鍋爐汽溫的控制與調(diào)整

鍋爐汽溫的掌握與調(diào)整鍋爐汽溫的掌握與調(diào)整在電力工業(yè)的長期進展過程中，蒸汽參數(shù)不斷提高，這提高了電廠熱力循環(huán)的效率。但是蒸汽溫度的進一步提高受到必需承受價格昂貴、抗熱強度及工藝性能差的高溫鋼材的限制，故目前絕大多數(shù)電站鍋爐541℃。鍋爐正常運行過程中，過熱汽溫順再熱汽溫偏離額定值過大時，會對鍋爐和汽輪機的安全或經(jīng)濟運行帶來不良的影響。轉(zhuǎn)子局部金屬強度，降低，導致設(shè)備壽命縮短，嚴峻時甚至造成設(shè)備損壞事故。從以往鍋爐受熱面爆管事故的統(tǒng)計狀況來看，絕大多數(shù)的爐管爆漏是由于金屬管壁嚴峻超溫或長期過熱造成的。因而汽溫過高對設(shè)備的安全是一個很大的威逼。蒸汽溫度過低時，則會使汽輪機最終幾級葉片的蒸汽濕度增加，嚴峻時甚至還有可能發(fā)生水擊，造成汽輪機葉片斷裂損壞。此外，汽溫過低時還將造成汽輪機轉(zhuǎn)子所受的軸向推力增大。凡此種種，均將嚴峻威逼汽輪機的安全運行。當蒸汽壓力不變時如發(fā)生汽溫降低，還將造成蒸汽焓下降，蒸汽作功力量降低，使汽輪機的汽耗增加，機組熱力循環(huán)效率下降。所以汽溫過低，不僅嚴峻影響設(shè)備的安全性，而且還將對機組運行的經(jīng)濟性帶來不良的后果。過熱汽溫順再熱汽溫如發(fā)生大幅度變化，除使鍋爐管材及有關(guān)部件產(chǎn)汽溫兩側(cè)偏差過大時，將使汽輪機汽缸兩側(cè)受熱不均，熱膨脹不均，威逼機組的安全運行。因此，鍋爐運行中，在各種內(nèi)、外擾動因素影響下，如何通過運行分析調(diào)整，用最合理的方法保持汽溫穩(wěn)定，是汽溫調(diào)整的首要任務(wù)。一、鍋爐受熱面的傳熱特性鍋爐的受熱面，按傳熱方式一般可分為輻射受熱面、半輻射受熱面和對流受熱面三種類型。水冷壁蒸發(fā)受熱面，前屏及包復管受熱面等，由于輻射換熱量占主要成份，一般屬輻射受熱面；后屏過熱器一方面屬半輻射受熱面；省煤器及對流煙道中的過熱器、再熱器等受熱面由爐內(nèi)輻射傳熱量和對流傳熱量的安排比例將發(fā)生變化。當鍋爐負荷增加時，對流受熱面的傳熱份額將增加，輻射受熱面的傳熱份額相對削減4-2-1。鍋爐負荷增加時，爐膛溫度及爐膛出口煙氣溫度均將上升，由于爐膛溫度的提高，總輻射傳熱量將增加；但是爐膛出口煙溫的上升，又表輻射吸熱量增加的比例將小于工質(zhì)流量增加的比例。也就是說，隨著鍋爐負荷的增加，輻射受熱面內(nèi)單位工質(zhì)的吸熱量將削減，使鍋爐輻射傳熱的份額相對下降。鍋爐負荷增加時，一方面由于燃料量、風量相應(yīng)增加，煙氣量增多，使流經(jīng)對流受熱面的煙氣流速增加，從而增大了煙氣對管壁的對流放熱系數(shù)；另一方面由于爐膛出口煙溫上升，使煙溫與管壁溫度的平均溫差增大，導致對流吸熱量增加的比例大于負荷增加時工質(zhì)流量增加的比例，使對流受熱面內(nèi)單位工質(zhì)的吸熱量增加，鍋爐對流傳熱份額上升。此外，對流受熱面內(nèi)工質(zhì)的負荷一汽溫特性變化率還與受熱面所處煙氣溫度的凹凸有關(guān)。受熱面布置在遠離爐膛出口處時，汽溫隨鍋爐負由于煙氣輻射吸熱所占比例較大，使其在負荷變化時汽溫變化較小，特性曲線近似于半輻射受熱面而顯得比較平坦。對于半輻受熱面，由于它同時以輻射和對流兩種方式傳熱，鍋爐負荷上升時輻射傳熱削減而對流傳熱增加，負荷降低時則反之，因而總的傳熱量將變化不大，使鍋爐負荷變化時半輻射受熱面內(nèi)工質(zhì)溫度的變化比較平穩(wěn)。為改善過熱汽溫的變化特性，目前大容量高參數(shù)鍋爐過熱器的布置大多承受聯(lián)合式過熱器，即整個過熱器由假設(shè)干級輻射、半輻射和對流過熱器串聯(lián)組成，例如本鍋爐承受一級屏式過熱器和二級過熱器串聯(lián)而成，前者為輻射受熱面，后者為半輻射受熱面。由于布置得當，當負荷在較大范圍內(nèi)變化時均可得到相當平穩(wěn)的汽溫變化特性，在30％MCR100MCR535541℃，變化相當小。再熱器依據(jù)其特性，以往大多承受對流布置型式。為了改善低負荷(尤其是機組熱態(tài)啟動階段)及變工況時的再熱汽溫特性，本鍋爐的再熱器承受半輻射和對流受熱面串聯(lián)組成的聯(lián)合型式，結(jié)合再熱汽溫的調(diào)整50％MCR100％MCR541℃的設(shè)計值。二、汽包鍋爐過熱汽溫的掌握與調(diào)整l、影響汽包鍋爐過熱汽溫變化的因素(1)燃料性質(zhì)的變化鍋爐運行中，常常會遇到燃料品質(zhì)發(fā)生變化的狀況，當燃燒品質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變時，燃燒的發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分、水分和灰渣特性等都會發(fā)生變動，因而對鍋爐工況的影響比較簡單。當燃料中的灰分或水分增大時，其可燃物質(zhì)含量必定削減，因此燃料的發(fā)熱量及燃燒所需要的空氣量和燃燒生成的煙氣量等均將降低。這一變化，可以從燃料量及風量未變時爐膛出口氧量增大這一現(xiàn)象上反映出來。在燃料量不變的狀況下當灰分或水分增大時，由于燃料的發(fā)熱量降低，將使燃料在爐內(nèi)總放熱量下降，其后果相當于總?cè)剂狭肯鳒p，在其它參數(shù)不變的狀況下，必將造成過熱汽溫的下降。如需保持過熱汽溫順鍋爐出力不變，必需增加燃料量保持爐膛出口氧量不變方能到達。當燃煤的水份增加時，水份在爐內(nèi)蒸發(fā)需吸取局部熱量，使爐膛溫度降低，同時水份增加，也使煙氣體積增大，增加了煙氣流速，使輻射式過熱器的吸熱量降低，對流式過熱量增加。必需指出，燃料中的水分增大時，如通過增加燃料量保持爐膛出口氧量不變，則爐膛溫度、輻射受熱面的吸熱量可保持不變，但由于煙氣的容積和重度是隨水分相應(yīng)增加的，所以煙氣的對流放熱將增大。當煤粉變粗時，燃料在爐內(nèi)燃燼時間延長，火焰中心上移、汽溫將上升。風量及其配比的變化鍋爐在正常運行中，為了保證燃料在爐膛內(nèi)完全燃燒，必需保持肯定的過?？諝庀禂?shù)，即保持肯定的氧量。對于燃煤鍋爐，爐膛出口過剩1．25左右。風量變化對過熱汽溫變化的影響速度既快且幅度又較大。在爐內(nèi)燃燒使爐膛出口煙溫上升。對于汽包鍋爐，由于爐膛溫度降低，水冷壁輻射吸熱量削減，使產(chǎn)汽量下降；另一方面由于風量增大造成煙氣量增多，煙氣流速加快使過熱器對流吸熱量增加。由于流經(jīng)過熱器的蒸汽量削減了，但過熱器的總吸熱量增加，造成了汽包鍋爐過熱汽溫的上升。假設(shè)在爐內(nèi)燃燒工況不良的狀況下適當增加風量，由于抑制了缺氧燃燒，使化學不完全燃燒及機械不完全燃燒損失大大降低，增加了爐內(nèi)最終過熱汽溫的上升與否將視兩者的比例狀況而定。在總風量不變的狀況下，配風工況的變化也會引起汽溫的變化，假設(shè)配風使火焰中心降低，爐膛出口煙溫相應(yīng)下降。反之，爐膛出口煙溫將上升。燃燒器運行方式的變化在鍋爐運行中，爐膛火焰中心位置的變化將直接影響到各受熱面吸熱份額的變化。當火焰中心上移時，將造成輻射受熱面吸熱削減、對流受熱面吸熱增加，其影響結(jié)果與風量增大相像，也就是說，將使汽包鍋爐過熱汽溫上升。影響爐膛火焰中心位置變化的因素很多，如：運行燃燒器的位置、上下燃燒器負荷的分配、上下二次風門開度的變化、爐膛負壓的凹凸、爐底漏風的大小、煤粉細度、一次風管內(nèi)風粉混合物的溫度、燃料的品質(zhì)、爐膛熱負荷的凹凸、燃燒狀況的好壞等。因此，鍋爐燃燒是一個相當簡單的物理化學過程，要搞好燃燒調(diào)整，必需經(jīng)過各方面的綜合分析和考慮方能奏效。應(yīng)當指出，火焰中心過于偏上，將嚴峻威逼前屏的安全運行，并對鍋爐運行的經(jīng)濟性帶來不利的影響。因此，運行中應(yīng)確保屏式過熱器處無明火沖刷。q3q4增加，而使爐內(nèi)熱負荷及鍋爐效率降低。此時，假設(shè)給水流量、減溫水流量和主蒸汽壓力等參數(shù)不變，則主蒸汽溫度及各段汽溫必定下降。給水溫度的變化給水溫度的變化對鍋爐過熱汽溫將產(chǎn)生較大的影響。在汽包鍋爐中，給水溫度上升，過熱汽溫將下降。這是由于當其它參數(shù)不變而給水溫度上升時，將使汽包鍋爐的蒸發(fā)量增加，過熱器內(nèi)工質(zhì)流量上升。(5)受熱面清潔程度的變化受熱面積灰或結(jié)渣是燃煤鍋爐最為常見的現(xiàn)象，由于灰；渣的導熱性差，造成積灰或結(jié)渣部位工質(zhì)吸熱量的削減和各段煙溫的變化，使鍋爐各受熱面的吸熱份額發(fā)生變化。汽包鍋爐發(fā)生水冷壁結(jié)渣時，鍋爐蒸發(fā)量將下降，并因爐膛出口煙溫上升，造成過熱汽溫的上升。汽包鍋爐過熱器局部發(fā)生結(jié)渣時，由于鍋爐蒸發(fā)量未變但過熱器吸熱量削減應(yīng)視積灰或結(jié)渣的部位而定。一般來說，鍋爐受熱面的積灰或結(jié)渣是一個比較緩慢的過程，因此對過熱汽溫的掌握和調(diào)整不會帶來簡單性。但運行中如發(fā)生大塊焦渣塌落，則有可能構(gòu)成汽溫突升或兩側(cè)偏差劇增等突發(fā)性大事。此外，進展受熱面吹灰工作時，也應(yīng)作好汽溫突變的事故預想。鍋爐負荷的變化爐膛熱負荷增加時出口煙溫上升，對流過熱器吸熱量增大，輻射過熱器吸熱量降低。飽和蒸汽溫度及減溫水量的變化從汽包出來的飽和蒸汽含有少量的水份，在正常工況下飽和蒸汽的溫度變化很小。但由于某些緣由造成飽和蒸汽溫度的較大變化時，則將對汽溫的變化產(chǎn)生較大的影響。例如汽包水位突增時，蒸汽帶水量將大大增加，由于這些水份在過熱器中需吸熱，因此在燃燒工況不變的狀況下，過熱汽溫將降低。在用減溫水調(diào)整汽溫時，當減溫水溫度或流量發(fā)生變化時將引起蒸汽側(cè)總熱量的變化，當煙氣側(cè)工況未變時，汽溫便將發(fā)生相應(yīng)的變化。2、自然循環(huán)汽包鍋爐過熱汽溫的掌握與調(diào)整。本汽包鍋爐承受一級減溫器作為過熱汽溫的主要調(diào)整手段，最大減溫220t／h，MCR85．68t／h，裝設(shè)在屏式過熱器的進口。在緊急狀況下，可以用裝設(shè)在屏式過熱器出口的二級減溫器進展過熱汽的汽溫調(diào)整。鍋爐正常運行工況下如消滅汽溫變高時，應(yīng)開大減溫水，并留意觀看減溫后蒸汽溫度的變化，減溫水操作應(yīng)緩慢切不行猛增猛減，以免造成汽溫的大幅度波動。當工況發(fā)生變化，減溫水已不能滿足汽溫調(diào)整的需要時，則可通過降低或上升爐膛火焰中心來到達調(diào)整汽溫的目的。對于本鍋爐，可承受轉(zhuǎn)變?nèi)紵鞯慕M合方式或運行燃燒器位置，增加或削減上、下層燃燒器的二次風量等方法。覺察汽溫降低時，應(yīng)準時加強對過熱器的吹灰；覺察汽溫上升時，則應(yīng)加強對爐膛水冷壁及省煤器的吹灰，并在確保燃燒完全的前提下盡量削減鍋爐的總風量。總之，在汽溫調(diào)整中，首先應(yīng)通過燃燒調(diào)整，力求做到火焰不偏斜、避開消滅局部結(jié)焦的現(xiàn)象，然后對過熱汽溫進展細調(diào)。當減溫水量在確保各級管壁溫度不超限的狀況下，已無法使汽溫平穩(wěn)調(diào)整時，則應(yīng)從燃燒調(diào)整的角度來考慮調(diào)溫的措施與方法。三、鍋爐再熱汽溫的掌握與調(diào)整600MW器系統(tǒng)。這是為了適應(yīng)大容量鍋爐蒸汽初參數(shù)不斷提高的需要。由于蒸汽初壓力提高后如不相應(yīng)提高初溫度，蒸汽在汽輪機膨脹終了的濕度就會過高，這不但影響汽輪機運行的安全性，還將使汽輪機的相對內(nèi)效率降低，嚴峻時還將造成汽輪機末幾級葉片受到侵蝕損壞。為了保證乏汽濕度在允許的限度內(nèi)，就應(yīng)在提高蒸汽初壓的同時，相應(yīng)提高蒸汽的初溫度。但是提高蒸汽的初溫度又受到鍋爐過熱器、汽輪機高壓部件和主蒸汽管道等金屬材料的限制。解決這一問題的有效方法就是承受蒸汽中間再熱。再熱蒸汽參數(shù)的選擇是由熱力系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟比較確定的。為了尋求最大的經(jīng)濟效果，再熱器溫度通常等于或稍大于過熱蒸汽溫度，再熱蒸汽壓力一般為過熱蒸汽壓力的1／5左右。本鍋爐的再熱汽溫為5413．75MPa。因此，再熱汽溫的掌握與調(diào)整對整個機組的安全、經(jīng)濟都具有極其重要的意義。1、再熱汽溫的特性由于再熱器在構(gòu)造和布置上的特點，打算了其汽溫具有以下特性：(1)由于再熱器具有較大的容積，工質(zhì)在其中的流速較慢，且它又布置在煙氣低溫區(qū)使煙氣側(cè)的傳熱溫差小，因而工況變化時再熱汽溫變化的遲滯時間較長。再熱蒸汽壓力低、比熱小，因而單位工質(zhì)在一樣的吸熱量變化時再熱汽溫將比過熱汽溫變化大。再熱器對流局部布置在較低煙溫區(qū)域，由于對流受熱面的傳熱特性及再熱蒸汽比熱小的特點，使再熱汽溫的影響則較小。再熱汽溫對熱偏差比較敏感。由于它壓力低、比熱小，在同樣熱偏差條件下，再熱汽溫的偏差將比過熱汽溫要大。再熱器的運行工況不但受鍋爐運行工況的影響，而且還受汽輪機運行工況的影響。再熱蒸汽的流量不但隨機組負荷而變化，還將受汽輪機一、二級抽汽量的大小及鍋爐安全門、排汽閥啟閉狀態(tài)的影響。機組在定壓方式下運行時，汽輪機高壓缸排汽溫度，即低溫再熱器進口溫度，將隨機組的負荷變化有較大幅度的變化。再熱器進口溫度及工質(zhì)流量的變化均將造成再熱汽溫的變化。2、影響再熱汽溫變化的因素再熱器由于構(gòu)造和布置上的特點，打算了影響再熱汽溫度變化的因素很多。歸納起來，主要有以下方面：(1)高壓缸排汽溫度變化的影響。在其它工況不變的狀況下，高壓缸排汽溫度越高，則再熱器出口溫度將越高，機組在定壓方式下運行時，汽機高壓缸排汽溫度將隨著機組負荷的增加而上升，過熱汽溫的上升，也將造成高壓缸排汽溫度的上升。另外，主蒸汽壓力越高，蒸汽在汽輪機中作功的力量就越大，絕熱焓降亦越大，高壓缸排汽溫度則相應(yīng)降低。此外，汽輪機高壓缸的(2)再熱器吸熱量變化的影響鍋爐運行時，再熱器吸熱量越多，工質(zhì)焓增越大，再熱汽溫將越高。影響再熱器吸熱量變化的因素較多，通常為：A、鍋爐燃料量或燃料低位發(fā)熱量的變化。燃料量越多或燃料的低位發(fā)熱量越高，爐內(nèi)熱負荷及煙氣溫度越高，則再熱器的吸熱量就越多。B、流經(jīng)再熱器的煙氣量的變化。對于再熱器呈對流特性的局部，當流經(jīng)再熱器的煙氣量越大時，再熱器處煙氣流速越高，則再熱器的吸熱量就越大。C、鍋爐負荷變化時再熱器吸熱份額的影響。鍋爐負荷降低時，輻射受熱面的吸熱比例增加，作為對流受熱面布置的再熱器，吸熱份額將削減；反之，鍋爐負荷上升時，對流式再熱器的吸熱份額將增加。D、燃燒工況變化的影響。在鍋爐運行中，如爐膛火焰中心上移，將造成后部煙道煙溫上升，對流式再熱器的吸熱量將增加。E、鍋爐受熱面積灰或結(jié)渣的影響。當再熱器前受熱面積灰或結(jié)渣時，將造成再熱器處煙溫上升，使再熱器吸熱量增加。當再熱器受熱面本身積灰或結(jié)渣時，吸熱量削減。再熱蒸汽流量變化的影響在其它工況不變時，再熱蒸汽流量越大，則再熱器出口溫度將越低。機組正常運行時，再熱蒸汽流量將隨著機組負荷、汽輪機一級抽汽或二級抽汽量的大小、吹灰器的投停、安全門、汽機旁路或向空排汽閥狀態(tài)等狀況的