（工程熱物理專業(yè)論文）基于煙氣溫度在線監(jiān)測的鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的研究.pdf

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的鍋爐熱力計(jì)算對(duì)鍋爐優(yōu)化運(yùn)行非常重要，而傳統(tǒng)的鍋爐熱力計(jì)算是 通過某些參數(shù)的假設(shè)和規(guī)定來完成的，這種熱力計(jì)算存在一定的偏差。隨著科技的 進(jìn)步，新型紅外輻射式高溫測量儀的出現(xiàn)能夠很好地解決煙溫的準(zhǔn)確測量問題。目 前已有電廠安裝紅外線測溫儀并取得了良好的效果。 本文就是利用紅外線測溫儀測得的數(shù)據(jù)，結(jié)合鍋爐系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以某電廠 4 號(hào)爐為研究對(duì)象，重點(diǎn)介紹和分析了在線的鍋爐熱力計(jì)算，進(jìn)而分析了鍋爐預(yù)防 過再熱器的超溫爆管、結(jié)渣及吹灰優(yōu)化問題，并以鍋爐高效率和低n o 。排放為目標(biāo)， 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)鍋爐運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，開發(fā)了基于在線數(shù)據(jù)監(jiān)測的鍋爐運(yùn)行軟件，為 現(xiàn)場操作人員提供了較為全面的參考與建議。 關(guān)鍵詞：安全經(jīng)濟(jì)，在線監(jiān)測，實(shí)時(shí)計(jì)算，運(yùn)行軟件 a b s t r a c t i t i s g r e a ti m p o r t a n tt og e tr e a l - t i m ea n da c c u r a t eb o i l e r st h e r m a lc a l c u l a t i o nf o r e c o n o m i c s e c u r i t yo p e r a t i o n o nt h ep l a n tb o i l e r , b u tt r a d i t i o n a lc a l c u l a t i o ni sn o t a c c u r a t e p r o g r e s si ns c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , n e wi n f r a r e dt h e r m o m e t e rc o m e s ，t h eu s e o fr e m o t en o n - c o n t a c tm e a s u r e m e n t so ft e m p e r a t u r e i ti s g o o dr e s u l t st oi n s t a l l a t i o n i n f r a r e dt h e r m o m e t e r s ot h i st h e s i su s e do n l i n ed a t aa n db a s i sd a t at oa n a l y z eb o i l e rt h e r m a lc a l c u l a t i o n ， t h e np r o c e e dt ot h es t e pt oa n a l y z eb o i l e ro p e r a t i o nf o rb o i l e r i vo ft h ep l a n t ，f o re x a m p l e o v e r - t e m p e r a t u r eb u r s tp i p e s ，s l a g b o n d i n ga n ds oo n ，m e a n w h i l et h eab pn e u r a l n e t w o r km o d e lh a sb e e nb u i l tf o rp r e d i c t i n gt h eb o i l e r sp e r f o r m a n c ef o ri m p r o v i n g b o i l e re f f i c i e n c ya n dr e d u c i n gn i t r o g e no x i d ee m i s s i o n s f i n a l l yt h et h e s i sp r o p o s e d a d j u s t m e n tp r o g r a m so ft h ep l a n ta n df o r m e dt h es o f t w a r e ；i tc a nh e l po n s i t es t a f ft o o p e r a t et h eb o i l e r z a n gh a i r u i ( t h e r m a lp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o h us a n g a o k e yw o r d s ：e c o n o m i c s e c u r i t yo p e r a t i o n ，o n - l i n em o n i t o r i n g ，r e a l - t i m e c o m p u t a t i o n ，r u n n i n gs o f t w a r e 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 目錄 中文摘要 英文摘要 目錄 第一章引言1 1 - 1 課題背景1 1 2 本課題研究的意義和價(jià)值1 1 3 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2 1 4 本課題的研究目的和研究內(nèi)容3 1 4 1 本課題的主要問題3 1 4 2 本課題的研究內(nèi)容3 第二章鍋爐煙溫監(jiān)測及在線熱力計(jì)算的分析5 2 1 鍋爐設(shè)備概述5 2 2 鍋爐紅外測溫位置的選擇5 2 2 1 關(guān)于鍋爐熱力計(jì)算的討論5 2 2 2 測量位置的確定6 2 3 鍋爐在線熱力計(jì)算7 2 3 1 鍋爐在線熱力計(jì)算總體框架7 2 3 2 鍋爐在線熱力計(jì)算方法9 第三章鍋爐安全運(yùn)行有關(guān)問題的分析與研究1 3 3 1 鍋爐受熱面安全運(yùn)行1 3 3 2 爐膛安全運(yùn)行1 4 3 2 1 爐膛煙溫偏差1 4 3 2 2 爐膛負(fù)壓及汽包水位1 5 3 2 3 制粉系統(tǒng)1 5 3 3 鍋爐安全運(yùn)行監(jiān)測1 6 3 3 1 金屬壁溫監(jiān)測1 6 3 3 2 煙溫偏差監(jiān)測1 6 3 3 3 爐膛負(fù)壓及汽包水位監(jiān)測1 7 3 3 4 制粉系統(tǒng)監(jiān)測1 7 第四章鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有關(guān)問題的分析與研究1 9 4 1 受熱面吸熱量的分配1 9 4 1 1 受熱面吸熱量計(jì)算1 9 4 1 2 受熱面吸熱量監(jiān)測數(shù)據(jù)2 0 4 2 鍋爐熱效率計(jì)算2 0 i l 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 3 鍋爐吹灰監(jiān)測及優(yōu)化2 l 4 3 1 灰污表征方法2 2 4 3 2 吹灰的在線監(jiān)測2 2 4 3 3 受熱面污染的判定2 4 4 3 4 吹灰優(yōu)化系統(tǒng)2 5 4 4 鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化模型2 5 4 4 1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理及模型 1 8 - 2 4 j 2 6 4 4 2 鍋爐運(yùn)行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型2 8 4 4 3 模型的優(yōu)化2 9 4 4 4 遺傳算法的計(jì)算3 0 第五章鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在線監(jiān)測與優(yōu)化的軟件系統(tǒng)3 1 5 1 軟件系統(tǒng)概述3 l 5 2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3 1 5 2 1 軟件系統(tǒng)環(huán)境3 l 5 2 2 數(shù)據(jù)庫模塊3 2 5 2 3 后臺(tái)應(yīng)用程序模塊3 3 5 2 4 客戶界面模塊3 4 5 3 系統(tǒng)應(yīng)用3 4 5 3 1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)3 4 5 3 2 鍋爐安全運(yùn)行監(jiān)測3 5 5 3 3 鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測3 8 5 3 4 鍋爐運(yùn)行優(yōu)化模塊4 0 5 3 5 其它界面介紹4 1 5 4 系統(tǒng)應(yīng)用分析4 4 第六章總結(jié)與展望4 5 6 1 工作總結(jié)4 5 6 2 展望4 5 參考文獻(xiàn)。4 7 致謝。5 0 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況5 1 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 課題背景 第一章引言 在我國的電力行業(yè)，火力發(fā)電占百分之七十左右，因此火電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)對(duì) 電力行業(yè)的發(fā)展效益有很大影響。提高火電機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于整個(gè) 電力行業(yè)發(fā)展具有重要意義，鍋爐又是火電機(jī)組的重要設(shè)備之一，因此提高鍋爐運(yùn) 行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，必然是電站運(yùn)行優(yōu)化的重點(diǎn)。 鍋爐運(yùn)行是在設(shè)計(jì)的規(guī)范和過程的控制下進(jìn)行的，鍋爐設(shè)計(jì)中要充分考慮煙氣 側(cè)和蒸汽側(cè)的能量平衡。在火力發(fā)電廠中，鍋爐控制系統(tǒng)中包含著大量蒸汽參數(shù)的 監(jiān)測儀表，但由于檢測技術(shù)的限制，使煙氣側(cè)的監(jiān)測點(diǎn)寥寥無幾。由于煙氣側(cè)為鍋 爐系統(tǒng)提供能量，因此控制煙氣的參數(shù)對(duì)確保鍋爐的可靠運(yùn)行非常重要，而實(shí)際電 廠大多數(shù)鍋爐上卻缺少這樣的控制參數(shù)，導(dǎo)致控制邏輯缺少關(guān)鍵數(shù)據(jù)的回饋。例如， 爐膛出口溫度是設(shè)計(jì)人員考慮能量平衡時(shí)的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，煙氣參數(shù)的變化， 可以反映各主要換熱面的運(yùn)行工況，并據(jù)此做出相應(yīng)的調(diào)整決策。對(duì)于直流燃燒器 六角布置、切圓燃燒方式的鍋爐，爐內(nèi)存在煙氣殘余旋轉(zhuǎn)，運(yùn)行中出現(xiàn)的主要問題 是煙道兩側(cè)煙氣偏差比較大，使得過熱器、再熱器熱氣溫偏差大，嚴(yán)重是會(huì)引起受 熱面超溫爆管，同時(shí)受熱面壁溫的升高會(huì)引起結(jié)渣，影響鍋爐的運(yùn)行，而結(jié)渣會(huì)進(jìn) 一步引起更嚴(yán)重地結(jié)渣，必須吹灰。因此增加部位的煙氣溫度在線監(jiān)測對(duì)鍋爐安全 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是很有意義的。 隨著科技水平的不斷提高，利用非接觸的新型遠(yuǎn)紅外輻射式測量裝置應(yīng)運(yùn)而 生，利用這種非接觸式可以準(zhǔn)確地測量出一些關(guān)鍵部位的煙氣溫度，從而為我們研 究鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了很大的方便。 1 2 本課題研究的意義和價(jià)值 鍋爐系統(tǒng)控制需要大量的監(jiān)測點(diǎn)，特別是關(guān)鍵部位的監(jiān)測點(diǎn)，如爐膛出口煙氣 溫度。爐膛出口溫度是設(shè)計(jì)、運(yùn)行人員考慮能量平衡時(shí)的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，煙氣 參數(shù)的變化，可以反映各主要換熱面的運(yùn)行工況，并據(jù)此做出相應(yīng)的調(diào)整。過去由 于技術(shù)手段的欠缺，無法連續(xù)在線監(jiān)測該點(diǎn)的溫度，只能依靠間接的辦法對(duì)這點(diǎn)的 溫度進(jìn)行推算，推算出的結(jié)果失去了準(zhǔn)確性和時(shí)效性。 新型遠(yuǎn)紅外輻射式高溫測量儀是遠(yuǎn)距離非接觸式測量裝置，將其可以安裝在任 何觀察孔、檢修口或穿過鍋爐和墻面安裝，對(duì)爐膛出口煙氣溫度( 英文簡稱f e g t ) 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測和控制，有著很重要的實(shí)際意義。利用這一特別控制點(diǎn)f e g t ( 爐膛出 口溫度) 可更加準(zhǔn)確地進(jìn)行鍋爐熱力計(jì)算，進(jìn)而研究鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行技術(shù)，對(duì)鍋 爐的運(yùn)行的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及降低污染物排放，延長鍋爐使用壽命有著 重要的作用和影響。 1 3 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 運(yùn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)是鍋爐熱力計(jì)算，而鍋爐熱力計(jì)算的關(guān)鍵在于確定的爐膛出口 煙溫。傳統(tǒng)的計(jì)算方法是采用理論與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，利用經(jīng)驗(yàn)公式得出爐膛出 口煙溫，這個(gè)值與實(shí)際誤差較大。近些年，也提出了從測量準(zhǔn)確的排煙溫度開始， 沿著煙氣流動(dòng)相反的方向，主要利用熱平衡關(guān)系，反向推出各受熱面處的煙氣溫度， 直到爐膛出口煙氣溫度，這個(gè)方法由于有誤差積累及有些部分蒸汽溫度并沒有測點(diǎn) 需要假設(shè)，導(dǎo)致爐膛出口煙氣溫度計(jì)算與實(shí)際相差較大，不適用于在線計(jì)算。 對(duì)于直流燃燒器六角布置、切圓燃燒方式的鍋爐，由于六角切圓燃燒方式殘余 旋轉(zhuǎn)的影響，運(yùn)行中出現(xiàn)的主要問題是煙道兩側(cè)煙氣偏差比較大，使得過熱器、再 熱器熱氣溫偏差大，嚴(yán)重是會(huì)引起受熱面超溫爆管，再一個(gè)問題燃燒低灰熔煤，爐 內(nèi)結(jié)渣比較嚴(yán)重。解決前一個(gè)問題的方法就是改造燃燒器應(yīng)用“正反切圓 燃燒技 術(shù)消除爐膛出口氣流的殘余旋轉(zhuǎn)，再通過燃燒器調(diào)整試驗(yàn)確定最佳工況。對(duì)于結(jié)渣 問題，解決方法主要摻燒灰熔點(diǎn)較高的煤，然后再進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)，確定合適參 數(shù)，如氧量、一次風(fēng)量、一、二次風(fēng)配比等，再一個(gè)就是根據(jù)受熱面進(jìn)行定期吹灰。 但是由于我國很多電廠用煤煤質(zhì)較差，雖然應(yīng)用上述方法能解決一些問題，但只能 保持一段時(shí)間，而且由于各受熱面的區(qū)別，所以不能從根本上解決這個(gè)問題，應(yīng)用 在線溫度的監(jiān)測與控制可以根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行在線調(diào)制，使得鍋爐運(yùn)行處于最佳工 況下運(yùn)行。 鍋爐熱力系統(tǒng)的分析與計(jì)算，進(jìn)而優(yōu)化其運(yùn)行參數(shù)，是促進(jìn)火電站節(jié)能降耗的 重要組成部分之一。2 0 世紀(jì)8 0 年代初，國外一些機(jī)構(gòu)已開始研究電站性能優(yōu)化， 并有一些軟件開始在火電站應(yīng)用。迄今為止，國外大部分d c s 供貨商均開發(fā)了一些 功能強(qiáng)大的火電廠優(yōu)化運(yùn)行軟件，如德國s i e m e n s 公司的s i e n e r g y 系統(tǒng)、美國e l a g h b a i l e y 公司的p e r f o r m e r 系統(tǒng)、瑞士a b b 公司的o p t i m a x 系統(tǒng)等。 我國開展鍋爐優(yōu)化運(yùn)行工作已有三十多年的歷史，取得了不少的科研成果，主 要表現(xiàn)在： ( 1 ) 開發(fā)了一些鍋爐運(yùn)行優(yōu)化的軟件，同時(shí)還開發(fā)了一些電站性能分析和在線 監(jiān)測的應(yīng)用軟件系統(tǒng)【1 j 浙江大學(xué)丌發(fā)出了優(yōu)化配煤專家系統(tǒng)。此系統(tǒng)基于煤燃燒的論文研究、實(shí)驗(yàn)探 討和計(jì)算分析相結(jié)合，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反傳播法來描述混煤與單煤特性之間的非線性關(guān) 2 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 系。華北電力大學(xué)在煤質(zhì)方面也進(jìn)行了一些研究，主要是利用工程學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的研 究方法，建立了煤質(zhì)工程分析關(guān)系網(wǎng)絡(luò)和煤質(zhì)工程評(píng)價(jià)指標(biāo)體系l 引。 ( 2 ) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 鍋爐是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)對(duì)象。鍋爐參數(shù)眾多，并且相互交叉影響，運(yùn)行工 況有時(shí)瞬間變化，需要現(xiàn)場運(yùn)行人員立即響應(yīng)。運(yùn)行中出現(xiàn)的問題僅僅依靠現(xiàn)場的 運(yùn)行人員或者相關(guān)專家判斷、研究，常常滿足不了實(shí)時(shí)指導(dǎo)的需要。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 是一種模擬人類的推理進(jìn)行分析的一門新興科學(xué)，它的發(fā)展成果被應(yīng)用到電站中起 到了極其重要的作用，諸如用自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)煤的結(jié)渣預(yù)報(bào)、用反向傳播 b p 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)再熱蒸汽溫度控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電站控制系統(tǒng)的許多方面有了實(shí)質(zhì)的進(jìn) 展【3 】。 國內(nèi)在近幾年來在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，一些高校研究所 及有關(guān)科研工作者正在大力開發(fā)計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制系統(tǒng)人工智能專家系統(tǒng)，在諸如 故障診斷、熱效率偏差和趨勢分析以及確定吹灰策略等方面有了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，開發(fā) 研制出了如運(yùn)行診斷核心系統(tǒng)、熱效率專家系統(tǒng)吹灰系統(tǒng)( d i a g n o s t i co p e r a t i o n s c e n t e rs y s t e mh e a tr a t ed e g r a d a t i o ne x p e r ts y s t e ma d v i s o rs o o tb l o w e ra d v i s o r ) 等一 系列實(shí)用的專家系統(tǒng)。在煤燃燒領(lǐng)域，華中理工大學(xué)周懷春用自組織特性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行了燃燒診斷研究。 ，； 我國關(guān)于電站鍋爐運(yùn)行優(yōu)化的研究尚未形成一套系統(tǒng)化的理論體系，還需要進(jìn) 行大量深入的研究。 1 4 本課題的研究目的和研究內(nèi)容 1 4 1 本課題的主要問題 由于目前此火電廠鍋爐不同程度的存在下列問題： ( 1 ) 鍋爐熱力計(jì)算缺少實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性； ( 2 ) 影響鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化的問題：結(jié)焦結(jié)渣問題、水平煙道受熱面熱偏差 問題、氮氧化物排放超標(biāo)問題、過熱器、再熱器超溫問題、吹灰程序、次數(shù)和合理 性問題。 這些問題會(huì)引起鍋爐效率降低，甚至嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致鍋爐滅火，因此，解決上述 問題成為當(dāng)前的關(guān)鍵。 1 4 2 本課題的研究內(nèi)容 ( 1 ) 鍋爐主要安全運(yùn)行問題研究：電廠鍋爐由于煤種的變化和運(yùn)行工況不穩(wěn)定等 等，鍋爐常常會(huì)發(fā)生過熱器再熱器超溫爆管、鍋爐受熱面結(jié)渣等現(xiàn)象，形成安全隱 3 偏差等，結(jié)合紅外 渣現(xiàn)象。 低、受熱面的吸熱 總廠甜爐為例，研 運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化。 口煙氣溫度及鍋爐 。結(jié)合在線的熱力 現(xiàn)場工作人員提供 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章鍋爐煙溫監(jiān)測及在線熱力計(jì)算的分析 2 1 鍋爐設(shè)備概述 該發(fā)電總廠，總裝機(jī)容量8 4 8 萬千瓦，為東北電網(wǎng)骨干電廠之一。2 0 0 1 年7 月9 日，被國家電力公司命名為一流火力發(fā)電廠。該發(fā)電總廠以褐煤為主要燃料， 每年將5 0 億千瓦時(shí)的電能輸往東北電網(wǎng)，現(xiàn)已成為拉動(dòng)蒙東地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)勁 動(dòng)力。 該電廠鍋爐的型號(hào)為h g 6 7 0 1 4 0 h m l 2 ，采用六角切圓燃燒方式，以其爐內(nèi)混 合較好、燃燒穩(wěn)定、煤種適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但其爐內(nèi)氣流在爐膛出口及水平煙道內(nèi) 的殘余旋轉(zhuǎn)等問題，在長期運(yùn)行下會(huì)出現(xiàn)蒸汽溫度偏差、超溫爆管、受熱面結(jié)渣等 現(xiàn)象，從而對(duì)鍋爐穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成一定的影響。 2 2 鍋爐紅外測溫位置的選擇 2 2 1 關(guān)于鍋爐熱力計(jì)算的討論 鍋爐熱力計(jì)算在鍋爐設(shè)計(jì)、改造等方面有重要的作用。傳統(tǒng)的鍋爐熱力計(jì)算是 預(yù)先假定鍋爐排煙溫度、熱風(fēng)溫度，利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出爐膛出口煙氣溫度。而由 于爐膛出口煙氣溫度公式誤差較大，對(duì)于在線計(jì)算，一般是通過在線測量的鍋爐排 煙溫度、熱風(fēng)溫度逆著煙氣流向，從尾部受熱面逐次計(jì)算到爐膛出口。我國的鍋爐 熱力計(jì)算普遍采用前蘇聯(lián)1 9 5 7 年和1 9 7 3 年兩個(gè)聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)。這兩種爐膛出口煙氣溫 度分別規(guī)定為： 1 9 5 7 年標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定t s l ： 口二2 i 三奔一2 7 3 ( 2 - 1 ) 式中，t a 理論燃燒溫度，k ；為輻射受熱面的假想污染系數(shù)，對(duì)于煤粉爐，當(dāng)燃 用煙煤、褐煤時(shí)，毒= 0 4 5 ，當(dāng)燃用無煙煤及貧煤時(shí)，毒= 0 4 ；h 為輻射受熱面積， m 2 ；a 。為鍋爐爐膛黑度；b p 為計(jì)算燃料消耗量，k g s ；v c 印為爐膛平均熱容量， k j k g 。c ；伊為保熱系數(shù)。 5 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 9 7 3 年標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定【5 】： 8 二2 一一2 7 3 m l 簫卜 ( 2 2 ) 式中，妒。為平均熱有效系數(shù)；m 為修正系數(shù)，其值決定于沿爐膛高度火焰最高溫 度所處的相對(duì)位置x ，當(dāng)爐內(nèi)燃高反應(yīng)的燃料及層燃所有的燃料時(shí)，m = 0 5 9 0 5 x ， 當(dāng)爐內(nèi)燃低反應(yīng)的燃料及高灰分的煙煤時(shí)，m = 0 5 6 0 5 x ，m 值不超過o 5 ；驢為保 熱系數(shù)。 在電廠實(shí)際中，常用熱電偶測得爐膛出口煙氣溫度，而熱電偶的熱交換主要依 靠空氣對(duì)流，是接觸式的，由于周圍環(huán)境的熱輻射，熱電偶元件的熱平衡也會(huì)受到 影響。因此，熱電偶不能長時(shí)間測量【6 7 j 。而紅外線測溫儀是通過測量火焰在燃燒過 程中發(fā)出的輻射能，從而確定火焰中介質(zhì)的溫度，具有非接觸測溫法的響應(yīng)快、不 受外部條件影響的特點(diǎn)。所以，本課題采用可長期在線運(yùn)行的紅外測溫儀作為溫度 的輸入元件，對(duì)所測結(jié)果以熱電偶測溫結(jié)果為基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。本項(xiàng)目采用的紅外測 溫儀為德國h e i t r o n i c s 公司的k t l 5l i 型紅外測溫儀，該測溫儀已經(jīng)被多家電廠 ( 如華能日照電廠) 用于爐膛煙道溫度測量，測量數(shù)據(jù)精確。 2 2 2 測量位置的確定 準(zhǔn)確的爐膛出口煙溫對(duì)鍋爐整個(gè)熱力計(jì)算有重要的影響，同時(shí)爐膛出口煙氣跟 鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性也密切相關(guān)，因此本研究選擇爐膛出口煙氣為紅外線測 溫儀的測點(diǎn)，安裝位置在爐膛與后屏的交接處即靠近后屏的開封孔。 爐膛出口煙溫一般指由爐膛出口進(jìn)入對(duì)流受熱面( 對(duì)流管束、凝渣管束) 之前的 煙氣溫度。在鍋爐運(yùn)行中，選擇和控制好爐膛出口煙溫是關(guān)系到鍋爐經(jīng)濟(jì)性和可靠 性的重要問題： 關(guān)于熱力計(jì)算：確定爐膛出口煙氣溫度是鍋爐熱力計(jì)算的關(guān)鍵，準(zhǔn)確的爐膛出 口煙溫能夠使鍋爐熱力計(jì)算更加準(zhǔn)確。 關(guān)于超溫爆管：準(zhǔn)確地爐膛出口煙溫能夠確保爐膛吸熱量的準(zhǔn)確計(jì)算，從而能 夠較為準(zhǔn)確地分配預(yù)熱段、蒸發(fā)段、過熱段、再熱段的吸熱熱量，進(jìn)而判斷是否可 能超溫。 關(guān)于受熱面結(jié)渣：煙溫過高會(huì)使飛灰仍處于融融狀態(tài)，粘結(jié)到受熱面管子壁面 上。結(jié)渣常常出現(xiàn)在爐膛出口，監(jiān)測爐膛出口煙氣溫度對(duì)結(jié)渣問題的解決有了實(shí)時(shí) 重要的依據(jù)。 關(guān)于技術(shù)經(jīng)濟(jì)：爐膛出口煙溫是一個(gè)分界點(diǎn)，將鍋爐受熱面分成以輻射吸熱為 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 主的受熱面和以對(duì)流吸熱為主的受熱面。從單位受熱面吸熱量來比較，爐內(nèi)輻射受 熱面要比對(duì)流受熱面大，也就是在同樣吸熱量的情況下，爐內(nèi)輻射受熱面及金屬消 耗量要比對(duì)流受熱面的少。故而，對(duì)鍋爐輻射受熱面和對(duì)流受熱面的金屬耗量及總 成本進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，存在一個(gè)最佳的爐膛出口煙氣溫度值。 2 3 鍋爐在線熱力計(jì)算 2 3 1 鍋爐在線熱力計(jì)算總體框架 鍋爐熱力計(jì)算是在燃料燃燒計(jì)算和熱平衡計(jì)算之后進(jìn)行的，主要是確定鍋爐受 熱面與燃燒產(chǎn)物和工質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)系。按計(jì)算任務(wù)的不同，可分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校 核計(jì)算，本系統(tǒng)的熱力計(jì)算即屬于校核計(jì)算，整體結(jié)構(gòu)的控制如圖2 - 1 。 首先從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用計(jì)算所需的數(shù)據(jù)，其中包括燃料特性參數(shù)、鍋爐的蒸發(fā)量、 蒸汽參數(shù)、給水參數(shù)、受熱面的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、過量空氣系數(shù)、各受熱面漏風(fēng)量、煙氣 參數(shù)等。j ：? 然后進(jìn)行熱力計(jì)算的輔助計(jì)算，輔助計(jì)算主要包括燃料的燃燒計(jì)算、煙氣、空 氣的性質(zhì)計(jì)算( 如理論空氣量、煙氣份額、容積、容積份額和焓值等) 、對(duì)流放熱系 數(shù)、輻射放熱系數(shù)和傳熱系數(shù)等。 下一步依次進(jìn)行鍋爐熱平衡計(jì)算、爐膛傳熱計(jì)算和受熱面的計(jì)算。先假設(shè)排煙 溫度，計(jì)算鍋爐的熱效率和燃料消耗量。以爐膛出口煙氣溫度為分界點(diǎn)，分別進(jìn)行 爐膛熱力計(jì)算和沿著煙氣的流動(dòng)方向依次進(jìn)行各受熱面的熱力計(jì)算。完成受熱面的 計(jì)算后，進(jìn)行鍋爐熱平衡的校核計(jì)算。若排煙溫度不能滿足精度要求或者燃料帶入 爐膛的總熱量與各受熱面的吸熱量之和的偏差不能滿足要求，則應(yīng)該返回重新假定 排煙溫度，直到滿意為止。完成熱力計(jì)算后，輸出各部分的計(jì)算結(jié)果并保存至數(shù)據(jù) 庫中。結(jié)果數(shù)據(jù)信息主要有：燃料消耗量、鍋爐熱效率、各項(xiàng)熱損失、各受熱面進(jìn) 出口煙氣和工質(zhì)溫度、各受熱面的潔凈因子、受熱面的壁溫、吸熱量等。 7 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖2 1 鍋爐熱力計(jì)算的結(jié)構(gòu)圖 8 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 3 2 鍋爐在線熱力計(jì)算方法 鍋爐熱力計(jì)算的任務(wù)就是確定鍋爐受熱面與燃燒產(chǎn)物和工質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)系。 通常按照鍋爐受熱面的傳熱特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，受熱面可分為輻射受熱面，半輻射受熱 面和對(duì)流受熱面三部分。 2 3 2 1 爐膛熱力計(jì)算 鍋爐熱力計(jì)算首先根據(jù)燃料的特性數(shù)據(jù)進(jìn)行燃料的燃燒計(jì)算，包括沿著煙道內(nèi) 的三原子氣體容積、水蒸汽容積及燃料消耗量。主要計(jì)算公式如下： 理論空氣量v o 為： v 。：0 0 8 8 9 ( c p + o 3 7 5 s 9 ) + o 2 6 5 h p 0 0 3 3 3 0 9 ( 2 3 ) 理論三原子氣體容積v r 0 ，為： v r 。，；1 8 6 6 ( c 9 0 3 7 5 s h l o o ( 2 4 ) 理論氮?dú)馊莘ev o 為： v 礦o 0 7 9 v + 0 8 嵩) a 5 ， 理論水蒸汽容積v 乏為： v o ；i o 1 l l h p + 0 0 1 2 4 w p + 0 0 1 6 1 v o 熔( 2 - 6 ) h 2 0 、 ， 燃料帶入的熱量q ：為： q ：= q ：+ i 。 ( 2 7 ) 鍋爐機(jī)組的吸熱量q h 為： q h = d i ( i ：。一in j ) + ( d u a d u x i ；。一i 衄) + a d ( i 二u i 印) ( 2 8 ) 燃料消耗量b 為： b ；q k ax 1 0 0( 2 9 ) q ：xr i 【a 式中，c p 、s 一、h 一、0 ，、n 9 、w r 分別為煤中碳、硫、氫、氧、氮、水分的收 到基；a 為修正系數(shù)，其值為a = 1 + r ，r 為煙氣再循環(huán)率；q ：為燃料的地位發(fā)熱 值，圳k g ；i 。為燃料的物理顯熱，k j k g ；d l 、d 、a d u 分別為過熱蒸汽流量、 再熱蒸汽流量和再熱蒸汽噴水量，k g s ；i n j 、i ：。u 、t u 、i 印分別為給水焓、再熱 9 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 蒸汽進(jìn)口焓、出口焓、再熱蒸汽噴水焓，k j k g ；r b 為鍋爐效率。 接下來就是鍋爐主要部件的熱力計(jì)算了。爐膛熱力計(jì)算根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)和已知的 熱力學(xué)參數(shù)計(jì)算理論燃燒焓( 溫度) ，結(jié)合所測的爐膛出1 3 煙氣溫度，即可計(jì)算煙氣 的平均熱熔、火焰黑度、爐膛黑度，最后計(jì)算爐膛的輻射吸熱量、輻射熱負(fù)荷。主 要計(jì)算公式如下： 理論燃燒焓i t 為： i t | q p ( 等) + q q + r f i ，+ r x i 。 ( 2 - l o ) 式中，q ；為燃料帶入的熱量，k j k g ；q ，為化學(xué)未完全燃燒損失，；q 。為空氣帶 入爐膛的熱量，k j k g ；r e 為熱爐煙抽取份額，；i 。為熱爐煙焓，k j k g ；r x 為冷 爐煙抽取份額，；i ，為冷爐煙焓，k j k g 。 煙氣平均熱容量v c 為： ；業(yè) ( 2 1 1 ) v i t 。i ； 式中，i t 為理論燃燒焓，k j k g ；b 為理論燃燒溫度，。c ；i 療為爐膛出口煙焓，k j k g ； l 為爐膛出口煙溫，。c 。 火焰有效黑度a 。為： a 妒一m a 曲+ ( 1 一m ) a 。 ( 2 1 2 ) 式中，m 為火焰黑度修正系數(shù)，本文取值為1 ；a 。為發(fā)光火焰黑度，本文取值為0 8 ； a ，為修正系數(shù)，取值為0 。 爐膛黑度a 。為： a m2 j ：i _ 靠 2 一1 3 ) a m2 j 云_ ：_ 1 巨i ：商 z l3 式中，a 。為火焰有效黑度；妒為修正系數(shù)；當(dāng)為玷污系數(shù)。 2 3 2 2 對(duì)流與半輻射受熱面的熱力計(jì)算 對(duì)流受熱面主要指鍋爐蒸發(fā)管束、對(duì)流過熱器和再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器 以及以受熱面方式為主體的傳熱受熱面。對(duì)流受熱面的熱力計(jì)算主要有三大部分， 分別為煙氣的對(duì)流放熱、工質(zhì)的對(duì)流吸熱和對(duì)流傳熱。 對(duì)流受熱面的傳熱量q 。為： q 血：墅墮( 2 - 1 4 )q d c2 亍 式中，k 為傳熱系數(shù)，w m 2 k ；a t 為傳熱溫差，k ；v j 為受熱面面積，m 2 ；b ：為 1 0 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 計(jì)算燃料消耗量，k g s 。 傳熱系數(shù)k 為： k ： 竺! ! 竺壘 “卜凈一訓(xùn) ( 2 - 1 5 ) 式中，口d l 、分別為對(duì)流放熱、輻射放熱系數(shù)，w m 2 k ；考為受熱面的污染系 數(shù)，m 2 k w ；口2 為蒸汽至管壁放熱系數(shù)，w m 2 k 。 煙氣的對(duì)流放熱量q 越為： q 。，= ( h j h ；+ a a i o ) ( 2 1 5 ) 式中，妒為保熱系數(shù)，w m 2 k ；h ：、h ；分別為受熱面的進(jìn)口、出口焓，k j k g ； a a 為受熱面的漏風(fēng)系數(shù)；i ? 為冷空氣的焓，k j k g 。 對(duì)流受熱面的工質(zhì)吸熱量q 。為： q 以；萼掣如 防1 6 ) 一j 式中，d 為對(duì)流受熱面內(nèi)工質(zhì)的流量，k g s ；h ：、h ：為受熱面內(nèi)工質(zhì)的進(jìn)口及出 e l 焓，k j 蠅；b ；為鍋爐計(jì)算燃料量，k g s ；q 6 為對(duì)流受熱面所在區(qū)域內(nèi)附加受熱 面的吸熱量，k j k g 。 對(duì)于帶有減溫水的過熱器，要先計(jì)算減溫器后的高溫級(jí)過熱器，求得高溫級(jí)過 熱器出口煙氣溫度和入口工質(zhì)溫度，再按照減溫器的熱平衡和工質(zhì)平衡即可求出低 溫級(jí)過熱器的出口溫度、焓，然后按照正常的傳熱計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。減溫器的熱 平衡和工質(zhì)平衡如下： 熱平衡： 工質(zhì)平衡： d l i 1 + a d i 。= d 2 h 2 d l4 - a d = d 2 ( 2 一1 7 ) ( 2 - 1 8 ) 由上述兩式，司得 h ：；墮蔓坐 ( 2 1 9 ) d 2 一a d 式中，d 1 、d ：、a d 分別為低溫級(jí)、高溫級(jí)及減溫器的工質(zhì)流量，k g s ；h ：、h ：、 玩分別為低溫級(jí)、高溫級(jí)及減溫器的焰，k j k g 。 1 1 華北電力大學(xué)碩十學(xué)位論文 q = y h q t _ h 蠡 ( 2 2 。) 式中，q t 為爐膛輻射吸熱量，k j k g ；h t 、h 蠡分別為爐膛、半輻射受熱面的面積， m 2 ；妒為修正系數(shù)。 扯藹 q - 2 1 ) h 一 式中，a t 。為受熱面具有較大溫差端的介質(zhì)溫差，。c ；a t 。為受熱面令一端的介質(zhì)溫 差，。c 。 管壁玷污溫度t 耋為： p ”卜去) 竿 ( 2 - 2 2 ) t o p 為蒸汽平均溫度，o c ；為受熱面的污染系數(shù)，m 2 k w ；口：為蒸汽至 熱系數(shù)，w m 2 k 。b p 為鍋爐計(jì)算燃料消耗量，k g s ；q 為受熱面的傳熱量， h 為受熱面的面積，m 2 。 1 2 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章鍋爐安全運(yùn)行有關(guān)問題的分析與研究 鍋爐運(yùn)行過程中必須確保安全、穩(wěn)定，否則一旦發(fā)生故障，將可能會(huì)造成無可 挽回的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。爐膛結(jié)渣、過熱器和再熱器的超溫是鍋爐運(yùn)行常見的 安全問題。爐膛結(jié)渣是處于熔化狀態(tài)的煤灰粒子接近爐膛出口或水冷壁附近時(shí)粘附 在受熱面上形成的。過熱器和再熱器的超溫主要是由于煙氣偏差或管內(nèi)工質(zhì)換熱較 差，金屬壁溫長期高于其最高允許高度，從而發(fā)生爆管現(xiàn)象。爐膛結(jié)渣、過熱器和 再熱器的超溫主要是由于爐膛煙氣速度場與溫度場偏差導(dǎo)致傳熱不均引起的，而煙 溫偏差是由爐膛出口的煙氣殘余旋轉(zhuǎn)引起的。本研究主要從鍋爐受熱面爆破、爐內(nèi) 結(jié)渣、爐膛負(fù)壓及汽包水位、爐內(nèi)煤粉燃燒方面分析鍋爐的安全運(yùn)行。 3 1 鍋爐受熱面安全運(yùn)行 鍋爐受熱面是熱量傳遞的載體，一側(cè)接觸的是火焰或煙氣，另一側(cè)接觸的是水 或蒸汽。受熱面主要有水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器，各受熱面爆破的原因不 同，水冷壁、過熱器和再熱器爆破主要是由于受熱面壁溫超過金屬允許溫度引起的， 其中水冷壁主要由于受熱面結(jié)渣引起的，過熱器、再熱器是由于煙溫偏差引起的。 而省煤器爆破主要是由于飛灰磨損引起的。本鍋爐的主要問題是過熱器和再熱器的 爆管現(xiàn)象和爐膛結(jié)渣。對(duì)于過熱器和再熱器的爆管問題，本研究主要從受熱面壁溫 分析。 若略去沾灰和積垢的熱阻，過熱器( 再熱器) 的壁溫t 。i s ： t 6 = t g + q h ( 3 1 ) 式中，q 為壁面熱負(fù)荷，w m 2 ；h 為管壁對(duì)蒸汽的對(duì)流放熱系數(shù)，w m 2 。c ；t 。為 工質(zhì)溫度，。c 。 從上式可得，金屬壁溫隨著工質(zhì)溫度和熱負(fù)荷的升高而升高的，隨著蒸汽流速 的增大而減小的，而熱負(fù)荷主要取決于煙氣溫度和煙氣流速，煙溫越高，受熱面?zhèn)?熱溫差越大，熱負(fù)荷就越大。煙氣側(cè)是傳熱的起由，煙氣側(cè)的傳熱不均會(huì)引起管壁 的受熱不均，進(jìn)而導(dǎo)致管內(nèi)蒸汽的汽溫不均。工質(zhì)在管內(nèi)蒸發(fā)流動(dòng)時(shí)，由于汽包的 趨中效應(yīng)，在管壁四周會(huì)產(chǎn)生連續(xù)流動(dòng)的水膜使得管壁溫度在不超過工質(zhì)溫度2 5 0 c 的范圍內(nèi)，這時(shí)受熱面可以安全的工作。當(dāng)蒸汽受熱不均時(shí)，管壁四周的水膜就會(huì) 被撕破，管壁會(huì)超溫，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致爆管。 鍋爐受熱面都是平行管束，平行管束的熱偏差主要受熱不均和工質(zhì)流量不均引 1 3 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 起的。平行管束實(shí)際工作一般不是管束整體壁溫很高，而是由于個(gè)別管道偏離平均 工況造成局部壁溫升高，嚴(yán)重時(shí)即發(fā)生超溫爆管，因此，防止超溫爆管主要是防止 局部高溫管道的壁溫，即那些傳熱最強(qiáng)( 仉最大) 同時(shí)流動(dòng)又最弱( r g 最小) 的管子 【1 1 】 在線壁溫計(jì)算方法： 叭( r w r + 1 口2 弘( 3 6 a ) ( 3 - 2 ) 式中，t 為管件在計(jì)算截面上管內(nèi)介質(zhì)的平均溫度，。c ；r 。為計(jì)算管污染系數(shù)；a ： 為管內(nèi)蒸汽換熱系數(shù)，w m 2 k ；b ；為計(jì)算燃料量，蠔s ；a 為管道受熱面面積， m 2 ；q 為管子外壁熱負(fù)荷，w ； 從上述分析可知，過熱器和再熱器的爆管主要是由于管壁局部壁溫超過金屬最 大允許溫度引起的，因此，為了防止過熱器、再熱器超溫而產(chǎn)生爆管，須加強(qiáng)對(duì)過 熱器、再熱器管壁溫度的監(jiān)測。在線監(jiān)測過熱器和再熱器受熱面的壁溫，使其低于 金屬的最大允許溫度。如運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)超溫，應(yīng)及時(shí)地調(diào)整并分析原因。 對(duì)于爐膛結(jié)渣問題，由于爐膛結(jié)渣發(fā)生在爐膛出口折焰角處，而紅外測溫儀所 測得溫度正好是爐膛出口煙氣溫度，所以本研究根據(jù)在線監(jiān)測各段受熱面熱量的分 配情況和爐膛出口溫度相結(jié)合，控制過、再熱蒸汽溫度維持在額定值( 或在一定范 圍) ，并保持爐膛出1 2 1 溫度低于煤灰的軟化溫度以不至于結(jié)渣。 3 2 爐膛安全運(yùn)行 5 # 爐內(nèi)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，有利于 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 煤粉燃燒。爐膛中心區(qū)是速度很低的微風(fēng)區(qū)，而外圍則是速度較高的螺旋上升氣流。 試驗(yàn)表明：若只有一股氣流射入爐膛內(nèi)，射流的軸心線與燃燒器噴嘴的中心重合 9 1 。 若六股氣流同時(shí)射入爐內(nèi)，六股射流之間相互影響，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際的切圓直徑增大， 在不同的爐膛截面上，氣流切向速度和徑向速度的合速度會(huì)隨著爐膛高度不斷衰 減，對(duì)于本鍋爐而言，爐膛的高度不足以切向速度完全消失，因此存在一定的煙氣 殘余旋轉(zhuǎn)。 采用逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的切圓燃燒氣流會(huì)在爐內(nèi)產(chǎn)生逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)上升氣流，產(chǎn)生較 大的旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩，同時(shí)高溫火焰的粘度很大，到達(dá)爐膛出口處會(huì)產(chǎn)生很大的殘余旋 轉(zhuǎn)，致使?fàn)t膛出口處右側(cè)的煙溫明顯高于左側(cè)，此時(shí)右側(cè)很容易出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象。煙 氣流在爐膛出口轉(zhuǎn)向后進(jìn)入水平煙道，由于歷經(jīng)的行程不同，下部近，上部遠(yuǎn)；過 熱器、再熱器下部與折焰角上邊形成的煙氣走廊則是直接的煙氣短路，故產(chǎn)生下面 高上面低的煙溫偏差，煙溫偏差會(huì)引起較大的熱偏差，致使過熱器再熱器超溫、結(jié) 渣。爐膛出口煙氣的殘余旋轉(zhuǎn)是造成受熱面結(jié)渣和超溫的主要原因，可以利用“正 反切圓”燃燒技術(shù)削弱煙氣的殘余旋轉(zhuǎn)來減少煙溫偏差，技術(shù)已經(jīng)在某電廠成功應(yīng) 用 1 0 1 1 1 2 。 本研究采用紅外線測溫儀對(duì)爐膛出口煙溫進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，并將監(jiān)測所得的溫度 數(shù)據(jù)通過界面顯示出來，現(xiàn)場操作人員可根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地調(diào)節(jié)。減少煙溫偏差 的措施主要有：爐內(nèi)送風(fēng)量的調(diào)整，即通過減少爐膛的過量空氣使煙氣流量減少。 還有一次風(fēng)速的調(diào)節(jié)，當(dāng)一次風(fēng)速超過一定的數(shù)值后，隨著一次風(fēng)速的提高，爐膛 出口煙溫偏流和煙溫偏差明顯增大，因此燃燒調(diào)整時(shí)應(yīng)對(duì)一次風(fēng)速加以控制 1 3 j 。 3 2 2 爐膛負(fù)壓及汽包水位 鍋爐負(fù)壓及汽包水位直接關(guān)系著鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行的安全，爐膛負(fù)壓是反映燃燒工 況穩(wěn)定與否的重要參數(shù)，爐內(nèi)燃燒工況一旦發(fā)生變化，爐膛負(fù)壓隨即發(fā)生變化，而 維持汽包水位在一定范圍是保證鍋爐安全運(yùn)行的必要條件，汽包水位過高，直接影 響汽水分離，嚴(yán)重是會(huì)導(dǎo)致過熱器爆管。汽包水位過低，則破壞了鍋爐的汽水自然 循環(huán)系統(tǒng)，致使水冷壁燒壞。 3 。2 3 制粉系統(tǒng) 本鍋爐采用直吹式制粉系統(tǒng)，直吹式制粉系統(tǒng)中個(gè)一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)粉的均勻性及 煤粉濃度分布是影響爐膛內(nèi)穩(wěn)定燃燒及鍋爐燃燒效率的重要因素。對(duì)于六角切圓燃 燒的鍋爐，同層各一次風(fēng)流速和煤粉濃度不一致會(huì)引起爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)定，造成爐內(nèi) 燃燒切圓偏斜，引起煙溫偏差、傳熱不均等一系列問題。因此，加強(qiáng)對(duì)直吹式制粉 系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)測對(duì)爐內(nèi)燃燒具有重要意義。 1 5 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 直吹式制粉系統(tǒng)采用每臺(tái)磨煤機(jī)向同層的六角燃燒器并聯(lián)供煤粉方式運(yùn)行，系 統(tǒng)將磨煤機(jī)磨出的粉直接送入爐膛燃燒。磨煤機(jī)的輸出量是由供給磨煤機(jī)的風(fēng)量和 煤量確定的，而磨煤機(jī)的風(fēng)量和煤量取決于給煤機(jī)運(yùn)行情況和轉(zhuǎn)速。因此，本系統(tǒng) 主要監(jiān)測給煤機(jī)運(yùn)行情況和轉(zhuǎn)速、磨煤機(jī)運(yùn)行情況和電流、磨煤機(jī)的入口和出口溫 度。 3 3 鍋爐安全運(yùn)行監(jiān)測 3 3 1 金屬壁溫監(jiān)測 鍋爐受熱面的超溫，都是由于管壁溫度引起來的。因此監(jiān)測管壁溫度是非常重 要的，只需保證實(shí)時(shí)監(jiān)測的壁溫低于相應(yīng)管壁材質(zhì)的高限溫度即可。如果管壁超過 高限溫度，需要工作人員做出相應(yīng)的調(diào)整，以使壁溫控制在一定的范圍。監(jiān)測數(shù)據(jù) 如表3 - 1 。 表3 - 1 金屬壁溫監(jiān)測表 3 3 2 煙溫偏差監(jiān)測 煙溫偏差是致使受熱面超溫及結(jié)渣最主要的原因，監(jiān)測各部件的東西側(cè)煙溫及 爐膛出口煙溫使其保持在一定的范圍，是減少受熱面和結(jié)渣問題的有效措施。監(jiān)測 1 6 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 ， 數(shù)據(jù)如表3 - 2 。 表3 - 2 煙溫監(jiān)測表 監(jiān)測編號(hào)監(jiān)測部位監(jiān)測編號(hào)監(jiān)測部位 7 8 2 東再熱冷段前煙溫 7 8 5 西省煤器入口煙溫 7 8 3 西再熱冷段前煙溫 7 8 6 東預(yù)熱器入口煙溫 7 8 4 東省煤器入口煙溫 7 8 7 西預(yù)熱器入口煙溫 3 3 3 爐膛負(fù)壓及汽包水位監(jiān)測 鍋爐負(fù)壓及汽包水位直接關(guān)系著鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行的安全，爐膛負(fù)壓是反映燃燒工 況穩(wěn)定與否的重要參數(shù)，而維持汽包水位在一定范圍是保證鍋爐安全運(yùn)行的必要條 件。爐膛負(fù)壓及汽包水位監(jiān)測數(shù)據(jù)如表3 3 。 表3 - 3 爐膛監(jiān)測表 檢測編號(hào)監(jiān)測部位檢測編號(hào)監(jiān)測部位 2 6 2 東爐膛負(fù)壓 9 3 4 西引風(fēng)機(jī)擋板開度 2 6 3 西爐膛負(fù)壓 9 3 1 東送風(fēng)機(jī)擋板開度 9 4 舞1 引風(fēng)機(jī)電流 9 3 2 西送風(fēng)機(jī)擋板開度 9 5 撐2 引風(fēng)機(jī)電流 1 7 2 調(diào)節(jié)用汽包水位 9 6 舟1 送風(fēng)機(jī)電流 1 7 3 汽包水位一 9 7 樣2 送風(fēng)機(jī)電流， 1 7 4 汽包水位二 9 3 3 東引風(fēng)機(jī)擋板開度 1 7 5 汽匍7 i ( 倍= 3 3 4 制粉系統(tǒng)監(jiān)測 制粉系統(tǒng)是鍋爐燃料的來源，直接影響鍋爐的燃燒工況。因此監(jiān)測制粉系統(tǒng)的 相關(guān)參數(shù)，使其保持在合理的范圍，才能保證合格的煤粉，并能以一定的速度和數(shù) 量供給鍋爐燃燒。制粉系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)如表3 4 。 1 7 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 表3 4 制粉系統(tǒng)監(jiān)測表 監(jiān)測編號(hào)監(jiān)測部位監(jiān)測編號(hào)監(jiān)測部位 1 8 8 掙1 給煤機(jī)轉(zhuǎn)速 8 8 稃1 磨電流 1 8 9 舞2 給煤機(jī)轉(zhuǎn)速 8 9 # 2 磨電流 1 9 0 撐3 給煤機(jī)轉(zhuǎn)速 9 0 群3 磨電流 1 9 1 舟4 給煤機(jī)轉(zhuǎn)速 9 1 # 4 磨電流 1 9 2 群5 給煤機(jī)轉(zhuǎn)速 9 2 撐5 磨電流 1 9 3 掙6 給煤機(jī)轉(zhuǎn)速 9 3 舟6 磨電流 6 7 2 撐1 磨出口溫度 7 9 0 樣1 磨煤機(jī)入口風(fēng)溫 6 7 3 撐2 磨出口溫度 7 9 1 撐2 磨煤機(jī)入口風(fēng)溫 6 7 4 勞3 磨出口溫度 7 9 2 拱3 磨煤機(jī)入口風(fēng)溫 6 7 5 舞4 磨出口溫度 7 9 3 勞4 磨煤機(jī)入口風(fēng)溫 6 7 6 撐5 磨出口溫度 7 9 4 掙5 磨煤機(jī)入口風(fēng)溫 6 7 7 撐6 磨出口溫度 7 9 5 帶6 磨煤機(jī)入口風(fēng)溫 7 8 8 東溫風(fēng)溫度 9 1 3 靜1 磨溫風(fēng)門閥位 7 8 9 兩溫風(fēng)溫度 9 1 4 勞2 磨溫風(fēng)門閥位 8 1 4 東空氣預(yù)熱器出口風(fēng)溫 9 1 5 靜3 磨溫風(fēng)門閥位 8 1 5 西空氣預(yù)熱器出口風(fēng)溫 9 1 6 靜4 磨溫風(fēng)門閥位 8 2 1 撐1 送風(fēng)機(jī)入口風(fēng)溫 9 1 7 襻5 磨溫風(fēng)門閥位 8 2 2 舟2 送風(fēng)機(jī)入口風(fēng)溫 9 1 8 撐6 磨溫風(fēng)門閥位 9 1 9 # 1 磨熱風(fēng)門閥位 9 2 5 孝1 磨二次風(fēng)門閥位 9 2 0 # 2 磨熱風(fēng)門閥位 9 2 6 群2 磨二次風(fēng)門閥位 9 2 1 # 3 磨熱風(fēng)門閥位 9 2 7 參3 磨二次風(fēng)門閥位 9 2 2 # 4 磨熱風(fēng)門閥位 9 2 8 撐4 磨二次風(fēng)門閥位 9 2 3 # 5 磨熱風(fēng)門閥位 9 2 9 撐5 磨二次風(fēng)門閥位 9 2 4 # 6 磨熱風(fēng)門閥位 9 3 0 掙6 磨二次風(fēng)門閥位 1 8 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 第四章鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有關(guān)問題的分析與研究 傳統(tǒng)方法采用鍋爐熱效率作為鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而現(xiàn)在電廠對(duì)環(huán)保的 重視使得鍋爐環(huán)保成本成為經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一。鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所涉及的內(nèi)容十 分復(fù)雜和廣泛，針對(duì)該鍋爐的運(yùn)行情況，本章主要分析了蒸汽的分配、鍋爐熱效率 和吹灰優(yōu)化問題。 4 1 受熱面吸熱量的分配 4 1 1 受熱面吸熱量計(jì)算 蒸汽溫度是鍋爐特性的指標(biāo)之一，每臺(tái)鍋爐都有規(guī)定的額定蒸汽值，并且要求 運(yùn)行中不能有過大的偏差。合理地分配吸熱量使蒸汽溫度保持在允許的范圍對(duì)鍋爐 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要意義。鍋爐水冷壁作為主要的蒸發(fā)受熱面，吸收爐內(nèi)輻射熱量，使 水冷壁管內(nèi)的水汽化，產(chǎn)生全部或大部分飽和水蒸氣。過熱器和再熱器作為主要的 對(duì)流受熱面，將飽和蒸汽或低溫蒸汽加熱成為達(dá)到合格溫度的過熱蒸汽。鍋爐受熱 面的吸熱量與鍋爐負(fù)荷密切相關(guān)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，受熱面管外煙氣流速和管內(nèi) 工質(zhì)流速都發(fā)生變化，管內(nèi)外傳熱系數(shù)隨之發(fā)生變化，導(dǎo)致管內(nèi)蒸汽的吸熱量發(fā)生 變化，因此應(yīng)該隨著鍋爐負(fù)荷工況的變化，合理地調(diào)整鍋爐受熱面的吸熱量。受熱 面的吸熱量依據(jù)煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)的熱平衡來調(diào)節(jié)。 煙氣側(cè)的對(duì)流放熱量公式： q 珊= 【h ：一h ；+ a a 0j ( 4 1 ) 式中，為考慮散熱損失影響的保熱系數(shù)，w m 2 k ；h ：、h l j 為煙氣在該受熱面入 口及出口焓k j k g ；h ? 為口= 1 時(shí)漏入冷空氣的焓，k j k g ；a a 為受熱面的漏風(fēng) 系數(shù)。 工質(zhì)側(cè)的吸熱量公式： q d x ：掣峨 q 。；。a 昏h ；) b j 式中，d 為對(duì)流受熱面內(nèi)工質(zhì)的流量，k g s ； 口及出口焓，k j k g ；b j 為計(jì)算燃料消耗量， 1 9 ( 4 2 ) ( 4 - 3 ) h ：、h ：分別為對(duì)流受熱面內(nèi)工質(zhì)的入 k g s ；q 日為對(duì)流受熱面所在區(qū)域內(nèi)附 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 加受熱面的吸熱量，k j k g ；d 目為對(duì)流受熱面內(nèi)工質(zhì)的流量，k g s ；h ；、h ；分別為 對(duì)流受熱面內(nèi)工質(zhì)的出