下载
加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 煤粉锅炉设备原理

煤粉锅炉设备原理.doc

煤粉锅炉设备原理

终归梦yi场
2018-03-30 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《煤粉锅炉设备原理doc》,可适用于高等教育领域

煤粉锅炉设备原理目录第二章煤粉锅炉设备原理第一节概述第二节燃料特性第三节煤的燃烧计算和锅炉机组的热平衡第四节制粉系统第五节燃烧设备第六节蒸发系统与水循环第七节过热器和再热器第八节省煤器和空气预热器第九节超临界锅炉特点第页共页第二章煤粉锅炉设备原理将燃料的化学能能转变成工质的热能生产规定参数和品质的工质的设备称为锅炉。锅炉的燃烧设备为燃料提供良好的燃烧条件以求能把燃料的化学能最大限度地释放出来并转化为热能再利用换热装置利用烟气的热量把工质水加热成为热水或蒸汽。锅炉包括锅和炉两大部分锅的原义是指在火上加热的盛水容器炉是指燃烧燃料的场所。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需要的热能也可通过蒸汽动力装置转换为机械能或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉主要用于生活工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉又叫蒸汽发生器常简称为锅炉是蒸汽动力装置的重要组成部分多用于火电站、船舶、机车和工矿企业等。用于发电的锅炉称为电站锅炉。第一节概述一、锅炉的发展年英国人海科(Haycock)首先发明了锅炉。这时的锅炉和开水壶没有多大区别即在金属锅壳里充满水在底部加热。锅炉结构如图所示。图年Haycock锅炉世纪上半叶英国煤矿使用的蒸汽机包括瓦特发明的初期蒸汽机在内所用的蒸汽压力等于大气压力。世纪下半叶改用高于大气压力的蒸汽。世纪常用的蒸汽压力提高到MPa左右。与此相适应最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳后来改用卧式锅壳在锅壳下方砖砌炉体中烧火。随着锅炉越做越大为了增加受热面积在锅壳中加装火筒在火筒前端烧火烟气从火筒后面出来通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热称为火筒锅炉。开始只装一只火筒称为单火筒锅炉或康尼许锅炉后来加到两个火筒称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉。年左右在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉。一些火管装在锅壳中构成锅炉的主要受热面火(烟气)在管内流过。在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管称为卧式外燃回火管锅炉。它的金属耗量较低但需要很大的砌体。图为早期的火管锅炉。早期的这两种锅炉都是对装有大量饱和水的容器直接加热存在引起灾难性的爆炸的危险。尤其是火管锅炉燃料在相对密封的小空间里燃烧爆炸危险更大。这种危险几乎危及工业的继续发展。火管锅炉被逐渐淘汰。第页共页世纪中叶出现了水管锅炉。锅炉受热面是锅壳外的水管取代了锅壳本再热器管子的蒸汽均由进口联箱分配进入吸热后再汇入到出口联箱。管组中各管子工作在相同的进出口压差下。但不同的联箱连接方式各管连接到联箱的不同位置都会使各管内蒸汽流量不同。实际锅炉设计中一般采用从联箱中部经单管或双管引入引出的连接系统具有系统简单、混合均匀和便于装设喷水减温器等优点。另外受热面吸热不均匀也会造成流量不均匀。吸热量大的管子其内部蒸汽的温度就高膨胀加剧比体积就大管内蒸汽流量就小。这就是强制流动特性。、减小热偏差的措施由于锅炉实际工作条件的复杂性过热器和再热器的热偏差总是存在的不可消除但可以通过在设计和运行方面采取合适的措施减小热偏差。()运行措施(a)进行燃烧优化调整尽量调平各燃烧器喷口参数使燃烧均匀使炉内烟气参数尽第页共页可能均匀。(b)进行优化吹灰避免因积灰和结渣引起的吸热不均匀。()设计措施(a)受热面分级布置。将整个过热器和再热器分成串联的几部分如前所述MW超临界锅炉的过热器一般分为级再热器分为级。每级受热面由进、出口联箱连接联箱内蒸汽混合均匀这样就消除了上一级受热面产生的热偏差对下一级的影响。分成多级后每一级受热面的焓增减小使本级的热偏差总量减小便于控制各级受热面的温度使温度偏差在金属允许的范围内保证受热面的安全。(b)受热面分段布置。沿着烟道宽度方向进行分段中部布置一段受热面两侧布置另外的受热面使每段受热面的烟气参数尽量均匀。(c)烟道宽度方向蒸汽进行左右交叉。为了消除烟道左右两侧烟气参数不均匀引起的热偏差可采取两级间左右交叉流动使原在左侧的蒸汽进入布置在烟道右侧的下一级受热面原在右侧的蒸汽进入布置在烟道左侧的下一级受热面。(d)采用各种定位定距元件保持横向节距避免形成烟气走廊而引起热偏差。定位定距元件在受热面管外部受到高温烟气的冲刷容易损坏需要合理的冷却措施可以焊接在受热面外壁通过管内的蒸汽进行冷却。定位元件的损坏也会导致锅炉停运。(e)选择合理的联箱连接方式减少流量不均匀。(f)加装节流圈。在受热面管入口处加装不同孔径的节流圈可以增加管内蒸汽的流动阻力控制各管的蒸汽流量减少流量不均匀。(g)采用不同的管子结构使热负荷高的管子具有较大的蒸汽流量以结构不均匀抵消吸热和流量不均匀。例如屏式过热器外圈管子可采用较大管径或较小长度减少蒸汽的流动阻力从而使管内蒸汽流量增大。根据管圈所处的热负荷来选择管圈结构取得与热负荷相适应的流量。四、汽温特性及蒸汽温度调节过热器和再热器能够安全运行的首要条件是管内蒸汽温度在允许范围内所以需要采取措施保证蒸汽温度的稳定。这就需要了解蒸汽温度的变化原因及趋势也就是要了解汽温变化的静态特性和影响蒸汽温度变化的因素。锅炉负荷是最频繁的变动因素。汽温变化的静态特性指的是过热器和再热器出口蒸汽温度与锅炉负荷之间的关系简称汽温特性。根据传热方式的不同蒸汽温度随负荷变化的趋势也就不同。、过热器的汽温特性汽温特性与过热器的类型有关。辐射式过热器、对流式过热器和半辐射式过热器的汽温特性是不同的。()对流式过热器的汽温特性当锅炉负荷增加时因为锅炉的燃料消耗量基本成比例增加所以烟气量也成比例增加烟气侧对流放热系数增大燃料量增加也使烟温升高使对流过热器的传热温压增大从而使对流式过热器的对流传热量增加值超过了负荷的增加值使对流式过热器内单位质量的蒸汽吸热量增加出口汽温上升。也就是随着负荷增加对流式过热器出口汽温升高反之随锅炉负荷降低对流式过热器出口汽温降低。对流式过热器布置得离炉膛越远汽温随锅第页共页炉负荷增大而升高的趋势越明显。对流过热器汽温变化趋势如图所示。()辐射式过热器的汽温特性当锅炉负荷增加时过热器内蒸汽流量成比例增加锅炉的燃料消耗量基本成比例增加但炉膛内火焰温度却升高不多所以炉内辐射传热量并不是与负荷成比例增加的这就使辐射式过热器的辐射传热量跟不上负荷的增加从而使辐射式过热器内单位质量的蒸汽吸热量减少出口汽温下降。也就是随着负荷增加辐射式过热器出口汽温降低反之随锅炉负荷降低辐射式过热器出口汽温升高。辐射式过热器汽温变化趋势如图所示。)半辐射式过热器的汽温特性(半辐射式过热器既吸收炉内的辐射热也吸收烟气的对流热所以它的汽温特性介于辐射式过热器和对流式过热器之间其出口汽温随锅炉负荷变化较小。当吸收的辐射热多余对流热时其汽温特性呈弱辐射特性如果其吸收的对流热多余辐射热时其汽温特性呈现弱对流特性。故其汽温特性取决于布置的位置和锅炉负荷的大小。图过热器汽温特性()过热器系统的汽温特性大型电站锅炉都采用辐射对流式过热器系统由于辐射式过热器和对流式过热器具有相反的汽温变化特性因此整个过热器系统的出口汽温变化较小。亚临界参数锅炉由于对流过热器比例高因此亚临界参数锅炉过热器系统整体呈对流式汽温特性即随锅炉负荷升高过热器出口汽温升高。运行表明超临界参数锅炉过热器辐射吸热量比例大以屏式过热器和位于炉膛出口的高温过热器的吸热起主导作用过热器系统整体呈现辐射式汽温特性即对于超临界参数锅炉随着锅炉负荷升高过热器出口汽温会降低反之锅炉负荷降低过热器出口汽温会升高。图所示为个电厂不同型式MW超临界锅炉的主蒸汽每kg蒸汽吸热量与负荷的关系。由图中可直观看到:采用烟气挡板调温的锅炉(X、Q、B电厂)和采用摆动式燃烧器调温的锅炉(C电厂)的过热器系统具有相同的吸热特性即都是辐射特性而且数值亦十分相近。第页共页过热蒸汽吸热量与负荷的关系图、再热器的汽温特性再热器的汽温特性和过热器的汽温特性是类似的但是再热器出口汽温的变化幅度与机组的运行方式密切相关。变压运行的机组汽轮机调节汽门全开锅炉压力随负荷变化而变化主蒸汽温度保持不变当负荷变化时高压缸排汽温度基本保持不变使再热器出口汽温特性得到很大改善。超临界参数锅炉的再热器一般布置在对流烟道中整个再热器系统呈对流式汽温特性。对于采用摆动燃烧器调节再热汽温的四角切圆燃烧锅炉其再热器系统一般也采用辐射对流组合式整个再热器系统的汽温变化较小但仍呈现弱对流特性。采用烟气挡板调节再热汽温的锅炉再热器基本都布置在对流烟道中再热器系统呈对流式汽温特性。图所示为个电厂不同型式MW超临界锅炉的再热蒸汽每kg蒸汽吸热量与负荷的关系。由图中可见:不同型式的超临界锅炉再热器系统吸热特性基本相似即以对流为主。但理想的汽温特性是在较大的负荷范围内实现再热汽温的稳定。再热汽温的变化特性主要取决于调温方式和受热面系统布置。对于采用烟气挡板调温的锅炉再热汽温的变化特性也与煤质有着极大的关系。第页共页图再热蒸汽吸热量与负荷的关系、影响蒸汽温度变化的因素影响蒸汽温度变化的因素可分为结构因素和运行因素两大类。从运行角度看影响蒸汽温度变化的主要因素有锅炉负荷、炉膛过量空气系数、给水温度、燃料性质、受热面污染情况和火焰中心位置等。由于超临界参数锅炉过热器和再热器的汽温特性不同有些因素的影响是不同的。()影响过热蒸汽温度的因素(a)锅炉负荷超临界参数锅炉过热器呈辐射式汽温特性随锅炉负荷升高过热汽温降低。反之随负荷降低过热汽温升高。(b)煤水比煤水比是超临界参数锅炉调节过热汽温的主要手段。煤水比增大过热汽温升高反之煤水比减小过热汽温降低。(c)过量空气系数随着过量空气系数的增大送入的空气量增加炉内温度水平降低辐射传热量减少过热汽温降低。(d)给水温度如果高加故障切除给水温度降低则蒸发段后移中间点温度降低过热汽温下降。(e)燃料性质燃料性质影响燃烧过程。如果燃料着火和燃尽容易燃烧过程短则火焰中心会较低炉膛出口烟温也会降低炉内辐射传热量增加烟道对流传热量降低过热汽温升高。如果燃料的水分和灰分增加则炉内温度水平降低辐射传热量下降过热汽温降低。(f)受热面污染情况过热器之前的受热面发生积灰或结渣时会使其前面的受热面吸热量减少使进入过热器区域的烟温升高过热汽温升高。如果过热器本身积灰、结渣或管内结垢时过热器吸热第页共页量减少过热汽温降低。(g)火焰中心位置运行中如果燃烧器上下摆动、投运不同层次的燃烧器、煤粉变粗或煤质变差、炉膛负压增大或炉底漏风等会使火焰中心位置发生变化。火焰中心下移过热汽温上高火焰中心上移过热汽温降低。()影响再热汽温的因素(a)锅炉负荷超临界参数锅炉再热器呈对流式汽温特性随锅炉负荷升高过热汽温升高。反之随负荷降低过热汽温也降低。(b)过量空气系数随着过量空气系数的增大送入的空气量增加炉内温度水平降低辐射传热量减少则烟气带入对流烟道的热量增加烟气量也增大烟气流速增大对流传热量增加再热汽温升高。(c)给水温度如果高加故障切除给水温度降低而运行需要维持额定参数则工质在锅炉内吸收的总热量要增大则需要多加燃料烟温升高烟气量增大使对流传热量增大再热汽温升高。(d)燃料性质如果燃料着火和燃尽容易燃烧过程短则火焰中心会较低炉膛出口烟温也会降低炉内辐射传热量增加烟道对流传热量降低再热汽温降低。如果燃料的水分和灰分增加则炉内温度水平降低辐射传热量下降对流传热量增大再热汽温升高。(e)受热面污染情况再热器之前的受热面发生积灰或结渣时会使其前面的受热面吸热量减少使进入再热器区域的烟温升高再热汽温升高。如果再热器本身积灰、结渣或管内结垢时再热器吸热量减少再热汽温降低。(f)火焰中心位置运行中如果燃烧器上下摆动、投运不同层次的燃烧器、煤粉变粗或煤质变差、炉膛负压增大或炉底漏风等会使火焰中心位置发生变化。火焰中心下移再热汽温降低火焰中心上移再热汽温升高。、蒸汽温度调节由于影响汽温的因素很多运行中蒸汽温度的波动不可避免。为了保证机组的安全经济运行需要维持蒸汽温度的稳定。研究表明:过热器在超温~的状态下长期运行会使其寿命缩短一半以上而汽温下降会使循环热效率相应降低。运行中通常规定汽温偏离额定值的波动范围为~。因此锅炉必须设置可靠的调温手段以调整运行因素对蒸汽温度变化的影响。蒸汽温度调节的要求是:在一定负荷范围内保持额定的蒸汽温度调节后的蒸汽温度比较稳定波动小蒸汽温度调节比较均匀偏差小对电厂热效率影响小设备结构简单运行可靠设备调节灵敏过程连续便于实现自动控制体积小重量轻价格便宜。第页共页蒸汽温度调节方法有两类一是蒸汽侧调节一是烟气侧调节。蒸汽侧调节指不改变烟气侧参数通过改变管内蒸汽参数维持汽温稳定常用的是喷水减温方法。减温器采用多孔喷管式喷管上有许多小孔减温水从小孔喷出并雾化后与相同方向流动的蒸汽进行混合达到降低汽温的目的。喷水减温器的结构如图所示。烟气侧调节指改变烟气侧参数改变烟气的传热量进而改变蒸汽的吸热量维持汽温稳定。常用的是直流燃烧器摆动角度以改变火焰中心位置旋流燃烧器采用尾部分隔烟气挡板调节通过再热器的烟气量。图过热器喷水减温器结构超临界锅炉过热蒸汽温度调节方法是:以煤水比为主减温水为细调。亚临界锅炉过热汽温的调节方法是喷水减温。再热器系统采用烟气挡板调温时汽温特性为纯对流特性当采用摆动式燃烧器调温时为辐射对流特性但以对流为主。也有的采用联合燃烧器摆动和烟气挡板调节再热汽温这种调节方式利用了摆动式燃烧器和烟气挡板调节特性的“互补”作用可以大幅度减少过热器系统的减温水量。因为采用烟气挡板调温的锅炉当负荷下降时,再热器侧挡板开度增大而过热器侧挡板开度减小即过热汽温与再热汽温为反向调节。而采用摆动式燃烧器调温随燃烧器摆角向上变化过热汽温与再热汽温为同向变化即为同向调节。可见两种调节方式联合使用对过热汽温的调节可以起“互补”效果。虽然,这种调温方式比较复杂但具有独到优势。MW超临界锅炉的运行表明:烟气挡板对再热汽温的调节范围可达到但动态响应速度慢调节动作后一般需要min左右才能达到目标值。因此必须配合喷水减温控制汽温尤其是严格控制屏式过热器的汽温避免超温和汽温波动。即便是采用烟气挡板与摆动式燃烧器配合调温也必须采用少量喷水减温作为快速响应调节和精确调节。第八节省煤器和空气预热器在电站锅炉中锅炉的作用是利用燃料燃烧放出的热量加热水使之成为高温高压蒸汽去汽轮机做功发电。烟气把水加热成蒸汽后使命已经完成可以排向环境。烟气离开受热面的烟气温度主要由锅炉工作压力下对应的蒸汽饱和温度决定。在超临界锅炉中离开低温过热器的烟温达以上以这样高的温度排向大气结果会造成极大的热损失。如果供给锅炉的水低于饱和温度在向锅炉供应给水的途中吸收过热器后排烟的热量则可以第页共页极大地提高锅炉热效率节约燃料。从锅炉历史上看过热器后排烟的这部分烟气的热量首先是被给水吸收的那么这种热交换装置就合乎逻辑地被称为“省煤器”。它提高了锅炉利用燃料的经济性。后来发现利用冷空气部分或全部吸收这部分余热以提高燃烧用的空气温度也可提高锅炉效率。这不仅是因为冷空气回收了余热而且还改进了炉膛燃烧条件提高了燃烧效率。年就有人开始使用这种换热器来改善船用蒸汽锅炉的性能。虽然这种换热器也节约了锅炉燃料但省煤器的名称已经被使用了就称加热冷空气的换热器为“空气预热器”。随着锅炉技术的发展一系列技术用来提高锅炉热效率。采用回热系统后供给锅炉的水被汽轮机的抽汽加热给水温度提高使离开省煤器的烟温仍然很高。超临界锅炉的给水温度高达以上省煤器后烟温达以上。空气预热器就成为必不可少的余热回收设备。现代锅炉充分利用这两种装置来提高锅炉效率。省煤器和空气预热器都是在欧洲发明的。省煤器和空气预热器布置在锅炉尾部进入这些受热面的烟气温度已较低因此通常把这两个受热面统称为尾部受热面或低温受热面。一、省煤器早期的省煤器是装在自然通风锅炉上的一般采用与锅炉炉管一样大或更大的管径管子间距也较大以减少阻力。虽然锅炉很早就成功使用了钢材但还不能用于省煤器。由于铸铁对管子内外侧的腐蚀具有好的抗腐蚀性能所以是早期省煤器最合适的材料有的设计还使用了铸铁鳍片可提高传热效果还可将外部腐蚀减少到最低程度。因为水中有自由氧的存在对管子具有很强的腐蚀作用。但给水中的大部分溶氧在汽包中被蒸汽带走所以对锅炉炉管的腐蚀就减小了可以使用钢材。在省煤器中由于水温不断升高氧不断从水中排出腐蚀管子内壁。而且锅炉的炉管内为水的饱和温度管壁温度高于烟气露点温度而在省煤器进来的给水温度基本为环境温度导致省煤器壁温低于烟气露点温度造成低温腐蚀且还会有堵灰。这样必须有清灰装置来清理积灰以保证传热效果。早期的铸铁省煤器就装有机械式刮板除灰器。在采用回热系统后给水温度提高消除了低温腐蚀除氧器去除了溶解氧减少了内部腐蚀这样就可使用钢管省煤器可在高压下使用还研制了吹灰器用送引风机代替自然通风可以使受热面布置紧凑形成了现代锅炉的基本结构。、省煤器的作用省煤器利用烟气的余热加热给水提高锅炉效率节省燃料给水经省煤器加热后温度提高如进入汽包则减少了汽包的壁温差降低了汽包热应力省煤器吸热后可减少水冷壁的吸热量减少水冷壁管子面积用省煤器取代了部分蒸发受热面。省煤器里面的工质是给水温度比饱和温度低很多且给水的流动是在给水泵压头下的强制流动逆流传热与水冷壁相比传热系数高吸收相同的热量需要的受热面少省煤器可以节省金属。另外省煤器内外的温度都较低可以使用低等级金属管材而水冷壁的材质高。省煤器从多方面降低了锅炉的成本。、省煤器的结构和布置省煤器的结构按照不同的方法可以分成几种类型如下图所示。大容量锅炉均采用钢管非沸腾式省煤器由许多并列的蛇形无缝钢管和进出口联箱组成。管子水平放置以便停炉后能放尽存水减少停炉期间的腐蚀。省煤器悬吊布置在尾部烟道水自下而上流动烟气在管外自上而下流动成逆流布置强化传热效果。省煤器管组一般第页共页为圈绕横向节距s受烟气流速、工质流速、堵灰等因素制约一般为(~)d纵向节距s受弯头的弯曲半径、结构布置的制约一般为s(~)d。省煤器悬吊结构如图所示。沸腾式用于中低压锅炉沸腾度小于工质侧的阻力较大根据出口工质的状态分类非沸腾式高压以上的锅炉的省煤器错列布置紧凑传热效果好积灰少但第二排磨损严重根据管子的排列方式分类顺列传热效果较差但磨损较轻铸铁式仅用于压力低给水品质要求不高的锅炉耐磨耐腐蚀等根据管子的材质结构分类光管式~mm外径的蛇型钢管普通钢材扩展受热面式鳍片管、螺旋肋片管、膜式管等可强化传热图省煤器分类图悬吊省煤器省煤器的蛇形管布置可以垂直于锅炉前墙也可以平行于锅炉前墙如图所示。布置方式的不同将影响省煤器的水流速度和外部磨损情况。一般垂直于前墙布置的水流速度慢阻力损失小但每根管子都会受到磨损平行于前墙布置水流速度快阻力损失大必要时需双面进水结构复杂但只是靠后墙的几排管子磨损较重。这是因为烟气经过两次转弯灰颗粒多集中在后墙区域。为减少投资很多锅炉省煤器应用了各种扩展受热面以强化烟气侧的传热效率。扩展受热面是廉价的非承压物件它可减少省煤器的总尺寸和造价还可减轻对管子的磨损和腐蚀。扩展受热面省煤器可分为鳍片省煤器和肋片省煤器两大类。鳍片省煤器指扩展的钢片平行于第页共页管子轴线肋片省煤器指钢片垂直于管子轴线结构如图所示。扩展受热面省煤器对于烟气环境是非常敏感的表面的清洁能力是一关键因素。图省煤器蛇形管布置图扩展受热面省煤器a焊接鳍片省煤器b轧制鳍片省煤器c膜式省煤器dH型鳍片省煤器e肋片式省煤器、省煤器的参数省煤器的结构简单但在设计时也需要考虑一些影响锅炉安全经济运行的参数。主要有管内流速和出口水温。()省煤器管内水速省煤器蛇形管内的水流速度对管子金属温度和管内氧腐蚀有一定影响。由于给水除氧不会彻底进入省煤器的水吸热后会放出氧气如果水速较低氧气就会附着于水平管子内壁的上表面造成腐蚀。当水速大于ms时水流会把氧气泡携带走避免腐蚀。考虑变负荷运行省煤器管内水速应不低于ms。但水速过大则流动的阻力损失大不经济。()省煤器出口水温对高压以上锅炉均采用非沸腾式省煤器即省煤器出口水温低于饱和温度有一定的欠焓。这样可保证水冷壁入口的流量分配比较均匀提高水冷壁管运行的安全性。对超临界锅炉省煤器出口水的欠焓约kJkg这样才能保证水冷壁各管内的流量分配比较均匀。第页共页二、空气预热器空气预热器是火力发电厂主要辅助设备它是利用烟气的余热来加热锅炉燃烧所需空气的热交换设备。由于它工作于锅炉中烟气温度最低的区域回收了烟气的热量降低了排烟温度从而提高了锅炉效率。同时也由于空气被预热因而使燃料的燃烧过程更加完善减少了燃料不完全燃烧损失使锅炉的效率进一步得到提高。空气预热器在锅炉上得到普遍应用其技术也有了很大发展。锅炉炉膛在公元前年烧陶器和公元前年炼铜时开始发展起来。但空气预热器的发展却是近代的事情。在年有人开始采用空气预热器来改善船用蒸汽锅炉的性能。当时实际上全部是管式空预器管束布置有垂直的也有水平的管子有长的也有短的。有些管子里面流过烟气有些管子流过空气。世纪年代初期CE公司开始发展和生产板式空气预热器以便从锅炉排出的热烟气中回收热量从而提高锅炉效率。与此同时容克型连续再生式空气预热器随着第一台涡轮机车一起研制成功。年瑞典人FredickLjungstrom申请了容克式空气预热器的专利。此后JamesHowden公司与LjungstromTurbineManufacturingCo公司共同成立了一个合资公司并将容克式空气预热器投入到商业运行中。从此容克式空气预热器正式成为锅炉的配套辅机。目前我国设计制造的最大的回转式空气预热器是配MW超超临界锅炉机组回转式空气预热器转子直径为m国际上最大的为菲律宾奎松电厂MW机组回转式空气预热器锅炉由美国FW公司制造空气预热器由Howden公司制造转子直径m一台锅炉只配一台空气预热器。、空气预热器的作用空气预热器一般是利用烟气的热量来加热燃烧所需空气的热交换设备。由于它工作于烟气温度最低的区域回收了烟气的热量降低了排烟温度因而提高了锅炉效率。同时也由于空气被预热提高了燃料与空气的初始温度强化了燃料的着火和燃烧过程减少了燃料不完全燃烧损失进一步提高了锅炉效率。此外空气预热还能提高炉膛内烟气温度强化炉内辐射换热。因此空气预热器已成为现代锅炉的一个重要组成部分。现代电站锅炉都采用给水回热来提高电厂效率给水温度已经很高。超高压锅炉给水温度达亚临界锅炉达超临界锅炉更高达以上。因此靠省煤器受热面来降低排烟温度已很困难如果要使烟温降低到多度已不可能。而空气预热器中进来的冷空气只有左右因此可以把排烟温度降得很低使锅炉效率达到以上。在采用煤粉燃烧时磨制煤粉需要热空气来烘干原煤和煤粉。燃烧过程中也需要热空气使煤粉气流着火稳定、燃烧快、燃烧完全。因此在现代大型电站锅炉上空气预热器已是不可缺少的受热面。燃烧方式不同对预热空气温度的要求也不同。层燃炉为防止炉排结渣只能用温度较低的预热空气燃油、燃气和挥发分较多的烟煤煤粉(固态排渣)空气预热的温度可以低些燃烧挥发分少或水分高的煤种如无烟煤和褐煤或采用液态排渣燃烧方式预热空气温度。必须选得高些才能满足燃烧或磨煤的需要。具体的数值可参考表表不同燃料和燃烧方式对预热空气温度的要求燃料及燃烧方式预热空气温度()烟煤~固态排渣煤粉炉无烟煤、贫煤~褐煤(用空气干燥煤粉)第页共页褐煤(用烟气干燥煤粉)~~~液态排渣煤粉炉~油炉、天然气炉~高炉煤气炉~烟煤链条炉~贫煤、无烟煤~抛煤机与固定炉排烟煤、空气预热器的结构和布置气体之间的换热方式可分成三种:间壁式换热。通过壁面的导热来换热冷热流体不接触。再生式换热。冷热流体轮流接触受热面的蓄热元件来换热也称为蓄热式换热。直接混合式冷热流体直接混合交换热量。由于空气和烟气不能混合因此空气和烟气可以采用间壁式换热和再生式换热两种方式进行热量交换。根据空气和烟气的换热方式电站锅炉的空气预热器分为管式空气预热器和回转式空气预热器两种类型。管式空气预热器是小型机组中采用较多的一种空气预热器。它由许多平行错列布置的钢管组成管的两端与管板焊接形成具有一定受热面的立方体管箱。为了能使空气多次交叉流动装有中间管板中间管板用夹环固定在个别管子上。电站锅炉通常采用立管式空气预热器其烟气在管内纵向流动空气在管外横向流动(横管式的则空气在管内流动)烟气与空气做交叉逆流传热。其结构如图所示。图管式空气预热器结构为了降低造价和防止管内堵灰管式空气预热器大多采用外径为~mm的有缝薄壁钢管壁厚为~mm。由于烟气在管内是纵向流动因此飞灰对管子的磨损较小。若烟气速度较高不但可以提高烟气侧放热系数还具有较好的吹灰能力。一般烟气流速取为第页共页~ms。为了使空气预热器的结构紧凑管子以错列方式排列。这样可以提高管外横向流动空气与管壁的放热系数。一般sd=~sd=~。管式空气预热器的总传热系数既取决于烟气侧的放热系数也取决于空气侧的放热系数。为了最经济地使用受热面希望烟气侧与空气侧的放热系数相等。由于空气是横向流动在相同流速下比烟气纵向流动放热系数大所以空气流速可以比烟气流速低些一般以烟气流速的~倍为宜。根据不同的热风温度管式空气预热器可采用单级或双级布置。管式空气预热器结构简单理论漏风少故在小型机组中得到广泛应用。但其体积大金属耗量大布置不灵活易发生低温腐蚀引起漏风增大。随着电站锅炉蒸汽参数的提高和容量的增大管式空气预热器由于受热面增大而使其体积和高度显著增大给锅炉尾部受热面的布置带来很大困难。因而一般只在MW以下锅炉机组中使用而MW及以上容量锅炉通常都采用结构紧凑、重量较轻的回转式空气预热器。回转式空气预热器分为受热面旋转和风罩旋转两种型式。受热面旋转式空气预热器的主要类型有二分仓和三分仓两种。一般的二分仓式回转式空气预热器空气只有一个通道出口热空气具有相同的温度和压力因此供燃烧用的二次风与供送粉、干燥和燃烧用的一次风相同。但现代大型电站锅炉根据燃烧和制粉的需要对一、二次风要求的风量、风温及压力是不同的。因此出现了三分仓的受热面旋转空气预热器。它有两股空气进入空气预热器分别流过被烟气加热的波纹板受热面通过不同的空气通道截面积以得到不同温度的热风。三分仓回转式空气预热器适用于燃煤锅炉常采用的冷一次风机正压制粉系统。这样将高压一次风和低压二次风分隔在两个仓内进行预热二次风可用低压头送风机可降低风机电耗。同时以冷一次风机代替二分仓的热一次风机可选用体积小、电耗低的高效风机还能减轻磨损延长风机寿命使系统运行的可靠性和经济性得到提高。风罩旋转式空气预热器主要有单流道和双流道两种。锅炉一般布置两台相同的回转式空气预热器正常情况下同时运行事故时可单台运行。回转式空气预热器与管式空气预热器相比有以下优点:()回转式空气预热器由于其传热面密度高达mm因而结构紧凑占地面积小其体积约为同容量的管式空气预热器的。()重量轻因管式空气预热器的管子壁厚为mm而回转式空气预热器的蓄热板其厚度不过~mm而且蓄热板布置很紧凑故回转式空气预热器金属耗量约为同容量管式空预器的。()回转式空气预热器布置灵活方便使锅炉本体容易得到合理的布置方案。()在同样的外界条件下回转式空气预热器因其受热面金属温度较高因而低温腐蚀的危险较管式空预器轻。回转式空气预热器也有缺点:漏风量大一般管式空预器的漏风量不超过而回转式空气预热器在状态好时为~密封不良时达~。同时其结构复杂制造工艺要求高运行维护工作多检修也复杂。但由于回转式空气预热器的优点在MW以上机组锅炉一般不采用管式空预器而采用回转式空气预热器。许多MW机组原采用管式空预器现也改造为回转式空气预热器。MW超临界锅炉都采用受热面旋转式空气预热器以下详细介绍其结构。第页共页、受热面旋转式回转空气预热器三分仓受热面旋转式空气预热器如图所示。图三分仓受热面回转空气预热器圆筒形转子从上到下用隔板沿径向分隔成互不相通的若干个扇形仓每个扇形仓又被分成若干段。仓内装满由波纹金属板制成的传热元件也叫蓄热板。烟气或空气通过传热元件内的缝隙上下流通。在圆柱形外壳的顶部和底部上下对应地用两个扇形板将整个截面分隔为烟气流通区、空气流通区和密封区三部分。烟气流通区和空气流通区分别与烟道和风道连接密封区中既不流通烟气也不流通空气因而烟气与空气不会相混。转子由电动机驱动以~rmin的转速旋转受热面不断交替通过烟气和空气流通区。转至烟气流通区时烟气自上而下流过受热面对受热面进行加热。当它转至空气流通区时高温受热面把积蓄的热量传给自下而上流过的空气。每转一周完成一个热交换过程。目前国内外空预器的设计大都为:烟气侧与空气侧的流通面积相同只有部分小型的空预器(MW~MW机组)的扇形区不对称。对于二分仓空气预热器烟道和风道的流通面积相同。在小型空气预热器上烟气、空气流通扇形区各占其余为两个密封扇形仓所占各。在三分仓预热器中烟气通道一般占一次风占~二次风占~其余为三个密封仓所占各为。回转式空气预热器的转子一般支承在下部的主轴承上而主轴承安装在空预器的底梁上底梁固定在锅炉钢架的横梁上。转子上部由一导向轴承固定上、下二轴承设定了转子的垂直度下轴承支承了空预器的大部分重量。顶、底轴承均为球面滚子轴承。转子扇形仓格内安装的传热元件是由厚度为~mm的薄钢板轧制成的波纹板和定位板组成的如图所示。波纹板与定位板相间放置。波纹板的波纹为有规则的斜波纹定位板则为垂直波纹与斜波纹相间。波纹板和定位板的斜波纹与气流方向成一定的夹角目第页共页的是为了增强气流扰动改善传热效果。定位板不仅起受热面作用而且将波纹板相互固定在一定的距离保证气流有一定的流通截面。传热元件的板形对于热交换情况、气流阻力和受热面污染程度都有一定的影响。为抵抗低温腐蚀低温段的传热元件要用较厚的钢板或用耐腐蚀的低合金钢(一般采用考登钢)制成。图预热器蓄热板回转式空气预热器的外壳由外壳钢板、过渡烟风道组成。转子是由中心筒、径向隔板、横向隔板组成。中心轴和转子外围均由钢板卷制而成两者之间依靠径向隔板连接成一个整体。径向隔板的数量决定于密封区的大小和转子直径。密封区越小和转子直径越大则分隔的数目也就越多。例如MW锅炉所配的受热面旋转空气预热器转子外缘直径为mm转子分成个扇形空间每一扇形空间为。为了增加转子的刚性以及便于传热元件的安装在每个扇形空间内再焊接横向隔板以分隔成许多扇形仓格。传热元件预先组装成扇形组合件安装时逐一放在转子的扇形仓格内并由转子的下端的支撑杆来支撑。采用这种安装方法当传热元件受到严重腐蚀或磨损需要更换时很方便。受热面回转式空预器的型式有:二分仓空预器:空气和烟气分别通过二个不同的流通区域。三分仓空预器:每个空预器分为三个分仓烟气、一次风和二次风。四分仓空预器:每个空预器分为四个分仓分别为烟气、一次风和二个二次风。一次风压高二次风在外侧可以起到密封的作用减少漏风。同心式空预器(也称为中心环套空预器):内环为一次风烟气的二分仓空预器外环为二次风烟气的环装二分仓空预器。四种类型的空气预热器如图所示。空气预热器选型的考虑:每种空预器的设计形式均有其特点对空预器形式的选择一般在锅炉设计的初级阶段进行。根据对设备整体的性能结构及其经济性能的对比做出一个完善的选择。选型主要考虑第页共页的因素有漏风率性能、空预器尺寸和布置的空间等等。图受热面回转空气预热器型式a二分仓空预器b三分仓空预器c四分仓空预器d同心式空预器对空预器选型的考虑还应至少考虑下列主要因素:投资额风机功率漏风率一次风出口温度和整体布置。从初期投资额来看二分仓空预器是造价最低的。对三分仓空气预热器由于需要额外的转子面积来弥补所增加的扇形板面积其成本有所增加。由于复杂的转子结构使同心式空预器的造价最高。衡量空气预热器主要性能的参数为漏风率或漏风系数。漏风率的定义:漏入空预器烟气侧的空气质量与进入空气预热器的烟气质量之比。漏风系数的定义:空气预热器出口烟气侧的过量空气系数与空气预热器进口烟气侧的过量空气系数之差。在实际测量中过量空气系数好测量而空气和烟气质量不好测量所以通过测量烟气中的氧量O换成过量空气系数得到漏风系数再换算成漏风率即可知道空气预热器的性能。第九节超临界锅炉特点在结构上超临界锅炉与亚临界锅炉的主要区别在于水冷壁系统超临界锅炉还有启动系统。在运行与控制方面也有显著区别。一、超临界锅炉启动系统超临界直流锅炉没有储存汽水工质的汽包启动一开始就必须不间断地向锅炉送水。如果启动流量按额定流量计算一台容量为th的MW超临界锅炉启动初期就需要th的启动流量。这样多的给水流量既要经过化学水处理又要在锅炉内吸收热量如果不利用会造成水资源和热量的极大浪费。为了回收工质与热量直流锅炉必须设置专门的启动系统。锅炉启动系统是超临界机组的关键技术之一是保证机组安全、经济启停、低负荷运行第页共页及妥善进行事故处理的重要手段。直流锅炉的启动系统主要是内置式和外置式启动分离器两种。在超临界锅炉发展初期基本采用外置式启动分出离系统随着超临界技术的发展目前大型超临界锅炉均采用内置式启动分离器系统。内置式启动分离器系统在锅炉启停及正常运行过程中汽水分离器均投入运行所不同的是在锅炉启停及低负荷运行期间汽水分离器湿态运行起汽水分离作用而在锅炉正常运行期间汽水分离器只作为蒸汽通道。内置式启动分离器设在蒸发区段和过热区段之间与外置式分离器启动系统相比具有以下特点:()汽水分离器与蒸发段和过热器间没有任何阀门不需要外置式启动系统所涉及的分离器解列或投运操作从根本上消除了分离器解列或投运操作所带来的汽温波动问题。()在锅炉启停过程和低负荷运行时分离器同汽包炉的汽包一样起到汽水分离的作用避免了过热器带水运行。)系统简单操作方便对自动控制的要求低同时有利于设备维修。(()由于分离器承受锅炉的全压对强度要求很高同时对启动分离器的热应力控制也很严将影响升负荷率。同时分离器壁厚相对增加材料及加工费用增加但阀门数量减少又降低了投资据介绍系统总投资有所降低。()疏水系统相对比较复杂。内置式分离器启动系统由于系统简单运行操作方便且适合于机组调峰要求因此在世界各国超临界和超超临界锅炉上得到广泛应用。内置式分离器启动系统由于疏水回收系统不同基本可分为大气扩容器式、循环泵式和热交换器式三种。对大气扩容器式而言分离器疏水流到扩容器回收箱在机组启动疏水不合格时将水放入地沟疏水合格后排入凝汽器进行工质回收同时分离器疏水还可以通入除氧器一方面可以回收工质另方面也可用来加热除氧器水回收热量。带疏水循环泵式内置式启动系统如图所示疏水合格后用循环泵将疏水打入水冷壁进行再循环实现工质和热量的回收启动流量由锅炉给水泵调节。带疏水热交换器内置式启动系统如图所示它通过热交换器用疏水加热锅炉给水通过热交换器的疏水排入除氧器水箱使得热量和工质得以回收。大气扩容式启动系统如图所示启动系统较为简单分离器储水箱内的水位由ANB、AN、AA阀控制这个阀门的开启时间较短要求采用液动执行机构液压站的油质要求较高。种内置式启动系统的优缺点见表。图带循环泵的启动系统第页共页图带疏水热交换器的启动系统图大气扩容式启动系统表三种内置式启动系统的优缺点种类扩容器式循环泵式热交换器式系统简单系统简单系统简单投资少运行操作方便工质和热量回收效果运行操作方便容易优点容易实现自动控制:好:对除氧器设计无要实现自动控制工质维修工作量少。求适合于两班制和周和热量回收效果好日停机运行方式。维修工作量少。投资大运行经济性差投资大运行操作复杂要求除氧器安全阀容量增大金属耗量大缺点转动部件的运行和维不适合于两班制和周日停机运要求除氧器安全阀护要求高行方式。容量增大。循环泵的控制要求高。目前在我国正在建造的超临界发电厂中基本采用大气扩容式启动系统和带再循环泵的启动系统。对于大气扩容式启动系统其代表电厂是石洞口二厂对于带循环泵的启动系统第页共页其代表电厂为平顶山电厂这两个电厂均已投入运行多年启动系统均能安全运行。而对于热交换式的启动系统目前在国内还没有运行业绩。二、直流锅炉的运行特性直流锅炉和汽包锅炉不同受热面没有固定的加热、蒸发和过热过程的明确分界线其运行特性和汽包锅炉不同。直流锅炉的概念可以简单地定义为只有一根管子的锅炉泵将水从管子的一端送入管子放在火焰中加热水在管内被加热成蒸汽从另一端流出。管子的输出是给水流量和燃料加热量的函数。也就是说管子的输出热量取决于输入热量和给水流量的比值。在这“单管锅炉”上有一个阀门作为变化压力水平的一种手段。当压力维持稳定时则出口蒸汽温度仅取决于输入热量对给水流量的比值。在稳定状态下进入的给水流量等于出口的蒸汽流量。输入热量会影响温度和压力也可用改变出口阀门的开度来改变出口流量和压力还可改变进口的给水流量和输入热量来改变出口流量和压力。还要考虑工况变化条件下诸如系统储存能量等其它因素对参数的影响。、直流锅炉静态特性()主蒸汽温度静态特性直流锅炉用煤水比来表示汽温的静态特性。燃料量和给水量的比值称为煤水比。在煤质、给水温度和锅炉效率不变的前提下煤水比不变则过热蒸汽温度不变。煤水比提高燃料量增加过热汽温上升煤水比下降过热汽温降低。如果考虑不同负荷下锅炉效率等参数的变化煤水比应针对负荷进行修正以便运行时控制汽温。如锅炉效率下降应增大煤水比即单位质量的水要消耗更多的燃料。如果煤质特性变化也应修正煤水比。如煤的发热量增加煤水比应相应下降。给水温度提高应减小煤水比。()主蒸汽压力静态特性直流锅炉的主蒸汽压力主要由燃料量和给水参数影响。(a)与燃料量的关系如果汽轮机调节汽门开度不变燃料量增加蒸汽压力升高。燃料量减少压力降低。可从以下三个方面来分析原因。第一当给水流量不变时燃料量增加即煤水比增大蒸汽温度升高减温水量增加主蒸汽流量增加蒸汽压力升高。第二如果给水流量和减温水量都不变燃料量增加蒸汽温度升高蒸汽由于膨胀而增加体积压力升高。如果蒸汽温度升高不多则压力升高不明显。第三如果给水量随燃料量的扰动按比例增加即煤水比不变由于蒸汽流量增加压力升高。(b)与给水流量的关系如果汽轮机调节汽门开度不变基本规律是:给水量增加蒸汽压力升高。给水量减少压力降低。也可从以下三个方面来分析原因。第一当燃料量随给水量扰动按比例变化时即煤水比不变蒸汽温度不变但给水量增加使蒸汽流量增加压力升高。第二当燃料量不变时即煤水比降低蒸汽温度下降这时要减少减温水量使蒸汽流量不变则蒸汽压力基本不变。第页共页第三如果燃料量和减温水量都不变蒸汽温度如果变化不大则由于给水量增加使蒸汽流量增加压力升高。、直流锅炉动态特性直流锅炉在变工况运行时受热面管内的热水段、蒸发段和过热段的长度会发生变化管内工质的储存量也会发生变化。管内工质的储存量及管内蓄热量会影响锅炉的负荷变化速度。给水量增加管内工质储存量增加燃料量增加管内工质储存量减少。当两者同时变化时管内工质的储存量变动就小。管内工质的储存量随蒸汽压力同向变化即主蒸汽压力升高管内工质储存量增加压力降低储存量减少。锅炉蒸发系统的蓄热量和蒸汽压力也为同向变化即主蒸汽压力升高蒸发系统蓄热量增加主蒸汽压力下降蓄热量下降。()燃料量扰动燃料量扰动对主蒸汽温度和压力的影响如图所示。当锅炉燃料量有一个正阶跃ΔB即燃料量有突增如果给水量不变汽轮机调节门开度不变在动态过程中管内工质储存量减少因而锅炉有附加蒸发量。动态过程开始时主蒸汽流量D等于给水流量。在动态gr过程中主蒸汽流量大于给水量最后主蒸汽流量恢复到与给水流量相等。由于汽机调节门开度不变主蒸汽压力p有一个明显升高过程主蒸汽温度t和再热汽温先下降然后grgr再升高。最后主蒸汽温度和压力稳定在一个较高的新水平上。()给水量扰动给水量扰动对主蒸汽温度和压力的影响如图所示。当锅炉给水流量有一个正阶跃ΔD给水量突增燃料量和汽机调节门开度不变在动态变化过程中管内工质储存增加gs锅炉的附加蒸发量为负即蒸汽流量有一个明显的滞后开始不变化最后主蒸汽流量上升到给水流量的水平。由于蒸汽流量的滞后主蒸汽温度的下降也滞后蒸汽温度最后下降稳定在一个新的水平。主蒸汽流量上升蒸汽压力升高但随着蒸汽温度下降蒸汽压力降低最后稳定在一个新的水平。图燃料量扰动的影响图给水流量扰动的影响(汽轮机调节汽门开度扰动汽轮机调节汽门开度的扰动如图所示。当汽轮机调节汽门有个正阶跃Δμ燃料量和给水量不变在动态过程中主蒸汽流量随汽门突开而突增主蒸汽压力下降。然后蒸汽流量逐渐下降恢复到给水流量水平。刚开始时压力下降很快然后下降较慢稳定在一个第页共页较低水平。在开始阶段由于主蒸汽流量上升主蒸汽温度下降然后由于燃料量和给水流量不变化主蒸汽温度恢复到原先的水平。汽轮机调节汽门开度扰动图三、直流锅炉的运行调节由于外扰和内扰使锅炉运行过程中参数不断变化对运行参数进行调节是锅炉运行的基本任务。除此以外还要调整锅炉的燃烧状态保证燃烧的稳定性与经济性减少污染物排放保证锅炉连续安全经济运行。要维持锅炉机组本身的能量平衡和物质平衡这是直流炉和汽包炉在参数调节中必需遵守的共同原则但直流锅炉运行参数调节又有许多不同的特点还要注意低负荷时水冷壁受热面内的水动力特性。、直流锅炉参数调节的特点直流锅炉与汽包锅炉相比其参数调节的主要特点是:主蒸汽流量的改变必需首先调节给水流量而不是首先调节燃煤量主蒸汽温度改变主要依靠煤水比来进行调节而不是依靠减温水喷水减温只是细调主蒸汽压力的调节必需与主蒸汽温度协调都与煤水比有关在主蒸汽温度调节过程中时滞和时间常数都很大必须通过中间点的温度来控制主蒸汽温度。()煤水比直流锅炉煤水比指锅炉燃煤量与给水流量之比。在适应外界负荷需求的条件下燃料发热量、锅炉给水焓、锅炉热效率不变时对应一定负荷只有保证一定的煤水比不变才能保持主蒸汽温度和压力在额定范围内变化。给水量和燃料量与负荷一一对应直流锅炉储热少当负荷变化时给水量的调节是保证锅炉的物质平衡燃料量的调节是保证能量平衡如果其中之一不平衡则会引起主蒸汽和压力的变化。()减温器的喷水量与汽包锅炉不同直流锅炉不能以喷水减温作为主蒸汽温度调节的主要手段。当主蒸汽流量不变时减温器喷水量增加锅炉的给水量必然减少引起喷水点前工质焓上升抵消了部分喷水的作用也会引起喷水点前受热面金属超温。虽然直流锅炉过热器也设有多级喷水减温器但喷水量应严格控制仅作为主蒸汽温度的细调和煤水比协调进行调温总喷水量较小控制喷水点后受热面金属不超温。()变压运行对煤水比的影响当锅炉变压运行时主蒸汽压力与负荷一一对应。当压力降低温度不变时蒸汽的焓第页共页上升。如果给水焓不变则锅炉负荷下降蒸汽的焓增升高则需要更多的煤煤水比随锅炉负荷下降而升高。()中间点温度对于直流锅炉当燃料量或给水量变动时主蒸汽温度的时滞较大必须用中间点温度作为主控信号才能保证调节品质。一般选择具有一定过热度的汽温点为中间点位置在分离器出口。负荷一般在~范围内中间点为微过热状态。锅炉燃料量变化时炉膛辐射传热的响应快后部的对流受热面传热响应较慢以辐射受热面后的汽温作为中间点温度对燃料的扰动响应很快同时中间点汽温也不受喷水减温器的影响。、直流锅炉参数调节()主蒸汽温度调节直流锅炉的主蒸汽温度调节主要依靠煤水比喷水减温为细调。如果给水量不变锅炉燃煤量增加受热面吸热量成比例增加在受热面内热水段和蒸发段的长度相对缩短而过热段的长度相对增加主汽温度必然升高。相反如锅炉燃煤量不变给水量增加受热面吸热量没有变化热水段和蒸发段长度相对增加过热段长度缩短主汽温度下降。煤水比不但在燃料发热量、锅炉给水焓、锅炉热效率改变时需要及时调整而且在负荷改变时也需要调整。以某MW超临界锅炉为例当锅炉负荷从额定负荷下降到分离器压力由MPa降低到MPa时由于压力下降蒸汽的焓增要增大煤水比由上升到中间点温度由下降到。在亚临界参数运行范围内中间点温度始终高于饱和温度左右。而且中间点温度与煤水比有一一对应关系以中间点温度来控制汽温是合适的。为了提高主蒸汽温度的稳定性和调节过程中的灵敏性直流锅炉都配有几级喷水减温作为细调手段并保护其后受热面不超温。()再热汽温调节如果其他条件不变对应一定负荷只要保持一定的煤水比再热器出口蒸汽焓也维持不变。因此再热蒸汽温度调节和主蒸汽温度调节对煤水比的要求是一致的。再热汽温也以煤水比调节为主。为了保持高的热循环效率再热蒸汽不采用喷水减温方式作为辅助调温手段而采用烟气侧调温方式调节再热汽温但要设置事故喷水减温。但烟气侧调节再热汽温也破坏了主蒸汽温度调节的平衡。例如采用烟气挡板调温的锅炉当负荷下降时再热器侧挡板开度增大而过热器侧挡板开度减小即过热汽温会降低需要减少减温水而采用摆动式燃烧器调温随燃烧器摆角向上变化过热汽温与再热汽温为同向变化都会升高需要增加过热器的减温水。因此在超临界锅炉的给水控制和主蒸汽温度控制系统中都采用燃烧器摆动角度或烟气挡板开度信号作为修正。不同的再热汽温调节方式使主蒸汽调温的减温水量有变化如采用摆动燃烧器的方式比烟气挡板方式的减温水量要大且都随锅炉复负荷下降而减少。图所示为C电厂MW超临界锅炉摆动燃烧器调再热汽温和Q电厂MW超临界锅炉烟气挡板调节再热汽温时过热器减温水随负荷变化的关系。第页共页图减温水量与负荷的关系()主蒸汽压力调节直流锅炉的主蒸汽温度和压力必须协调调节。大容量超临界锅炉在低负荷时采用变压运行高负荷时采用定压运行。压力调节可采用机炉协调控制或锅炉跟踪方式。协调控制以负荷调节为主要信号再用负荷偏差和主蒸汽压力偏差来进行修正。锅炉跟踪方式以主蒸汽压力为主要信号当锅炉燃料量与锅炉负荷不相适应时用负荷与燃料量的差分信号产生一个过调量从而可加快锅炉燃料量的调整稳定主蒸汽压力。()运行时应注意的问题运行人员在锅炉参数调节过程中应注意以下问题:(a)主蒸汽压力和温度同时降低当主蒸汽压力和温度同时降低时首先应判断是内扰还是外扰引起的以避免误操作或重复调节。在燃料量、减温器喷水量以及给水泵转速不变的条件下如果发生外扰负荷增加首先主蒸汽压力降低其反应最快其次是主蒸汽温度下降其反应慢。虽然给水转速未变但因给水泵前后压差减小按泵的流量特性曲线给水流量增加此时主蒸汽压力和温度的调节同时进行。在增加给水量的同时按比例增加燃料量保持中间点控制温度不变。如果发生内扰锅炉燃料量减少主蒸汽压力和主蒸汽温度都会同时降低。内扰时主蒸汽压力变化幅度小恢复迅速。而主蒸汽温度变化幅度大且不易恢复。内扰时主蒸汽压力和主蒸汽流量同时降低其变化方向相同此时不改变给水流量只调整燃料量。(b)主蒸汽压力上升、温度降低只有当锅炉给水压力上升才会发生主蒸汽压力上升而主蒸汽温度降低的情况。这是由于给水压力增加给水流量和减温水量同时增加的结果。此时应同时减少给水流量和减温水量方能恢复正常的主蒸汽压力和温度。(c)中间点温度偏差大只有当锅炉给水量变化信号或燃料量变化信号失误和故障时导致系统误操作才会出现这种情况。此时应及时切换为手动操作并全面检查各种参数判断失误原因密切监视中间点温度和煤水比。、变压运行随着电网的发展峰谷负荷差大要求机组进行调峰运行。对调峰机组的要求:良好的第页共页启停特性低负荷稳定运行安全稳定变负荷特性低负荷保持较高效率。单元机组基本方式中的定压运行指汽轮机在不同工况下依靠调节汽门的开度调节负荷机前压力不变。但汽机内有较大温度变化低负荷节流损失大效率低。故新机组一般采用变压运行方式。即主汽门全开调节汽门全开(或部分全开)依靠机前压力变化适应负荷变化主汽温度额定。变压运行实质是让锅炉产生低压蒸汽驱动汽轮机做功可提高机组低负荷运行时的经济性和汽轮机的安全性压力低有利于蒸汽温度额定。但在高负荷时蒸汽压力低机组运行的经济性未能提高还影响了机组的调频性能。低负荷时如果蒸汽压力低于MPa机组的热循环效率下降很快会抵消变压运行带来的好处所以目前的机组都采用定压变压定压运行方式。即高负荷和低负荷时采用定压运行方式中间负荷段采用变压运行方式。这种方式使汽机在全负荷范围内保持较高效率具有良好的负荷调节性能因而被普遍采用。负荷区间需要进行技术经济比较考虑经济性与安全性要由优化试验确定。低负荷运行对锅炉有一定影响主要有:锅炉有低负荷稳燃问题超临界锅炉一般MCR以上能不投油稳定燃烧稳燃措施有降低一次风率投下层燃烧器煤粉更细适当降低负压减小漏风等低负荷时烟气速度低温度也低空气预热器易发生堵灰、腐蚀等故障应采取开暖风器以提高金属壁温温度加强吹灰等措施提高运行安全性低负荷时汽温偏低虽然变压运行汽温易保持稳定但负荷低到一定程度仍会下降影响运行的经济性低负荷时蒸汽量减少冷却效果差过热器可能超温且燃烧易偏斜造成热偏差低负荷时燃烧不均匀水冷壁内流量降低直流锅炉的水循环安全性降低要限制最低负荷加强燃烧调整等。超临界锅炉变压运行工质会经过亚临界、临界和超临界三个区域参数调节复杂。直流锅炉无汽包这样的厚壁部件热惯性小变负荷速率可提高。螺旋管圈水冷壁在相变最大区域无中间联箱不存在工质的再分配热偏差小适合变压运行。现在的一次上升垂直管屏也适合变压运行。直流锅炉启动和变负荷速度主要受汽轮机的胀差和热应力的限制。第页共

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/150

煤粉锅炉设备原理

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利