影響鍋爐汽溫的因素及汽溫的控制

影響鍋爐汽溫的因素及汽溫的控制

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影響鍋爐汽溫的因素及汽溫的控制鍋爐運(yùn)行中,如果汽溫過高,將引起過熱器、再熱器、蒸汽管道以及汽輪機(jī)汽缸、閥門、轉(zhuǎn)子部分金屬強(qiáng)度降低,導(dǎo)致設(shè)備使用壽命縮短,嚴(yán)重時(shí)甚至造成設(shè)備損壞事故。從以往鍋爐受熱面爆管事故統(tǒng)計(jì)情況來看,絕大多數(shù)的爐管爆破是由于金屬管壁嚴(yán)重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(gè)很大的威脅。蒸汽溫度低的危害大家也是知道的,它將引起機(jī)組的循環(huán)效率下降,使煤耗上升,汽耗率上升,新蒸汽溫度過低時(shí),帶來的后果就不僅僅是經(jīng)濟(jì)上的問題了,嚴(yán)重時(shí)可能引起蒸汽帶水,給汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重的危害,所以規(guī)程上規(guī)定機(jī)組額定負(fù)荷下新蒸汽溫度變化應(yīng)在+5℃~-10℃之間。一、影響過熱汽溫變化的因素1、燃料性質(zhì)的變化:主要指燃料的揮發(fā)份、含碳量、發(fā)熱量等的變化,當(dāng)煤粉變粗時(shí),燃料在爐內(nèi)燃燼時(shí)間長,火焰中心上移,汽溫將升高。當(dāng)燃料的水份增加時(shí),水份在爐內(nèi)蒸發(fā)需吸收部分熱量,使?fàn)t膛溫度降低,同時(shí)水份增加,也使煙氣體積增大,增加了煙氣流速,使輻射過熱器的吸熱量降低,對流過熱器的吸熱量增加。2、風(fēng)量及其配比的變化:爐內(nèi)氧量增大時(shí),由于低溫冷風(fēng)吸熱,爐膛溫度降低,使?fàn)t膛出口溫度升高。在總風(fēng)量不變的情況下,配風(fēng)的變化也會引起汽溫的變化,當(dāng)下層風(fēng)量不足時(shí),部分煤粉燃燒不完全,使得火焰中心上移,爐膛出口煙溫升高。3、燃燒器及制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化:上層制粉系統(tǒng)運(yùn)行將造成汽溫升高,燃燒器擺角的變化,使火焰中心發(fā)生變化,從而引起汽溫的變化4、給水溫度的變化:給水溫度升高,蒸發(fā)受熱面產(chǎn)汽量增多,從而使汽溫降低。反之,給水溫度降低汽溫將升高。5、受熱面清潔程度的變化:水冷壁和屏過積灰結(jié)焦或管內(nèi)結(jié)垢時(shí),受熱面的吸熱將減少,使?fàn)t膛出口溫度升高,當(dāng)過熱器本身結(jié)焦或積灰時(shí),由于傳熱不好,將使汽溫降低。6、鍋爐負(fù)荷的變化:爐膛熱負(fù)荷增加時(shí),爐膛出口煙溫升高,使對流受熱面吸熱量增大,輻射受熱面吸熱量降低。7、飽和蒸汽溫度和減溫水量的變化:從汽包出來的飽和蒸汽含有少量水分,在正常工況下飽和溫度變化很小,但由于某些原因造成飽和蒸汽溫度較大變化時(shí),如汽包水位突增,蒸汽帶水量增大,在燃燒工況不變的情況下,這些水分在過熱器中要吸熱,將使汽溫降低。在用減溫水調(diào)節(jié)汽溫時(shí),當(dāng)減溫水的溫度或流量變化時(shí)將引起蒸汽側(cè)總熱量的變化,當(dāng)煙氣側(cè)工況未變時(shí),汽溫將發(fā)生相應(yīng)的變化。1

1二、影響再熱汽溫變化的因素由于再熱器具有較大的容積,工質(zhì)在其中的流速較慢,且又布置在煙氣低溫區(qū)域,煙氣側(cè)的傳熱溫差小,因而再熱汽溫變化的遲滯時(shí)間較長。再熱蒸汽壓力低,比熱小,使得再熱汽溫在工況變化時(shí)的溫度變化幅度較大。同時(shí),再熱蒸汽溫度不僅受鍋爐工況的變化影響,還受汽輪機(jī)工況的影響。如抽汽量變化的影響及高壓缸排汽溫度變化的影響。1、高壓缸排汽溫度變化的影響:機(jī)組在定壓方式下運(yùn)行時(shí),高壓缸排汽溫度將隨機(jī)組負(fù)荷的增加而升高。過熱汽溫的升高也將造成高壓缸排汽溫度的升高,另外,主汽壓力越高,蒸汽在汽輪機(jī)中做功能力越大,焓降也越大,高壓缸排汽溫度則相應(yīng)降低。2、鍋爐煙氣量的變化:因再熱器呈對流特性,煙氣量越大時(shí),再熱器吸熱越多,汽溫升高。3、鍋爐負(fù)荷的變化:鍋爐負(fù)荷降低時(shí),輻射受熱面的吸熱比例增加,作為對流受熱面的再熱器吸熱量減少,汽溫將降低。4、其它一些諸如:受熱面的清潔程度、火焰中心的位置、減溫水量的變化等因素對再熱汽溫的影響與過熱汽溫類似。三、幾大因素之間的影響1、煤量,蒸汽流量,減溫水量i//=i/+BQ/D-△ii//=過熱蒸汽出口蒸汽焓(kj/kg)i/=過熱器進(jìn)口蒸汽焓(kj/kg)Q=每公斤燃料傳給工質(zhì)的熱量(kj/kg)D=過熱器內(nèi)蒸汽流量(kg/h)B=燃料消耗量(kg/h)△i=每公斤蒸汽因減溫而降低的焓值(kj/kg)由上式可以看出:在我們減小B時(shí)(減小煤量),增大D時(shí)(汽機(jī)拉調(diào)門),增大△i時(shí)就會引起i//的下降(主汽溫的下降)。加減負(fù)荷是我們?nèi)粘9ぷ髦?,這時(shí)控制溫度變化的關(guān)鍵在于合理的控制好速率,避免煤量、調(diào)門、減溫水量的大起大落,同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)盤人員的工作責(zé)任心的培養(yǎng),監(jiān)盤人員之間應(yīng)做到良好的溝通,共同防止溫度大幅度變化現(xiàn)象的發(fā)生。2、根據(jù)對流換熱公式φ=hA△tφ=換熱量(W)h=對流換熱系數(shù)(W/平方米*K)A=換熱面積(平方米)△t=溫差(K)h只與流體流動的起因、流體有無相變,流體的流動狀態(tài)、換熱面積的幾何因素、流體2

2的物理性質(zhì)有關(guān)。從上式可以看出,當(dāng)爐膛出口煙溫上升后,△t將增大,對流換熱增加,汽溫將升高。3、蒸汽的壓力在這里很關(guān)鍵,從下表可以看出:壓力飽和溫度飽和水焓飽和蒸汽焓汽化熱P(MPa)ts(℃)h(kj/kg)h(kj/kg)r(kj/kg)0.199.63417.512675.72258.21179.88762.627772014.45263.921154.62792.81638.27285.81267.52771.41503.79303.311364.22741.81377.612324.641492.62684.81192.216347.321651.52582.7931.218356.961733.42514.478120365.711828.82413.8585隨著汽壓的上升爐水的飽和溫度、飽和水焓上升,而飽和蒸汽焓和爐水的汽化熱減小。我們知道爐水都是汽包壓力下的飽和水,在燃料不變的前提下提高汽包壓力會使得更多的飽和水變?yōu)轱柡驼羝?,而燃料量沒有改變,也就使得主、再熱汽溫下降。四、幾種常見的工況擾動造成的汽溫變化分析1、高加解列高加解列后,鍋爐的給水溫度將下降,工質(zhì)加熱和蒸發(fā)所需的熱量增多,在燃料量不變的情況下,鍋爐蒸發(fā)量降低,造成過熱汽溫升高。如果要維持蒸發(fā)量,必須增加燃料,這樣不僅使整個(gè)爐膛溫度升高,爐膛出口煙溫升高,且流過過熱器和再熱器的煙氣量和煙氣流速增大,鍋爐熱負(fù)荷增大,管壁溫度升高甚至產(chǎn)生超溫,損壞設(shè)備。因此一般在高加停用時(shí),要限制機(jī)組負(fù)荷不大于90%額定負(fù)荷,嚴(yán)禁超負(fù)荷運(yùn)行。運(yùn)行中發(fā)生高加保護(hù)動作解列時(shí),應(yīng)立即相應(yīng)開大過、再熱減溫水量,必要時(shí)通過減少燃料量來減弱燃燒,達(dá)到控制汽溫升高的目的,并及時(shí)查明高加解列原因,進(jìn)行恢復(fù)。2、啟停制粉系統(tǒng)當(dāng)啟動制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),由于大量煤粉進(jìn)入爐膛內(nèi),鍋爐熱負(fù)荷急劇增加,受熱面吸熱量增大,將造成汽溫升高。為了減小啟動制粉系統(tǒng)時(shí)對汽溫的擾動和防止超溫,啟動前應(yīng)適當(dāng)將過、再熱汽溫降低,緩慢開啟制粉系統(tǒng)風(fēng)門進(jìn)行暖磨,使?fàn)t膛熱負(fù)荷隨著磨煤機(jī)內(nèi)余粉的吹入逐漸升高,啟動磨煤機(jī)后,將相應(yīng)給煤機(jī)煤量放至最低,以減少瞬間吹入爐膛的燃料量。由于其余給煤機(jī)的煤量相應(yīng)減少,但因鍋爐的慣性作用,這部分的燃燒并沒有立即減弱,此時(shí)可通過降低一次風(fēng)壓來適當(dāng)減少進(jìn)入爐膛的燃料量,避免因大量煤粉燃燒造成爐內(nèi)熱負(fù)3

3荷的急劇增強(qiáng)。待汽溫變化平緩后,再進(jìn)行加負(fù)荷操作。同時(shí),汽機(jī)調(diào)門要配合控制好主汽壓力的變化,使其盡量平穩(wěn)上升,以此來適應(yīng)因燃燒變化所帶來的蒸發(fā)量的改變,維持鍋爐受熱面內(nèi)總的能量變化平衡。在停運(yùn)制粉系統(tǒng)的操作中,關(guān)閉停運(yùn)磨煤機(jī)的風(fēng)門時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行,一方面是為了對磨煤機(jī)進(jìn)行吹掃,保證停運(yùn)后的安全;另一方面是防止其對一次風(fēng)壓產(chǎn)生瞬間提高的擾動,造成燃燒突然加劇,引起汽溫快速升高而產(chǎn)生的超溫。對冷熱風(fēng)門內(nèi)漏較大的磨煤機(jī),要及時(shí)聯(lián)系檢修處理。3、水冷壁結(jié)焦水冷壁結(jié)焦時(shí),因?yàn)榛?、渣的熱阻大,影響水冷壁的吸熱,使輻射吸熱量比例減少,爐膛出口煙溫升高,過、再熱器吸熱比例增大,引起汽溫的升高。此時(shí)可通過加強(qiáng)對水冷壁的短吹吹灰,以清潔水冷壁表面,提高其吸熱能力。同時(shí)要積極分析結(jié)焦原因,進(jìn)行燃燒調(diào)整,并定期進(jìn)行吹灰工作,避免形成大面積結(jié)焦而造成超溫或燃燒事故。4、爐底水封破壞爐底水封破壞,使得大量冷風(fēng)從撈渣機(jī)或水封槽處吸入,降低了爐膛溫度,使輻射吸熱的比例降低,蒸發(fā)量減少;爐膛出口煙氣溫度升高,煙氣量及煙氣流速增大,對流受熱面吸熱加強(qiáng),造成過、再熱汽溫的升高。爐底水封破壞的表現(xiàn)為:在總風(fēng)量不變的情況下,氧量升高,排煙溫度升高。監(jiān)盤人員要及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常,開大減溫水量,必要時(shí)通過減弱燃燒來削弱汽溫的上漲程度。同時(shí)立即聯(lián)系檢查爐底水封的水量,盡快恢復(fù)被破壞的水封。5、配風(fēng)不當(dāng)輔助風(fēng)的作用是保證燃料著火后期燃燒所需要的氧氣,當(dāng)與煤粉相應(yīng)層的輔助風(fēng)配給不足時(shí),將使得燃料在爐膛中心無法燃燼,從而延長燃燒所需的時(shí)間,造成爐膛出口煙氣溫度升高,引起汽溫的升高。這種情況在鍋爐點(diǎn)火期間和爐膛熱負(fù)荷較低時(shí),容易造成大量煤粉未完全燃燒,而增加鍋爐尾部煙道發(fā)生再次燃燒的可能性。所以,正常運(yùn)行時(shí),用關(guān)小輔助風(fēng)的方法提高汽溫,是不安全也不經(jīng)濟(jì)的。6、減溫水系統(tǒng)閥門故障正常運(yùn)行時(shí),減溫水是保證主、再熱汽溫在正常范圍內(nèi)的不可缺少的調(diào)節(jié)手段,當(dāng)減溫水系統(tǒng)因調(diào)整不及時(shí),造成汽溫升高,一方面可通過燃燒方面進(jìn)行調(diào)整,如減少燃料量及降低一次風(fēng)壓,達(dá)到減弱燃燒的目的;另一方面可通過汽機(jī)開大調(diào)門,來增大流經(jīng)過、再熱器的蒸汽流量,達(dá)到降低溫度的目的。但后一種方法,只是暫時(shí)緩解汽溫的上漲,如調(diào)門不及時(shí)關(guān)小以維持適當(dāng)?shù)钠鼔毫?,?dāng)汽包壓力低,汽化潛熱與過熱熱之間的比例從新分配后,將造成汽溫更加快速的上漲。當(dāng)減溫水系統(tǒng)因閥門故障,如閥芯脫落、氣動門氣源失去、電動頭故障等原因,造成減溫水量達(dá)不到需求量時(shí),應(yīng)視減溫水減少量的多少程度,快速減少燃料,減弱燃燒,如汽溫升高到對鍋爐受熱面有危害或?qū)ζ啓C(jī)不允許時(shí),應(yīng)果斷進(jìn)行停爐4

4處理。(主、再汽溫升至545至551℃時(shí),應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)調(diào)整,并匯報(bào)值長;主、再汽溫升至565℃,運(yùn)行15分鐘仍不能恢復(fù)或超過567℃,應(yīng)故障停機(jī)。)7、汽機(jī)高中壓主汽門或調(diào)門關(guān)閉在機(jī)組進(jìn)行高中壓主汽門或調(diào)門嚴(yán)密性試驗(yàn)、活動性試驗(yàn)時(shí),當(dāng)遇到閥門關(guān)閉后不能及時(shí)開啟的情況下,此時(shí)鍋爐受熱面內(nèi)的工質(zhì)只有熱量輸入,而沒有熱量輸出,或熱量輸出遠(yuǎn)小于熱量輸入,如單側(cè)高壓主汽門或中壓主汽門關(guān)閉,將造成該側(cè)蒸汽流量減少,從而引起該側(cè)對應(yīng)的溫度升高甚至超溫。這時(shí)可通過開啟汽機(jī)高、低壓旁路,來維持鍋爐蒸汽流量與熱量的平衡。緊急情況下可通過減弱燃燒,直至熄火,來抑止汽溫的升高。8、鍋爐壓力偏低造成超溫汽包壓力低,對應(yīng)爐水飽和溫度低,水冷壁吸熱量所占比例減少,蒸汽過熱熱所占比例增加,造成汽溫升高,這時(shí)如有啟動制粉系統(tǒng)等加強(qiáng)燃燒類的操作,勢必加劇汽溫的上漲而引起超溫。因此,在操作前應(yīng)適當(dāng)關(guān)小汽機(jī)調(diào)門來提高汽包壓力,并提前增大減溫水流量,控制好汽溫。9、送、引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)不匹配由于送、引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)失靈等原因,造成爐膛負(fù)壓減小,一次風(fēng)與爐膛差壓降低,送粉能力下降;當(dāng)負(fù)壓瞬間產(chǎn)生急劇增大后,相應(yīng)一次風(fēng)與爐膛差壓升高,送粉能力瞬間增強(qiáng),造成爐膛內(nèi)燃燒加強(qiáng),引起汽溫升高。10、汽包安全門動作由于汽包安全門動作,流過過熱器受熱面的蒸汽量減少,單位質(zhì)量工質(zhì)的吸熱量增加,引起汽溫升高。這種事故情況下,應(yīng)立即開大減溫水。如果是有計(jì)劃的處理缺陷,應(yīng)盡量采用下層磨運(yùn)行,同時(shí)事先將汽溫適當(dāng)控制在低限。2007年12月5

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