运准备滑压准备：汽机调节汽门开至全开。滑压降负荷：逐渐降低主蒸汽和再热蒸汽参数（温度和压力）来降低机组负荷和汽轮机转速。降压速度一般为0.03～0.15MPa/min，温降速度为2℃/min。汽轮机停机锅炉熄火：待汽轮机负荷接近于零时，机组解列，锅炉停止燃烧。锅炉降压。第五节

事故处理第40页，共50页，编辑于2022年，星期三◆锅炉燃烧事故◆水位事故◆受热面损坏一、锅炉燃烧事故1.炉膛灭火爆燃第41页，共50页，编辑于2022年，星期三定义:炉膛突然灭火后,送入的煤粉积存在炉内。然后突然燃烧形成爆炸。轻者影响带负荷,重者造成人身伤亡或设备事故。现象：炉膛负压突然加大。一、二次风压表水柱减小。汽压、汽温、水位下降。原因：煤质差、发热量极低，挥发物很少。低负荷时炉膛温度太低。送、引风机跳闸等。处理方法：全部停给粉机，停制粉系统，关闭油嘴，切断向炉内供应的燃料，控制汽包水位在较低处。减少送风量、增大引风量。通风3～5min，清除炉内煤粉。2.烟道再燃烧第42页，共50页，编辑于2022年，星期三定义:可燃物在对流烟道内再燃烧，轻者使受热面超温，严重造成过热器爆管或省煤器爆管，或烧坏空气预热器。现象：局部烟温和排烟温度过高。烟道负压波动，人孔冒烟。氧量表指示不正常。原因：燃烧工况失调、粒子过粗、煤粉太多。低负荷运行时间过长，燃烧工况差。锅炉起停频繁。处理方法：必须立即停炉，停供燃料，停送风、引风。关闭烟道挡板、门、孔。打开省煤器再循环门，打开过热器疏水门，打开事故喷水门。二、水位事故锅炉缺水现象：水位指示过低。蒸汽流量大于给水流量。过热蒸汽温度升高。原因：排污不当。水位表指示不准确。给水自动调节失灵。水冷壁、省煤器、给水管道爆管。处理方法：轻微缺水：增加给水量，逐渐恢复正常水位。严重缺水：立即熄火停炉，严禁向锅炉上水。第43页，共50页，编辑于2022年，星期三2.锅炉满水第44页，共50页，编辑于2022年，星期三现象：水位指示过高。蒸汽流量小于给水流量。过热蒸汽温度降低。原因：给水自动调节失灵。给水门失灵。给水压力过高。水位表指示不准。处理方法：轻微满水：校核水位计，减少给水量，开启排污阀放水降低水位、打开蒸汽管路疏水，恢复正常水位。严重满水：立即熄火停炉，开启过热器联箱、蒸汽管道的疏水门、开事故放水门，待汽包水位恢复正常时重新点火。3.汽水共腾第45页，共50页，编辑于2022年，星期三定义：锅内泡沫过多，蒸汽和锅水界限不清而共同升腾。现象：水位计内看不清水位，有剧烈波动，致使水位无法控制。蒸汽带水严重，过热蒸汽温度下降。无过热器的锅炉，蒸汽管道和分汽缸会有水冲击发生。原因：锅水质量不好，含盐浓度过大。表面排污不够，致使水面杂质过多。负荷不稳，短时间内用汽过多，产生蒸汽带水现象。并炉时锅炉汽压高于蒸汽管气压，且开启主汽门过快，汽压急剧下降，造成汽水共腾。处理方法：降低锅炉负荷，全开连续排污阀加强连排。加大进水，同时开启排污阀放水，进行炉水置换。