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影响锅炉汽温的因素及汽温的控制措施?

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【摘要】:
锅炉运行中,如果汽温过高,将引起过热器、再热器、蒸汽管道以及汽轮机汽缸、阀门、转子部分金属强度降低,导致设备使用寿命缩短,严重时甚至造成设备损坏事故。从以往锅炉受热面爆管事故统计情况来看,绝大多数的炉管爆破是由于金属管壁严重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胁。蒸汽温度低的危害大家也是知道的,它将引起机组的循环效率下降,使煤耗上升,汽耗率上升,新蒸汽温度过低时,带来的后果

锅炉运行中,如果汽温过高,将引起过热器、再热器、蒸汽管道以及汽轮机汽缸、阀门、转子部分金属强度降低,导致设备使用寿命缩短,严重时甚至造成设备损坏事故。从以往锅炉受热面爆管事故统计情况来看,绝大多数的炉管爆破是由于金属管壁严重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胁。蒸汽温度低的危害大家也是知道的,它将引起机组的循环效率下降,使煤耗上升,汽耗率上升,新蒸汽温度过低时,带来的后果就不仅仅是经济上的问题了,严重时可能引起蒸汽带水,给汽轮机的安全稳定运行带来严重的危害,所以规程上规定机组额定负荷下新蒸汽温度变化应在+5℃~-5℃之间。

一、 影响过热汽温变化的因素

1、 燃料性质的变化:主要指燃料的挥发份、含碳量、发热量等的变化,当煤粉变粗时,燃料在炉内燃烬时间长,火焰中心上移,汽温将升高。当燃料的水份增加时,水份在炉内蒸发需吸收部分热量,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,使辐射过热器的吸热量降低,对流过热器的吸热量增加。

2、 风量及其配比的变化:炉内氧量增大时,由于低温冷风吸热,炉膛温度降低,使炉膛出口温度升高。在总风量不变的情况下,配风的变化也会引起汽温的变化,当下层风量不足时,部分煤粉燃烧不完全,使得火焰中心上移,炉膛出口烟温升高。

3、 燃烧器及制粉系统运行方式的变化:上层制粉系统运行将造成汽温升高,燃烧器摆角的变化,使火焰中心发生变化,从而引起汽温的变化

4、 给水温度的变化:给水温度升高,蒸发受热面产汽量增多,从而使汽温降低。反之,给水温度降低汽温将升高。

5、 受热面清洁程度的变化:水冷壁和屏过积灰结焦或管内结垢时,受热面的吸热将减少,使炉膛出口温度升高,当过热器本身结焦或积灰时,由于传热不好,将使汽温降低。

6、 锅炉负荷的变化:炉膛热负荷增加时,炉膛出口烟温升高,使对流受热面吸热量增大,辐射受热面吸热量降低。

7、 饱和蒸汽温度和减温水量的变化:从汽包出来的饱和蒸汽含有少量水分,在正常工况下饱和温度变化很小,但由于某些原因造成饱和蒸汽温度较大变化时,如汽包水位突增,蒸汽带水量增大,在燃烧工况不变的情况下,这些水分在过热器中要吸热,将使汽温降低。在用减温水调节汽温时,当减温水的温度或流量变化时将引起蒸汽侧总热量的变化,当烟气侧工况未变时,汽温将发生相应的变化。

二、 影响再热汽温变化的因素

由于再热器具有较大的容积,工质在其中的流速较慢,且又布置在烟气低温区域,烟气侧的传热温差小,因而再热汽温变化的迟滞时间较长。再热蒸汽压力低,比热小,使得再热汽温在工况变化时的温度变化幅度较大。同时,再热蒸汽温度不仅受锅炉工况的变化影响,还受汽轮机工况的影响。如抽汽量变化的影响及高压缸排汽温度变化的影响。

1、 高压缸排汽温度变化的影响:机组在定压方式下运行时,高压缸排汽温度将随机组负荷的增加而升高。过热汽温的升高也将造成高压缸排汽温度的升高,另外,主汽压力越高,蒸汽在汽轮机中做功能力越大,焓降也越大,高压缸排汽温度则相应降低。

2、 锅炉烟气量的变化:因再热器呈对流特性,烟气量越大时,再热器吸热越多,汽温升高。

3、 锅炉负荷的变化:锅炉负荷降低时,辐射受热面的吸热比例增加,作为对流受热面的再热器吸热量减少,汽温将降低。

4、 其它一些诸如:受热面的清洁程度、火焰中心的位置、减温水量的变化等因素对再热汽温的影响与过热汽温类似。

三、蒸汽的压力在这里很关键,从下表可以看出:

随着汽压的上升炉水的饱和温度、饱和水焓上升,而饱和蒸汽焓和炉水的汽化热减小。我们知道炉水都是汽包压力下的饱和水,在燃料不变的前提下提高汽包压力会使得更多的饱和水变为饱和蒸汽,而燃料量没有改变,也就使得主、再热汽温下降。

四、 几种常见的工况扰动造成的汽温变化分析

1、 高加解列

高加解列后,锅炉的给水温度将下降,工质加热和蒸发所需的热量增多,在燃料量不变的情况下,锅炉蒸发量降低,造成过热汽温升高。如果要维持蒸发量,必须增加燃料,这样不仅使整个炉膛温度升高,炉膛出口烟温升高,且流过过热器和再热器的烟气量和烟气流速增大,锅炉热负荷增大,管壁温度升高甚至产生超温,损坏设备。因此一般在高加停用时,要限制机组负荷不大于90%额定负荷,严禁超负荷运行。运行中发生高加保护动作解列时,应立即相应开大过、再热减温水量,必要时通过减少燃料量来减弱燃烧,达到控制汽温升高的目的。

2、 启停制粉系统

当启动制粉系统运行时,由于大量煤粉进入炉膛内,锅炉热负荷急剧增加,受热面吸热量增大,将造成汽温升高。为了减小启动制粉系统时对汽温的扰动和防止超温,启动前应适当将过、再热汽温降低,缓慢开启制粉系统风门进行暖磨,使炉膛热负荷随着磨煤机内余粉的吹入逐渐升高,启动磨煤机后,将相应给煤机煤量放至最低,以减少瞬间吹入炉膛的燃料量。由于其余给煤机的煤量相应减少,但因锅炉的惯性作用,这部分的燃烧并没有立即减弱,此时可通过降低一次风压来适当减少进入炉膛的燃料量,避免因大量煤粉燃烧造成炉内热负荷的急剧增强。待汽温变化平缓后,再进行加负荷操作。同时,汽机调门要配合控制好主汽压力的变化,使其尽量平稳上升,以此来适应因燃烧变化所带来的蒸发量的改变,维持锅炉受热面内总的能量变化平衡。在停运制粉系统的操作中,关闭停运磨煤机的风门时应缓慢进行,一方面是为了对磨煤机进行吹扫,保证停运后的安全;另一方面是防止其对一次风产生瞬间提高的扰动,造成燃烧突然加剧,引起汽温快速升高而产生的超温。对冷热风门内漏较大的磨煤机,要及时联系检修处理。

3、 水冷壁结焦

水冷壁结焦时,因为灰、渣的热阻大,影响水冷壁的吸热,使辐射吸热量比例减少,炉膛出口烟温升高,过、再热器吸热比例增大,引起汽温的升高。此时可通过加强对水冷壁的短吹吹灰,以清洁水冷壁表面,提高其吸热能力。同时要积极分析结焦原因,进行燃烧调整,并定期进行吹灰工作,避免形成大面积结焦而造成超温或燃烧事故。

4、 炉底水封破坏

炉底水封破坏,使得大量冷风从捞渣机或水封槽处吸入,降低了炉膛温度,使辐射吸热的比例降低,蒸发量减少;炉膛出口烟气温度升高,烟气量及烟气流速增大,对流受热面吸热加强,造成过、再热汽温的升高。炉底水封破坏的表现为:在总风量不变的情况下,氧量升高,排烟温度升高。监盘人员要及时发现异常,开大减温水量,必要时通过减弱燃烧来削弱汽温的上涨程度。同时立即联系检查炉底水封的水量,尽快恢复被破坏的水封。

5、 配风不当

辅助风的作用是保证燃料着火后期燃烧所需要的氧气,当与煤粉相应层的辅助风配给不足时,将使得燃料在炉膛中心无法燃烬,从而延长燃烧所需的时间,造成炉膛出口烟气温度升高,引起汽温的升高。这种情况在锅炉点火期间和炉膛热负荷较低时,容易造成大量煤粉未完全燃烧,而增加锅炉尾部烟道发生再次燃烧的可能性。所以,正常运行时,用关小辅助风的方法提高汽温,是不安全也不经济的。

6、 减温水系统阀门故障

正常运行时,减温水是保证主、再热汽温在正常范围内的不可缺少的调节手段,当减温水系统因调整不及时,造成汽温升高,一方面可通过燃烧方面进行调整,如减少燃料量及降低一次风压,达到减弱燃烧的目的;另一方面可通过汽机开大调门,来增大流经过、再热器的蒸汽流量,达到降低温度的目的。但后一种方法,只是暂时缓解汽温的上涨,如调门不及时关小以维持适当的汽包压力,当汽包压力低,汽化潜热与过热热之间的比例从新分配后,将造成汽温更加快速的上涨。当减温水系统因阀门故障,如阀芯脱落、气动门气源失去、电动头故障等原因,造成减温水量达不到需求量时,应视减温水减少量的多少程度,快速减少燃料,减弱燃烧,如汽温升高到对锅炉受热面有危害或对汽轮机不允许时,应果断进行停炉处理。

7、 汽机高中压主汽门或调门关闭

在机组进行高中压主汽门或调门严密性试验、活动性试验时,当遇到阀门关闭后不能及时开启的情况下,此时锅炉受热面内的工质只有热量输入,而没有热量输出,或热量输出远小于热量输入,如单侧高压主汽门或中压主汽门关闭,将造成该侧蒸汽流量减少,从而引起该侧对应的温度升高甚至超温。这时可通过开启汽机高、低压旁路,来维持锅炉蒸汽流量与热量的平衡。紧急情况下可通过减弱燃烧,直至熄火,来抑止汽温的升高。

8、 锅炉压力偏低造成超温

汽包压力低,对应炉水饱和温度低,水冷壁吸热量所占比例减少,蒸汽过热热所占比例增加,造成汽温升高,这时如有启动制粉系统等加强燃烧类的操作,势必加剧汽温的上涨而引起超温。因此,在操作并提前增大减温水流量,控制好汽温。

9、 送、引风机调节不匹配

由于送、引风机调节失灵等原因,造成炉膛负压减小,一次风与炉膛差压降低,送粉能力下降;当负压瞬间产生急剧增大后,相应一次风与炉膛差压升高,送粉能力瞬间增强,造成炉膛内燃烧加强,引起汽温升高。

10、 汽包安全门动作

由于汽包安全门动作,流过过热器受热面的蒸汽量减少,单位质量工质的吸热量增加,引起汽温升高。这种事故情况下,应立即开大减温水。