鍋爐溫度控制系統(tǒng)

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1、第一章汽溫控制系統(tǒng)的組成與對(duì)象動(dòng)態(tài)特性本章將以330MW的單元機(jī)組鍋爐為例，通過(guò)研究其高溫、亞臨界壓力、中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛前后對(duì)沖燃燒、燃煤粉汽包爐，且汽輪機(jī)為單軸、三缸、兩排汽、再熱、凝汽沖動(dòng)式，說(shuō)明過(guò)熱器與再熱器在鍋爐中的位置及布置情況，從而全面掌握研究對(duì)象的生產(chǎn)過(guò)程，并熟悉其動(dòng)態(tài)特性及分析影響汽溫變化的各種因素。1.1過(guò)熱器的分類及基本結(jié)構(gòu)1.1.1過(guò)熱器的分類過(guò)熱器可以根據(jù)它所采用的傳熱方式分為對(duì)流過(guò)熱器、半輻射過(guò)熱器及輻射過(guò)熱器三種。對(duì)流過(guò)熱器是放在爐膛外面對(duì)流煙道里的過(guò)熱器，它主要以對(duì)流傳熱方式吸收流過(guò)它的煙氣的熱量。半輻射過(guò)熱器也稱屏式過(guò)熱器，一般放在爐膛上部出口附近，

2、它既吸收爐膛火焰的輻射熱，又以對(duì)流方式吸收流過(guò)它的煙氣的熱量。輻射過(guò)熱器是放在爐頂或爐墻上的過(guò)熱器，它基本上只吸收爐膛內(nèi)火焰和煙氣的輻射熱?，F(xiàn)代大容量高參數(shù)鍋爐的過(guò)熱器主要由對(duì)流過(guò)熱器，屏式過(guò)熱器，包覆過(guò)熱器，頂棚過(guò)熱器，聯(lián)箱及減溫器構(gòu)成。制造它們的材料一般都是合金鋼，有的還需用特種鋼來(lái)制造。（1）對(duì)流過(guò)熱器：布置在煙道內(nèi)，依靠熱煙氣對(duì)流傳熱的過(guò)熱器，稱為對(duì)流式過(guò)熱器。對(duì)流過(guò)熱器是由聯(lián)箱和很多細(xì)長(zhǎng)的蛇形管束所組成。蛇形管可作立式或臥式布置。過(guò)熱器的進(jìn)出口聯(lián)箱放在爐墻外部，起著分配和匯集蒸汽的作用。蛇形管與聯(lián)箱上的管接頭焊接在一起。大容量鍋爐的對(duì)流過(guò)熱器布置在煙溫很高的區(qū)域內(nèi)，其蒸汽溫度和管壁

3、的熱負(fù)荷都很高。而蒸汽側(cè)放熱系數(shù)比省煤器中的水或蒸發(fā)受熱面中的汽水混合物的放熱系數(shù)都低的多，因此過(guò)熱器受熱面必須用具有良好的高溫強(qiáng)度特性的優(yōu)質(zhì)碳素鋼或含有鉻、鉬、釩的耐熱合金鋼制造。過(guò)熱器管子用什么材料制造，取決于它所處的工作條件?，F(xiàn)代鍋爐對(duì)流過(guò)熱器多采用立式布置，因?yàn)檫@樣可以采用簡(jiǎn)單可靠的懸吊固定方法，而臥式過(guò)熱器的固定比較困難。立式布置的主要缺點(diǎn)，是停爐時(shí)積存在管內(nèi)的凝結(jié)水不易排出，容易引起蛇形管下部彎頭腐蝕。（2）輻射過(guò)熱器：輻射過(guò)熱器可布置在燃燒室四壁，也稱墻式或壁式過(guò)熱器，或布置在爐頂，稱頂棚過(guò)熱器，直接吸收輻射熱。在做墻式布置時(shí)輻射過(guò)熱器的管子可以布置在燃燒室四壁的任一面墻上，可

4、以僅布置在燃燒室上部，也可以沿燃燒室高度全部布置；它可以集中布置在某一區(qū)域，也可以與蒸發(fā)受熱面管子間隔布置。在自然循環(huán)鍋爐中，輻射過(guò)熱器管子布置在燃燒室上部，能使管子避開(kāi)熱負(fù)荷最高的火焰中心區(qū)域。但是這種布置會(huì)使水冷壁管的吸熱高度降低,可能影響水循環(huán)的安全性。如果輻射過(guò)熱器沿燃燒室全部高度布置，則處于火焰中心區(qū)的管子容易過(guò)熱燒壞。特別是升火過(guò)程中，為保證管子的冷卻必須采取從外界引進(jìn)蒸汽等專門措施。在直流鍋爐中，情況有所不同，水冷壁上部都有一定的過(guò)熱度，相當(dāng)于輻射過(guò)熱器，由于上部爐溫較低，所以可保證安全。在國(guó)產(chǎn)自然循環(huán)鍋爐中，未采用墻式布置的輻射過(guò)熱器，而多采用布置在爐頂?shù)捻斉镞^(guò)熱器，受熱面為

5、緊靠爐頂?shù)闹惫?，稱為頂棚管。這種過(guò)熱器的輻射傳熱作用較墻式過(guò)熱器為弱，但因處于較低的煙氣溫度場(chǎng)，工作比較安全可靠，與屏式過(guò)熱器和包覆過(guò)熱器配合使用，效果較好。（3）屏式過(guò)熱器和包覆過(guò)熱器除了上述兩種過(guò)熱器外，還有一種介于兩者之間的半輻射過(guò)熱器。最常用的半輻射過(guò)熱器是布置在燃燒室上部或出口處的高溫?zé)焻^(qū)內(nèi)的屏式過(guò)熱器。其結(jié)構(gòu)特征為幾排拉稀的管屏。屏式過(guò)熱器沿爐寬平行布置，管屏數(shù)目一般為8—16片，屏片間距為0.5—2米，各跟管子之間的相對(duì)間距S2/d在1.1左右，屏中并聯(lián)管子的數(shù)目為15—30跟。管屏懸掛在爐頂?shù)匿摿荷?，受熱后能自由的向下膨脹。為了保持各屏間的節(jié)距，可將相臨兩屏中的若干對(duì)管子彎繞

6、出來(lái)互相夾持在一起，而各屏本身的管子也應(yīng)夾持在同一平面上。屏式過(guò)熱器布置在對(duì)流過(guò)熱器前面，以降低對(duì)流過(guò)熱器入口煙溫，避免對(duì)流過(guò)熱器結(jié)渣。屏式過(guò)熱器的汽溫變化特性介于輻射與對(duì)流過(guò)熱器之間，所以變化也比較平穩(wěn)。圖1-1是布置在不同煙溫區(qū)域內(nèi)的過(guò)熱器的汽溫特性示意圖。從圖中可以看出，當(dāng)鍋爐負(fù)荷從33%增加到滿負(fù)荷時(shí)，曲線1所示的屏式過(guò)熱器的汽溫變化非常平穩(wěn)，僅上升了10℃；曲線2和3所示的對(duì)流過(guò)熱器的汽溫上升了42℃和50℃；而曲線4代表的輻射過(guò)熱器的汽溫卻大幅下降了。由于屏式過(guò)熱器具有過(guò)熱汽溫平穩(wěn)的特點(diǎn)，在現(xiàn)代大型鍋爐上廣泛地采用了這種過(guò)熱器。為了得到較好的傳熱效果，最好把屏式過(guò)熱器布置在煙溫為

7、950—1050℃的煙道中。屏式過(guò)熱器進(jìn)口煙溫的選擇，應(yīng)保證燃料進(jìn)入屏式過(guò)熱器前已燃盡，否則在屏區(qū)再燃燒會(huì)嚴(yán)重影響管屏的工作安全。根據(jù)已采用屏式過(guò)熱器的許多鍋爐運(yùn)行實(shí)踐證明，它能夠在1000—1300℃煙溫區(qū)內(nèi)可靠工作，并具有良好的汽溫變化特性。1.1.2過(guò)熱器的基本結(jié)構(gòu)圖1-1布置在不同煙溫區(qū)域內(nèi)的過(guò)熱器氣溫特性1-布置在煙溫1200℃區(qū)域的屏式過(guò)熱器；2、3-布置在煙溫為1000℃和900℃區(qū)域內(nèi)的對(duì)流過(guò)