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技术|锅炉设备调整(二)

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【摘要】:
11.对于固态排渣煤粉炉,燃烧调整的目的是什么?(1)保证达到正常稳定的汽压、汽温和蒸发量。(2)着火稳定,燃烧中心适中,炉膛温度场和热负荷分布均匀,避免结焦和燃烧器损坏,保证过热器的运行安全性,燃烧公害小。(3)使运行达到最高的经济性。12.对于固态排渣煤粉炉,控制与调整的主要对象有哪些?锅炉燃烧系统包括风、煤、烟三大方面,影响燃烧工况的参数很多,控制调整的主要对象有:(1)炉膛的风量和出口处过

11.对于固态排渣煤粉炉,燃烧调整的目的是什么?

1)保证达到正常稳定的汽压、汽温和蒸发量。

2)着火稳定,燃烧中心适中,炉膛温度场和热负荷分布均匀,避免结焦和燃烧器损坏,保证过热器的运行安全性,燃烧公害小。

3)使运行达到最高的经济性。

12.对于固态排渣煤粉炉,控制与调整的主要对象有哪些?

锅炉燃烧系统包括风、煤、烟三大方面,影响燃烧工况的参数很多,控制调整的主要对象有:

1)炉膛的风量和出口处过量空气系数。

2) 燃烧器一、二、三次风的出口风速和风率。

3)煤粉细度。

4)各燃烧器间的负荷分配和投停方式。

5)磨煤机组合运行方式。

6)二次风和周界风的配比。

7)燃烧器的倾角。

13.锅炉燃煤性质是从哪几方面进行评价的?

锅炉燃煤特性评价主要从以下几方面:

1)煤的发热量;

2)煤的挥发分含量;

3)灰分的熔融性;

4)煤的焦结性;

5)煤的可磨性;

6)煤的磨损性。

14.在锅炉试验中,为什么要采取烟气样品进行成分分析?

 

1)为了确定向炉膛的送风量(即炉膛出口过量空气系数)。

 

2)为确定锅炉的排烟热损失,需要计算排烟处的过量空气系数。

 

3)为确保可燃气体未完全燃烧热损失,需要测量烟气中的可燃气体成分含量(CO、H2CH4)。

 

汽温的调整

 

1.调整过热汽温有哪些方法?

 

调整过热汽温一般以喷水减温为主,作为细调手段。减温器为两级或以上布置,以改变喷水量的大小来调整汽温的高低。另外可以改变燃烧器的倾角和上、下火嘴的投停、改变配风工况等来改变火焰中心位置作为粗调手段,以达到汽温调节的目的。

 

2.调整再热汽温的方法有哪些?

 

再热汽温的调整大致有烟气再循环、分隔烟道挡板、汽一汽热交换器和改变火焰中心高度四种方法。利用再循环风机,将省煤器后部分低温烟气抽出,再从冷灰斗附近送入炉膛,以改变辐射受热面和对流受热面的吸热比例。对于布置在对流烟道内的再热器,当负荷降低时,再热汽温降低,可增加再循环烟气量,使再热器吸热量增加,保持再热汽温不变。用隔墙将尾部烟道分成两个并列烟道,在两烟道中分别布置过热器与再热器,并列烟道省煤器后装有烟道挡板,调节挡板开度可以改变流经两个烟道的烟气流量,从而调节再热汽温。汽一汽热交换器是利用过热蒸汽加热再热蒸汽以调节再热汽温的设备。对于设置壁式再热器和半辐射式再热器的锅炉可以通过改变炉膛火焰中心的高度来调节再热汽温。另外再热器还设置微量喷水作为辅助细调手段。

 

3.再热器事故喷水在什么情况下使用?

 

事故喷水的主要作用是保护再热器的安全。如锅炉发生二次燃烧,或减温减压装置故障,高温、高压的过热蒸汽直接进入再热器,或其它一些造成再热器超温的情况下,都应使用事故喷水减温。既可使再热器管壁不致超温,而且降低了再热汽温,正常运行中还能起到调整再热器出口汽温在额定值以及减小两侧温度偏差的作用。

 

4.为什么锅炉负荷增加,炉膛出口烟温上升?

 

增加锅炉负荷是靠增加进入炉膛的燃料量和风量来实现的,而且锅炉的负荷基本上正比于进入炉膛的燃料量。进入炉膛的燃料量增加时,虽然水冷壁的辐射受热面未变化,但由于炉膛温度升高,火焰向水冷壁的辐射传热增加,水冷壁因吸热量增多,管内产生的蒸汽量增加而使锅炉产汽量提高。

 

炉膛内火焰的温度不是与燃料量的增加成正比的。大量试验和生产实践证明,锅炉从50%额定负荷到满负荷,炉膛内火焰的温度升高不超过200℃,炉膛内辐射传热量的增加最大不超过80%。由于进入炉膛的燃料增加一倍,而炉膛内水冷壁的辐射吸热量增加不到一倍。虽然负荷增加对流受热面的吸热量增加,但由于水冷壁的辐射吸热量占全部吸热量的95%,对流吸热量仅占5%,所以负荷增加,水冷壁的吸热量所占的比例下降。

 

由于随着锅炉负荷的增加进入炉膛的燃料量成比例地增加,而炉膛水冷壁的吸热量增加的幅度小于燃料量增加的幅度,必然导致炉膛出口烟温上升。

 

5.为什么过量空气系数增加,汽温升高?

 

过量空气系数增加(假定原先是最佳过量空气系数),炉膛内的温度下降,使水冷壁吸收的辐射热量减少,炉膛出口的烟气温度略有下降。由于烟气量增加,烟速提高,使传热系数增加的幅度大于传热温差减少的幅度,因此,使过热器的吸热量增加。由于排烟温度和烟气量增加,q2增加,锅炉效率降低,在燃料量不变的情况下.蒸发量减少,因此,汽温升高。一般说来,过量空气系数每增加0.1,汽温升高8~1O℃。

 

如果炉膛的过量空气系数已经较高时,则过量空气系数进一步增加,汽温升高的幅度下降。如果过量空气系数太大,可能会因为炉膛温度和炉膛出口烟气温度大大降低,过热器因传热温差下降太多而使汽温下降,这种情况只有在很恶劣的燃烧工况下才会出现。

 

6. 为什么给水温度降低,汽温反而升高?

 

为了提高整个电厂的热效率,发电厂的锅炉都装有给水加热器,在给水泵以前的加热器称为低压加热器,在给水泵以后的称为高压加热器。给水经高压加热器后,给水温度大大提高。例如,中压锅炉给水温度大都加热到172℃,高压炉一般加热到215℃,超高压锅炉给水加热到240℃,亚临界压力锅炉给水加热到260℃。

 

在运行中由于高压加热器泄漏等原因,高压加热器解列时给水经旁路向锅炉供水。锅炉的给水温度降低后,燃料中的一部分热量要用来提高给水温度。假如蒸发量维持不变,则燃料量必然增加,炉膛出口烟气温度和烟气流速都要提高,过热器的吸热量增加,蒸汽温度必然要升高。给水温度降低后,假定燃料量不变,则由于燃料中的一部分热量用来提高给水温度,用于蒸发产生蒸汽的热量减少,而此时由于燃烧工况不变,炉膛出口的烟气温度和烟气速度不变,过热器的吸热量没有减少。但由于蒸发量减少,蒸汽温度必然升高。所以给水温度降低,蒸汽温度必然升高。

 

7. 为什么汽压升高,汽温也升高?

 

锅炉在运行时,汽压反映了锅炉产汽量与外界用汽量之间的平衡关系。当两者相平衡时,汽压不变。

 

当汽压升高时,则说明锅炉产汽量大于外界用汽量。锅炉汽压升高,炉水的饱和温度也随之升高。在锅炉燃料量不变的情况下,外界负荷减少,多余的热量就储存在炉水和金属受热面中,一部分蒸汽因压力升高被压缩储存在汽包的蒸汽空间和水冷壁管内。由于此时燃烧工况未变,过热器入口的烟气温度和烟气流速均未变,即过热器的吸热量未变,而过热器入口的饱和蒸汽温度因汽压升高而增加,蒸汽流量因外界负荷减少而降低。所以,汽压升高,汽温升高。

 

8. 为什么煤粉炉出渣时,汽温升高?

 

煤粉喷入炉膛燃烧后,煤粉中约90%的灰分进入烟气成为飞灰,约10%的灰分经水冷壁管的下部冷灰斗冷却后结成大块的灰渣。烟气中的飞及通常由除尘器除去,而大块的灰渣则是通过定期放渣的方式排出炉外的,经碎渣机粉碎后由灰渣泵送至储灰场。

 

由于炉膛的烟囱效应,炉膛下部的烟气负压比炉膛上部大。当需要放渣时,将炉膛下部灰斗的放渣门开启,因为灰渣的体积较大,为了使灰渣顺利排出,放渣门开得较大,为了操作人员的安全,出渣时炉膛要维持一定的负压。所以,放渣时大量冷空气从放渣门进入炉膛是不可避免的。大量冷空气从炉膛下部进入炉膛,不但使火焰中心上移,炉膛吸热量减少,而且还使炉膛出口的过量空气系数增加。过热器吸热量的增加必然导致过热汽温上升。

 

为了减少放渣时对汽温上升的影响,可在放渣过程中略减少送风量。因为从放渣门漏入空气中的一部分也可参与燃烧,这样可以减少炉膛出口过量空气系数增加的幅度,从而降低汽温上升的幅度。

 

9. 为什么煤粉变粗过热汽温升高?

 

煤粉喷入炉膛后燃尽所需的时间与煤粉粒径的平方成正比。设计和运行正常的锅炉,靠近炉膛出口的上部炉膛不应该有火焰而应是透明的烟气。在其他条件相同的情况下,火焰的长度决定于煤粉的粗细。煤粉变粗,煤粉燃尽所需时间增加,火焰必然拉长。由于炉膛容积热负荷的限制,炉膛的容积和高度有限,煤粉在炉膛内停留的时间很短,煤粉变粗将会导致火焰延长到炉膛出自甚至过热器。

 

火焰延长到炉膛出口,因炉膛出口烟温提高,不但过热器辐射吸热量增加,而且因为过热器的传热温差增加,使得过热器的对流吸热量也随之增加。而进入过热器的蒸汽流量因燃料量没有变化而没有改变,因此,煤粉变粗必然导致过热汽温升高。

 

10. 为什么炉膛负压增加,汽温升高?

 

炉膛负压增加是指炉膛负压的绝对值增加。这使得从人孔、检查孔、炉管穿墙等处炉膛不严密的地方漏入的冷空气增多,与过量空气系数增加对汽温的影响相类似。所不同的是前者送入炉膛的是通过预热器的有组织的热风,后者是未流经预热器的冷风。

 

炉膛负压增加,尾部受热面负压也同时增大,漏入尾部的冷风使排烟温度和排烟量进~步增加,锅炉热效率降低蒸发量减少。因此,漏入炉膛同样多的空气量,即假若同样使炉膛出口过量空气系数增加0.1,则炉膛负压增大使汽温升高的幅度大于送风量增加使汽温升高的幅度。

 

11.为什么定期排污时,汽温升高?

 

定期排污时,排出的是汽包压力下的饱和温度的炉水,如中压炉饱和水温为256℃,高压炉为317℃。为了维持正常水位,必然要加大给水量。由于给水温度较炉水温度低,如中压炉,高压加热器投入运行时为172℃,不投时为104℃,高压炉高压加热器投入时为215℃,不投时为168℃。

 

定期排污过程中,排出的是达到饱和温度的炉水,而补充的是温度较低的给水。为了维持蒸发量不变,就必须增加燃料量,炉膛出口的烟气温度和烟气流速增加,汽温升高。如果燃料量不变,则由于一部分燃料用来提高给水温度,用于蒸发产生蒸汽的热量减少,因蒸汽量减少,而炉膛出口的烟温和烟气流速都未变,所以汽温升高。

 

给水温度越低,则由于定期排污引起的汽温升高的幅度越大,如果注意观察汽温记录表,当定期排污时,可以明显看到汽温升高,定期排污结束后,汽温恢复到原来的水平。

 

12.为什么尾部受热面除灰使得汽温降低?

 

为了保持受热面的清洁,降低排烟温度以提高锅炉热效率,受热面,主要是对流受热面要定期除灰。因为锅炉热效率提高,如维持锅炉蒸发量不变,送入炉膛的燃料量减少,炉膛出口的烟气温度和烟速降低,过热器的吸热量因传热温差和烟气侧的放热系数降低而减少,造成过热汽温下降。如保持燃料量不变,则炉膛出口烟气温度和烟速不变,由于蒸汽流量增加,单位质量蒸汽的吸热量减少,使过热器出口汽温下降。因此,对流受热面除灰,无论是维持蒸发量不变还是保持燃料量不变,均使汽温下降。

 

省煤器除灰的结果是因受热面清洁,省煤器吸热量增加,对于沸腾式省煤器来说是沸腾度提高,对于非沸腾式省煤器来讲,进入汽包的给水温度提高了。其影响与提高给水温度对汽温的影响相类似。

 

预热器除灰的结果是预热器出口的风温升高,炉膛温度提高,辐射传热增加,炉膛出口烟温下降,使过热器的吸热量减少,汽温降低。

 

过热器除灰时,一方面由于过热器管清洁了,过热器吸热增多使汽温上升,另一方面,由于锅炉热效率提高,燃料量减少又使汽温降低。因此,过热器除灰对汽温的影响不如省煤器和预热器除灰对汽温的影响那样明显。

 

13.为什么过热器管过热损坏,大多发生在靠中部的管排?

 

由于炉膛两侧水冷壁强烈的冷却作用,烟气离开炉膛进入过热器时,在水平方向上温度的差别是较大的。中部与两侧的烟气温差最高可达150℃。烟气温度高,不但使过热器管的传热温差增加,而且使烟气向过热器的辐射传热增加,使中部过热器管内的蒸汽温度升高。热负荷的增加,使管壁和蒸汽的温差升高。

 

在过热器管内清洁和蒸汽流速相同的情况下,管壁温度决定于管内的蒸汽温度和热负荷的大小。因此过热器管发生超温过热损坏大多发生在靠中部的管排。

 

14.为什么过热器管泄漏割除后,附近的过热器管易超温?

 

过热器管焊口泄漏或过热器管因过热损坏泄漏,除特殊情况外,由于无法补焊或整根更换工作量很大,通常都采取将损坏的过热器管两头割断封死的处理方法。损坏的过热器管由于没有蒸汽冷却,很快就会因严重过热而断裂脱落,这样在相邻的两根过热器管排之间形成了一个流通截面较大的所谓“烟气走廊”。烟气走廊的流动阻力较小,烟气流速较高,使烟气侧的对流放热系数提高;烟气走廊的存在使烟气辐射层厚度增加,辐射放热系数提高。由于过热器管传热的主要热阻在烟气侧,所以烟气侧放热系数的提高必然使烟气走廊两侧的过热器管吸热量增加。过热器管吸热量的增加,不但使汽温升高而且管壁与蒸汽的温差增大,使得烟气走廊两侧的过热器管壁温度明显升高。

 

由于两侧水冷壁的吸热,使得进入过热器的烟气温度在水平方向上是两侧低中间高。过热器管的过热损坏大都发生在烟气温度较高的靠近中间的管排,两侧过热器的损坏较少发生(焊口泄漏的情况除外)。由于烟气走廊处的烟气温度较高,使烟气走廊两侧的过热器管壁温度更易升高。在生产中,时常遇到烟气走廊两侧的过热器管因超温而发红的情况。

 

15.为什么蒸汽侧流量偏差容易造成过热器管超温?

 

虽然过热器管并列在汽包与联箱或两个联箱之间,但由于过热器进出口联箱的连接方式不同,各根过热器管的长度不等,形状不完全相同,都会引起每根过热器管的流量不均匀。在过热器的传热过程中,主要热阻在烟气侧,约占全部热阻的60%,而蒸汽侧的热阻很小,仅占全部热阻的3%。由于过热器的传热温差较大,可达350一650℃,各根过热器管温度的差别对传热温差的影响很小,因此可以认为流量较小的过热器管的吸热量并不减少,这些过热器管内的蒸汽温度必然要上升。

 

蒸汽流量小的过热器管,因蒸汽流速降低,蒸汽侧的放热系数下降,过热器管与蒸汽的温差增大。在过热器管内清洁的情况下,过热器管的壁温决定于蒸汽温度和蒸汽与过热器管的温差。因此蒸汽流量偏差最易使流量偏少的过热器管超温。

 

低温段过热器,由于蒸汽入口温度为饱和温度,最高不会超过临界温度374.15℃,出口温度通常在400℃以下,过热器管的材质为20钢,允许使用温度不超过480℃,过热器管的安全裕量较大,蒸汽流量偏差造成的超温危险较小。高温段过热器由于出口汽温较高,为了节省投资,过热器管材质的安全裕量较小,因此蒸汽流量偏差造成的过热器管超温的危险相对来讲较大。

 

16.为什么低负荷时汽温波动较大?

 

低负荷时,送入炉膛的燃料量少,炉膛容积热负荷下降,炉膛温度较低,燃烧不稳定,炉膛出口的烟气温度容易波动,而汽温不论负荷大小,要求基本上不变。因此,低负荷时烟气温度与蒸汽温度之差较小,即过热器的传热温差减小。

 

当各种扰动引起炉膛出口烟气温度同样幅度的变化时,低负荷下过热器的传热温差变化幅度比高负荷下过热器的传热温差变化幅度大。由于以上两个原因,使得低负荷时的汽温波动较大。

 

17.为什么低负荷时要多投用上层燃烧器?

 

大多数中、高压锅炉的过热器是以对流传热为主。我们都知道,对流式过热器的汽温特性是随着负荷降低,蒸汽温度下降。当锅炉负荷较低时,有可能出现减温水调节阀完全关闭,汽温仍然低于下限的情况。虽然可以采取增大炉膛出口过量空气系数或增大炉膛负压的方法来提高汽温,但这些方法因排烟温度提高,排烟的过量空气系数增加.造成排烟热损失上升,导致锅炉热效率下降。

 

如果尽量停用下层燃烧器,而多投用上层燃烧器,则由于炉膛火焰中心上移,炉膛吸热量减少,炉膛出口的烟温上升。过热器因辐射吸热量和传热温差增大,过热器总的吸热量增加,使得汽温上升。这种调节汽温的方法经济性较好,在因负荷较低导致汽温偏低时,是应首先采用的方法。