影響鍋爐汽溫的因素及汽溫的控制,太全面了~

鍋爐運行中,如果汽溫過高,將引起過熱器、再熱器、蒸汽管道以及汽輪機汽缸、閥門、轉子部分金屬強度降低,導致設備使用壽命縮短,嚴重時甚至造成設備損壞事故。從以往鍋爐受熱面爆管事故統計情況來看,絕大多數的爐管爆破是由於金屬管壁嚴重超溫或長期過熱造成的,因而汽溫過高對設備的安全是一個很大的威脅。蒸汽溫度低的危害大家也是知道的,它將引起機組的循環效率下降,使煤耗上升,汽耗率上升,新蒸汽溫度過低時,帶來的後果就不僅僅是經濟上的問題了,嚴重時可能引起蒸汽帶水,給汽輪機的安全穩定運行帶來嚴重的危害,所以規程上規定機組額定負荷下新蒸汽溫度變化應在+5℃~-10℃之間。

一、 影響過熱汽溫變化的因素

1、 燃料性質的變化:主要指燃料的揮發份、含碳量、發熱量等的變化,當煤粉變粗時,燃料在爐內燃燼時間長,火焰中心上移,汽溫將升高。當燃料的水份增加時,水份在爐內蒸發需吸收部分熱量,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,使輻射過熱器的吸熱量降低,對流過熱器的吸熱量增加。

2、 風量及其配比的變化:爐內氧量增大時,由於低溫冷風吸熱,爐膛溫度降低,使爐膛出口溫度升高。在總風量不變的情況下,配風的變化也會引起汽溫的變化,當下層風量不足時,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、 燃燒器及制粉系統運行方式的變化:上層制粉系統運行將造成汽溫升高,燃燒器擺角的變化,使火焰中心發生變化,從而引起汽溫的變化

4、 給水溫度的變化:給水溫度升高,蒸發受熱面產汽量增多,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焦或管內結垢時,受熱面的吸熱將減少,使爐膛出口溫度升高,當過熱器本身結焦或積灰時,由於傳熱不好,將使汽溫降低。

6、 鍋爐負荷的變化:爐膛熱負荷增加時,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,但由於某些原因造成飽和蒸汽溫度較大變化時,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。在用減溫水調節汽溫時,當減溫水的溫度或流量變化時將引起蒸汽側總熱量的變化,當煙氣側工況未變時,汽溫將發生相應的變化。

二、 影響再熱汽溫變化的因素

由於再熱器具有較大的容積,工質在其中的流速較慢,且又佈置在煙氣低溫區域,煙氣側的傳熱溫差小,因而再熱汽溫變化的遲滯時間較長。再熱蒸汽壓力低,比熱小,使得再熱汽溫在工況變化時的溫度變化幅度較大。同時,再熱蒸汽溫度不僅受鍋爐工況的變化影響,還受汽輪機工況的影響。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:機組在定壓方式下運行時,高壓缸排汽溫度將隨機組負荷的增加而升高。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,蒸汽在汽輪機中做功能力越大,焓降也越大,高壓缸排汽溫度則相應降低。

2、 鍋爐煙氣量的變化:因再熱器呈對流特性,煙氣量越大時,再熱器吸熱越多,汽溫升高(學習火電知識就關注火電廠技術聯盟)。

3、 鍋爐負荷的變化: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-△i

i//=過熱蒸汽出口蒸汽焓(kj/kg)

i/=過熱器進口蒸汽焓(kj/kg)

Q=每公斤燃料傳給工質的熱量(kj/kg)

D=過熱器內蒸汽流量(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(減小煤量),增大D時(汽機拉調門),增大△i時就會引起i//的下降(主汽溫的下降)。加減負荷是我們日常工作之一,這時控制溫度變化的關鍵在於合理的控制好速率,避免煤量、調門、減溫水量的大起大落,同時應加強監盤人員的工作責任心的培養,監盤人員之間應做到良好的溝通,共同防止溫度大幅度變化現象的發生。

2、根據對流換熱公式

φ=hA△t

φ=換熱量(W)

h=對流換熱係數(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、換熱面積的幾何因素、流體的物理性質有關。從上式可以看出,當爐膛出口煙溫上升後,△t將增大,對流換熱增加,汽溫將升高。


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為飽和蒸汽,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

高加解列後,鍋爐的給水溫度將下降,工質加熱和蒸發所需的熱量增多,在燃料量不變的情況下,鍋爐蒸發量降低,造成過熱汽溫升高。如果要維持蒸發量,必須增加燃料,這樣不僅使整個爐膛溫度升高,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,鍋爐熱負荷增大,管壁溫度升高甚至產生超溫,損壞設備。因此一般在高加停用時,要限制機組負荷不大於90%額定負荷,嚴禁超負荷運行。運行中發生高加保護動作解列時,應立即相應開大過、再熱減溫水量,必要時通過減少燃料量來減弱燃燒,達到控制汽溫升高的目的,並及時查明高加解列原因,進行恢復。

2、 啟停製粉系統

當啟動制粉系統運行時,由於大量煤粉進入爐膛內,鍋爐熱負荷急劇增加,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時對汽溫的擾動和防止超溫,啟動前應適當將過、再熱汽溫降低,緩慢開啟制粉系統風門進行暖磨,使爐膛熱負荷隨著磨煤機內餘粉的吹入逐漸升高,啟動磨煤機後,將相應給煤機煤量放至最低,以減少瞬間吹入爐膛的燃料量。由於其餘給煤機的煤量相應減少,但因鍋爐的慣性作用,這部分的燃燒並沒有立即減弱,此時可通過降低一次風壓來適當減少進入爐膛的燃料量,避免因大量煤粉燃燒造成爐內熱負荷的急劇增強。待汽溫變化平緩後,再進行加負荷操作。同時,汽機調門要配合控制好主汽壓力的變化,使其儘量平穩上升,以此來適應因燃燒變化所帶來的蒸發量的改變,維持鍋爐受熱面內總的能量變化平衡。在停運制粉系統的操作中,關閉停運磨煤機的風門時應緩慢進行,一方面是為了對磨煤機進行吹掃,保證停運後的安全;另一方面是防止其對一次風壓產生瞬間提高的擾動,造成燃燒突然加劇,引起汽溫快速升高而產生的超溫。對冷熱風門內漏較大的磨煤機,要及時聯繫檢修處理。

3、 水冷壁結焦

水冷壁結焦時,因為灰、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。此時可通過加強對水冷壁的短吹吹灰,以清潔水冷壁表面,提高其吸熱能力。同時要積極分析結焦原因,進行燃燒調整,並定期進行吹灰工作,避免形成大面積結焦而造成超溫或燃燒事故。

4、 爐底水封破壞

爐底水封破壞,使得大量冷風從撈渣機或水封槽處吸入,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,造成過、再熱汽溫的升高。爐底水封破壞的表現為:在總風量不變的情況下,氧量升高,排煙溫度升高。監盤人員要及時發現異常,開大減溫水量,必要時通過減弱燃燒來削弱汽溫的上漲程度。同時立即聯繫檢查爐底水封的水量,儘快恢復被破壞的水封。

5、 配風不當

輔助風的作用是保證燃料著火後期燃燒所需要的氧氣,當與煤粉相應層的輔助風配給不足時,將使得燃料在爐膛中心無法燃燼,從而延長燃燒所需的時間,造成爐膛出口煙氣溫度升高,引起汽溫的升高。這種情況在鍋爐點火期間和爐膛熱負荷較低時,容易造成大量煤粉未完全燃燒,而增加鍋爐尾部煙道發生再次燃燒的可能性。所以,正常運行時,用關小輔助風的方法提高汽溫,是不安全也不經濟的。

6、 減溫水系統閥門故障

正常運行時,減溫水是保證主、再熱汽溫在正常範圍內的不可缺少的調節手段,當減溫水系統因調整不及時,造成汽溫升高,一方面可通過燃燒方面進行調整,如減少燃料量及降低一次風壓,達到減弱燃燒的目的;另一方面可通過汽機開大調門,來增大流經過、再熱器的蒸汽流量,達到降低溫度的目的。但後一種方法,只是暫時緩解汽溫的上漲,如調門不及時關小以維持適當的汽包壓力,當汽包壓力低,汽化潛熱與過熱熱之間的比例從新分配後,將造成汽溫更加快速的上漲。當減溫水系統因閥門故障,如閥芯脫落、氣動門氣源失去、電動頭故障等原因,造成減溫水量達不到需求量時,應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對汽輪機不允許時,應果斷進行停爐處理。(主、再汽溫升至545至551℃時,應及時加強調整,並彙報值長;主、再汽溫升至565℃,運行15分鐘仍不能恢復或超過567℃,應故障停機。)

7、 汽機高中壓主汽門或調門關閉

在機組進行高中壓主汽門或調門嚴密性試驗、活動性試驗時,當遇到閥門關閉後不能及時開啟的情況下,此時鍋爐受熱面內的工質只有熱量輸入,而沒有熱量輸出,或熱量輸出遠小於熱量輸入,如單側高壓主汽門或中壓主汽門關閉,將造成該側蒸汽流量減少,從而引起該側對應的溫度升高甚至超溫。這時可通過開啟汽機高、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,對應爐水飽和溫度低,水冷壁吸熱量所佔比例減少,蒸汽過熱熱所佔比例增加,造成汽溫升高,這時如有啟動制粉系統等加強燃燒類的操作,勢必加劇汽溫的上漲而引起超溫。因此,在操作前應適當關小汽機調門來提高汽包壓力,並提前增大減溫水流量,控制好汽溫。

9、 送、引風機調節不匹配

由於送、引風機調節失靈等原因,造成爐膛負壓減小,一次風與爐膛差壓降低,送粉能力下降;當負壓瞬間產生急劇增大後,相應一次風與爐膛差壓升高,送粉能力瞬間增強,造成爐膛內燃燒加強,引起汽溫升高。

10、 汽包安全門動作

由於汽包安全門動作,流過過熱器受熱面的蒸汽量減少,單位質量工質的吸熱量增加,引起汽溫升高。這種事故情況下,應立即開大減溫水。如果是有計劃的處理缺陷,應儘量採用下層磨運行,同時事先將汽溫適當控制在低限。


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