汽包锅炉的运行调节课件.ppt
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- 汽包 锅炉 运行 调节 课件
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1、 单元机组运行调节 课题一 汽包锅炉的运行调节 一、汽包锅炉运行调节的特点及任务 1、特点 应与外界负荷相适应;内部调节。 2、任务 *使锅炉的蒸发量随时适应外界负荷的需要; *均衡给水,维持汽包正常水位; *将蒸汽温度和压力稳定在规定值的范围内; *保证合格的蒸汽品质; *维持经济燃烧,尽量减少各种热损失,提高锅炉效率; *降低污染的排放。 二、汽包水位调节 1、保持汽包正常水位的意义 水位过高:由于水位过高,使汽包蒸汽空间高度减小,会增加蒸汽携带水分,使蒸汽品质恶化,容易造成过热器沉积盐垢,使管子过热损坏。 严重满水:造成蒸汽大量带水,除造成过热汽温急剧下降外,还会引起在蒸汽管道和汽轮机内
2、产生严重水冲击,甚至造成汽轮机叶片断裂事故。 水位过低:自然循环锅炉可能引起锅炉水循环破坏,使水冷壁管受到安全威胁。强制循环锅炉引起循环泵汽蚀。 严重缺水:当处理不当,可能造成水冷壁爆管。 现代大容量锅炉,汽包中的存水量与蒸发量相比是不多的,容许变动的水量就更少。如果给水中断,可能在几秒内水位就会降低到危险值甚至消失;即使不是给水中断,只要给水量与蒸发量的不平衡,也会在几分钟内发生水位事故。正常水位值是? 一般定在汽包中心线以下100300mm处,在水位标准线的50mm以内为水位允许波动范围。 2、影响水位变化的主要因素 a、物质平衡被破坏,给水量与蒸发量不一致 b、工质状态发生改变 1)锅炉
3、负荷对水位的影响 2)燃烧工况 3)给水压力 4)定期排污 5)切换给水泵及给水系统工况变动 3、水位监视 水位计 4、水位的调节 自动调节: 汽包水位的控制,正常情况应依靠给水自动装置改变给水调节阀的开度或改变给水泵的转速来改变给水流量,从而实现汽包水位自动控制。在锅炉启停时,由于汽水流量不平衡,低负荷时蒸汽流量的检测误差较大,故给水自动调节采用单冲量调节系统,仅引进水位冲量,根据水位变化调整给水流量;当机组负荷升至额定负荷的2530%以上时,可采用三冲量调节系统,利用蒸汽流量信号作为先行信号,给水流量作为反馈信号,进行粗调,然后用水位信号进行校正。当自控失灵或运行工况剧烈变化时应采用手动:
4、正常运行时:改变给水调节阀的开度或改变给水泵的转速来改变给水流量。虚假水位时:首先应强化燃烧,恢复汽压,以满足机组对蒸发量要求,然后相应增加给水,恢复水位。但有时候要具体情况具体对待,若虚假水位很严重,水位上升幅度很大,上升速度也很快,此时应先适当关小给水调节门,以避免满水事故发生,同时调节燃烧,恢复汽压,当水位停止变化后,在适当加上给水,维持汽包水位。 三、蒸汽温度的调节 1、控制蒸汽温度的意义 温度过高:加快金属材料的蠕变,还会使过热器、蒸汽管道、汽轮机高压缸等承压部件产生额外热应力,缩短设备使用寿命。严重超温还可能造成过热器管爆管。 温度过低:机组循环热效率降低,汽耗率增大。汽温过低还会
5、使汽轮机末级叶片湿度增大,使汽轮机内效率降低,汽轮机末几级叶片的侵蚀,甚至造成水冲击。 汽温波动幅度过大:除使管材及有关部件产生蠕变和疲劳外,还将引起汽轮机胀差的变化,引起动静间摩擦,甚至导致机组的强烈振动,危及机组的安全运行。 汽温两侧偏差过大:将使汽轮机的高压缸和中压缸两侧受热不均,导致热膨胀不均,影响汽轮机的安全运行。2、 过热汽温的影响因素锅炉负荷、给水温度、燃料性质、燃烧工况、受热面的清洁度、炉膛出口过量空气系数、火焰中心位置等。1)锅炉负荷对流式过热器:当锅炉负荷增加,燃料量增加,炉膛温度升高,烟气流速增加,烟气侧对流换热系数和传热温差增加,导致对流吸热量大于负荷增加量而使单位质量
6、蒸汽焓值增大,出口汽温上升。锅炉负荷降低,情况相反。辐射过热器:负荷增加,燃料量增加,炉膛温度上升(增加的较少),此时过热器内蒸汽流量也增加,辐射式受热面吸热量增加不多,小于蒸汽流量的增加比例,因此每kg蒸汽获得热量减小,汽温降低。负荷降低,情况相反。 2)燃料特性 燃料性质变化主要是指燃煤挥发分、水分、灰分和含碳量以及煤粉细度的改变。 挥发分降低,含碳量增加或煤粉较粗:煤粉炉内的燃尽时间增加,火焰中心上移,炉膛出口烟温升高,则使汽温升高。 水分、灰分的增加:燃煤发热量降低,为了保证锅炉蒸发量,必须增加燃料量消耗量。同时因为水分蒸发和灰分本身提高均要吸收炉内的热量,故炉内温度水平较低,炉内辐射
7、传热量减少,炉膛出口烟温升高。同时水分增加也使烟气体积增加,烟气流速增加,炉膛出口烟温增加和烟速增加,使对流增加,从而使得对流过热器吸热量增加,故汽温升高。3)火焰中心位置火焰中心位置上移:炉内辐射吸热比例减少,炉膛出口烟温升高,对流式过热器的对流吸热量增加,同时由于炉内参与辐射的有效面积减少,蒸发量减少,所以过热汽温会升高;反之,出口汽温下降。4)炉内过量空气系数当送风量或漏风量增加而使炉内过剩空气量增加:由于低温空气的吸热,将使炉膛温度降低,辐射传热减弱,炉膛出口烟温升高,同时过剩空气量的增加将使烟气量增加,流速增加,使对流传热增加,从而使得汽温升高;反之,过量空气系数降低,过热汽温降低。
8、炉内空气量不足而使过量空气系数降低:燃烧不好,在烟道会发生再燃烧,也会引起汽温升高。注意:利用增加过量空气系数来提高汽温,会导致排烟损失大幅度增加。5)受热面积灰或结渣过热器:本身结渣,积灰、管内结垢,使汽温下降。水冷壁:本身结渣、积灰、管内结垢,使汽温上升。6)给水温度当给水温度变化时,工质在锅炉中的焓增也发生变化,为了维持锅炉蒸发量不变,燃料量势必也发生变化,以适应加热给水所需热量的变化,从而引起烟温、烟速的变化,引起温度的变化;若此时保持燃料量不变,则蒸发量必然会发生变化,而过热器吸热量基本不变,导致过热器出口温度变化。注意:高加解列对汽温的影响?7)饱和蒸汽用量锅炉采用饱和蒸汽吹灰时,
9、为保证负荷需要,必须增加燃料量,导致对流式过热器出口温度升高。8)饱和蒸汽湿度在正常情况下:进入过热器的饱和蒸汽湿度一般变化很小,汽温保持不变。在不稳定工况或异常情况下:如锅炉负荷突增,汽包水位过高及炉水含盐浓度太大而发生汽水共滕时,将会使饱和蒸汽湿度大大增加,汽温下降。9)减温水温度及流量 减温器中减温水温度和流量变化时,将引起过热器蒸汽侧总吸热量的变化,汽温也发生变化。10)过热蒸汽压力过热蒸汽压力升高,如炉内燃料量未发生改变,则锅炉内蒸发量瞬时减少,进入过热器的蒸汽量减少,在过热器总吸热量基本不变情况下,过热汽温升高;反之,过热汽温则降低。11)烟气流量烟气流量大,温度升高;反之,汽温则
10、下降。总结:影响汽温变化因素很多,但总的来说为两大方面:一是烟气侧;二是蒸汽侧。烟气侧:2)、3)、4)、5)、6)、11)。蒸汽侧:1)、7)、8)、9)、10)。3、再热汽温影响因素1)再热汽温变化的影响因素及其汽温特性与过热汽温基本相同。2)再热汽温的出口汽温不仅受到锅炉方面因素影响,而且汽轮机运行工况的改变对它的影响也较大。因为在过热器中,其进口蒸汽温度始终等于汽包压力下的饱和温度,而再热器的进汽则是汽轮机高压缸排汽,在定压运行情况下其温度随汽轮机负荷增加而升高,随负荷减小而降低,每kg蒸汽在再热器内需要吸收的热量随之减少增减,因此加剧了再热器的正向汽温特性。3)过热蒸汽的汽温、汽压也
11、会影响再热汽温。因为机前主蒸汽汽温升高将导致汽轮机高压缸排汽温度的升高,从而使再热汽温升高;机前主蒸汽压力越低,蒸汽在汽轮机内做功的能力越小,理想焓降也越小,高压缸排汽温度则相应升高,从而再热汽温升高。4)高压加热器投停、吹灰器投停、汽轮机旁路动作等情况发生时,再热蒸汽流量将增减,在其它条件不变时,再热汽温即随之变化。注意:再热蒸汽的压力低,平均汽温高,因而其比热容小于过热蒸汽,这样,等量的蒸汽在获得相同的热量时,再热汽温变化幅度要比过热蒸汽大。所以,当工况变化时,再热汽温比过热汽温更敏感些。4、过热汽温的调节汽温调节方式的基本要求:调节范围广;调节惯性小,灵敏度高;结构简单可靠,维护工作量小
12、;附加的金属消耗量和能量消耗量小;对电站效率影响小。总的来说对汽温调节主要在两个方面:一是蒸汽侧;另一是烟气侧。蒸汽侧主要是喷水减温,烟气侧主要改变烟气的流量和改变炉膛出口烟温。在对汽温调节时:一般以烟气侧调节为主,约占调节量的2/3,粗调;蒸汽侧调节为辅,约占调节量的1/3,细调。1)从蒸汽侧调节汽温 喷水减温:将给水呈雾状直接喷射到被调过热蒸汽中去与之混合,吸收过热蒸汽的热量使本身加热、蒸发、过热,最后成为过热蒸汽一部分。 汽温变化通过减温器喷水量调节加以控制 现代大型锅炉通常设计两级以上喷水减温,第一级布置在屏式过热器入口之前,以保护屏式过热器安全,并作为过热汽温的粗调;在末级过热器前一
13、般也有喷水减温器,对汽温进行细调,以保证过热器出口汽温达到额定值。喷水减温器装在末级过热器之前,可以保证高温过热器的安全,同时可以减少时滞,提高调节灵敏度。 由于汽温动态特性的时滞和惯性较大,给调节带来一定困难,故自动控制系统中除了以被调信号作为主调节信号外,一般还用减温器后某点的汽温或汽温变化率的信号来及时反映调节的 作用,进一步提高调节质量。2)从烟气侧调节汽温 原理:通过改变流经过热器烟气的温度和烟气的流速,以改变过热器烟气侧传热条件。 a、改变火焰中心位置:调整喷燃器倾角、改变喷燃器运行方式、改变配风工况; b、改变烟气量:采用烟气再循环、烟气旁路调节、调节送风量; c、利用吹灰的方法
14、来调节汽温:发现汽温偏低时,应及时加强对过热器的吹灰;发现汽温升高时,则应加强对炉膛水冷壁及省煤器的吹灰,并在确保燃烧完全的前提下尽量减少锅炉的总风量。5、再热汽温调节再热汽温调节特点:1)再热蒸汽压力一般为过热蒸汽压力的1/51/4。由于蒸汽压力低,再热蒸汽的比热容较过热蒸汽的小,吸收同样热量时再热汽温变化大。因此当工况变动时,再热汽温的反应就比较敏感,且变化幅度也较过热蒸汽大,导致再热汽温的调节幅度也较过热汽温大。2)对于过热器,当负荷变化时,过热器入口的工质温度保持不变,等于工质的饱和温度;而对于再热器,在定压运行方式下,负荷变化时,锅炉出口的主蒸汽温度和压力都保持不变,负荷降低时,汽轮
15、机各级排汽压力和温度都随着蒸汽流量的降低而下降,一般负荷从额定值下降到70%时,再热器进口汽温下降约为3050,因此对流式再热器汽温随负荷降低而降低的幅度要比对流式过热器大一些。在变压运行方式下,负荷降低,过热器和再热器内蒸汽压力都随之降低,蒸汽比热减少,加热到额定出口温度所需要的热量减少,而且再热器入口的蒸汽温度基本不随负荷变化,因此负荷降低时,过热汽温和再热汽温比定压运行时更容易保持稳定。3)再热汽温调节不易采用喷水减温方法,否则运行经济性下降。因此再热器的调节大都采用烟气侧调温方式,而只将喷水减温作为事故降温(防止再热器管壁超温)手段或对再热器汽温进行微调之用。再热汽温调节:1)烟气再循
16、环 烟气再循环是通过再循环风机抽取省煤器后温度为250350的一部分烟气送入炉膛,改变辐射受热面与对流受热面的吸热量比例,从而达到调节汽温目的。 当再循环烟气从炉膛下部送入时:炉膛温度降低,炉膛辐射吸热量减少,炉膛出口烟温基本不变,由于进入对流受热面的烟气量增加,吸热量随之增加,而且沿着烟气流程越往后,吸热量越多,通常再热器布置在烟气温度较低的对流烟道中,因此采用烟气再循环调节再热汽温效果较好。烟气抽出位置的烟温越高,调温效果越好,但再循环风机工作条件调节恶化,可靠性降低,风机电耗也增加。 再循环烟气也可以从炉膛上部送入:此时炉膛吸热量变化很小,当炉膛出口烟气温度降低很多,使布置在靠近炉膛出口
17、 的高温过热器的传热温差降低,吸热量减少。对于沿烟气流程后的受热面,由于烟气量增加,强化传热的作用逐渐大于传热温差减少的影响,吸热量有所增加。这种烟气再循环方式对再热汽温调节影响不大,而主要用于降低和均匀炉膛出口的烟温,起到减轻屏式过热器和对流过热器结渣和减少热偏差的作用,这对于电厂的安全行非常重要。 因此,可将再循环烟气同时接入炉膛的上部和下部,低负荷时,从炉膛下部送入,起到调温作用;高负荷时,从炉膛上部送入,起到保护对流受热面作用,限制炉内热负荷,防止炉内结渣及水冷壁传热恶化,并且可以抑制氮氧化合物等大气污染物的生成。主要缺点:增加厂用电;燃烧低挥发分煤时,容易造成炉内燃烧恶化;燃烧高灰分
18、煤时,容易引受热面磨损,应在再循环风机前加装除尘器。2)分隔烟道烟气挡板调节 将竖井烟道分隔为主烟道和旁路烟道两部分,在主烟道内布置再热器,在旁路烟道内布置低温过热器或省煤器。两个烟道出口均安装有烟气挡板,调节烟气挡板开度改变烟气量的分配,从而实现对再热汽温调节。主要缺点:挡板的开度与汽温变化不成线性关系,调节时对主汽温也会造成一定影响(但如果旁通烟道的低温过热器吸热量占总的过热热量比例很小,这个影响不是很大,而且可以通过调节喷水减温来消除);此外,挡板布置在烟道中,易产生磨损与积灰,为防止挡板产生热变形,还必须采用耐热钢板;另外利用挡板调节汽温时,灵敏度也较差,因此一般宜与其他调节方法联合使
19、用。适用于前后墙对冲燃烧的锅炉。3)改变炉膛火焰中心的位置改变燃烧器倾角、改变上下层燃烧器负荷、改变配风。 四、蒸汽压力调节 1、控制汽压变化的意义 a、汽压过高:导致各种承压部件内机械应力增大,影响安全性,如果安全门发生故障,还会导致爆炸。汽压波动严重时会导致安全门经常动作,不但会排出大量蒸汽,造成工质损失,影响经济行,而且安全门经常频繁动作也会发生磨损等,待安全门回座时关闭不严,导致经常性漏汽。湿度的对安全性的影响。 b、汽压过低:经济性和安全性 C、汽压波动幅度过大 容易导致锅炉满水或缺水等水位事故的发生;此外,还能造成下降管入口汽化或循环倍率下降等影响锅炉水循环安全性;运行中汽压经常反
20、复地变化,会使承压部件受到交变的机械应力作用,若此时再加上温度应力影响,则将导致受热面金属的疲劳损坏。2、影响汽压变化的原因实质上反映了锅炉蒸发量和外界负荷之间平衡关系。a、外扰定义:指外部负荷的正常增减及事故情况下的甩负荷,具体反映在汽轮机所需蒸汽量变化上。b、内扰定义:指锅炉机组本身设备或运行原因引起的汽压变化。炉内燃烧工况变化(炉内燃料量、煤粉细度、煤质、风量)锅炉热交换情况改变(炉膛结渣、管壁结垢)3、内外扰判断一般来说,当汽压与蒸汽流量的变化方向相反时,可判断为外扰;汽压与蒸汽流量的变化方向相同时,可判断为内扰。 4、压力调节 1)汽压调节是以改变锅炉蒸发量作为基本调节手段,因此汽压
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