《电站锅炉安全及优化运行技术（DOC48页）精编版[48页].docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电站锅炉安全及优化运行技术（DOC48页）精编版[48页].docx（49页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、最新资料推荐大型电站锅炉安全及优化运行技术一、启动和停炉1启动的分类 根据启动前锅炉的状态分为冷态启动和热态启动。冷态启动时锅炉内没有压力，温度与环境相近。在热态启动时，锅炉内还具有一定的温度和压力，根据温度的高低，分为温态、热态和极热态启动。2无火启动 是指用外来蒸汽加热锅炉，在不点火的情况下，使锅炉内的工质升温升压。外来蒸汽的压力为0.81.3MPa,一般从水冷壁的下联箱进入锅炉内。 经过34小时无火启动，就可使锅炉压力升至0.5 0.7MPa,并在锅炉内产生大量的蒸汽。无火启动有下列优点 锅炉受热均匀，热应力小 由于用蒸汽推动水循环，点火后有利于迅速建立正常的水循环 可以避免点火时过热器
2、和再热器干烧 由于补水量大，可保护省煤器 点火时炉膛内已有较高的温度，有利于点火燃烧稳定 可以同时对炉水进行除氧 可以缩短点火时间，节约用油 可以使锅炉有较长时间的热备用状态3启动过程的优化的原则与限制因素 在允许的寿命损耗率下，以启动过程中的热损失最小为目标，优化启动过程，尽量缩短启动时间。 优化的限制性因素 1）允许的寿命损耗率，控制循环应力幅。2）锅炉的初始状态 3）汽轮机的启动参数 4）其他限制因素。4直流锅炉的启动特点 采用直流方式，从省煤器、蒸发受热面到过热器连成一串，工质一次通过，内部无循环系统，启动过程需维持一定的给水量（25-30%额定负荷）和压力，出口需设置启动旁路系统，回
3、收工质。 锅炉压力主要靠水泵维持，启动过程实际上是一个升温过程。 启动速度快 由于没有厚壁汽包，可以大大提高启动速度，一般45分钟即能达到额定参数。 启动时要保持一定的压力，防止水动力恶化。 给水量过小时，上升管屏中会出现停滞和倒流。 点火前需对受热面进行冲洗。 启动中有汽水膨胀现象，压力急剧增加，出口流量会大于进水量。5直流锅炉的滑参数启动 直流锅炉的点火启动时间一般远小于汽轮机的暖机启动时间，采用滑参数启动可以很好地协调两者的启动过程，缩短机组的启动时间，减少启动损失。所谓滑参数启动，就是启动的蒸汽参数是滑动的，开始时较低，然后逐步增大。6汽包壁温差 壁温差是启停时必须控制的安全指标之一，
4、不同阶段会出现不同的温差 上水阶段，水进入汽包首先与下部接触，导致下部内壁温度高，外壁和汽包上部壁温低，进水温度越高，进水速度越快，温差就越大。 升压初期，汽包上部与蒸汽接触，下部与水接触，上部是凝结换热，换热强度大于下部，造成上部壁温高于下部。 停炉后，工质温度会降低，对内壁进行冷却，而外壁有保温，温度高于内壁。汽包上部的冷却条件不如下部，导致上部壁温高于下部。 汽包长度方向会由于各循环回路的差异存在温差，但影响不大，通常不予考虑。 实际运行表明，一般内外壁温差在20左右，上下温差在30 左右，轴向10 左右.要求不超过50 .7 40o C的温差约有40MPa的压力。第2章 四角切向燃烧锅
5、炉的优化和燃烧调整1四角切圆燃烧（直流燃烧）的特征 四角射流相交于切圆，相互点燃，保证了煤粉的稳定着火燃烧，整个炉膛像一个大型的旋流燃烧器。 湍动强烈，质量、热量、动量交换强烈，有利于燃尽。 炉内火焰充满度好，热负荷均匀。 每组燃烧器均由一、二、三次风组成，负荷变化时调节灵活，煤种适应性强。 炉膛结构简单，便于大容量锅炉的布置。 可以采用摆动式燃烧器，方便调节过热汽温 便于实现分段燃烧，抑制NOx的产生。2实际切圆大小对炉内工况的影响 切圆增大时火焰中心接近于一次风喷口，有利于着火稳定，旋转动量大，扰动强烈，有利于燃尽，炉膛充满度好，利用率高，水冷壁的传热得以强化。不利的因素在于：容易导致一次
6、风冲墙，造成结渣，容易使喷口过热变形和烧坏，炉膛出口残余扭转较大，引起过热器和再热器出现热偏差。3加稳燃钝体的影响 钝体就是一块三角体，加在一次风口上，它的作用是形成一个回流区，将高温烟气回流到一次风口改善着火和燃烧。实际运行表明，当钝体扩展角为50o65o时，回流区的相对长度l/b=24.0,相对宽度b1/b=1.84.8.可以显著改善着火。 安装钝体后会增大射流的扩展角，使实际切圆直径增大20%-25%，所以加钝体后应将假想切圆直径缩小至0.50.8倍。否则切圆过大，会引起结渣。 钝体在一次风口外，温度高冷却条件差，容易烧坏和脱落。为了改善这种状况，可以将钝体缩入风管内，形成稳燃腔。稳燃腔
7、可以消除上下两端的卷吸，增大回流区的尺寸和回流量。4周界风的影响 紧贴一次风布置一周二次风，厚度一般为1525mm,风速4560m/s,占二次风量的10%左右。其作用可以冷却和保护一次风口，增加射流的刚度，减慢射流中心速度的衰减。周界风可以作为一种辅助调节手段适应负荷的变化，改变煤粉的着火距离，当燃用高挥发份煤时，周界风可以起到补充氧气，强化后期着火的作用。但燃用劣质煤时，周界风会延缓煤粉的加热，也会与煤粉混合，稀释煤粉浓度，对着火不利，故一般用于烟煤型燃烧器。 夹心风 是指在一次风口中间，竖直地插入一股高速二次风。夹心风可以提高一次风的刚度，减慢射流的衰减速度。通过合理放置夹心风在一次风口中
8、的位置可以显著改善向火侧的着火特性。夹心风可以及时补充氧气，强化后期着火，提高炉膛温度，提高燃尽程度。5四角配风不均匀的影响 四角切圆燃烧的优势完全取决于四角燃烧器的良好配合，当四角出现配风不均匀时就会恶化炉内空气动力工况，出现结渣和水冷壁爆管。6反切：二次风与一次风成一定的角度，从相反的方向喷入炉膛。二次风的动量大，将一次风裹在炉膛中心，形成风包粉，有效减低了一次风冲刷水冷壁现象，也对防止结渣有利。一、 二次风反切，可以控制燃烧初期的供氧量，降低NOx 的生成量。二次风反切有利于削弱烟气的旋转强度，减少热偏差。7二次风反切时的炉内温度分布 二次风反切后会改变炉内的温度状况，具体情况是，炉内烟
9、温略有降低些，由1500降至1400 ，炉内最高温度的区域由炉膛中央向水冷壁有所移动，燃烧器附近的温度有所提高，但水冷壁区域的温度有所降低。这与空气动力场的变化是一致的。对于炉膛出口的温度分布也有所改善，最大温度偏差可以降低30左右。8一次风反切就是一次风按照反切圆的方向送入炉膛，而二次风沿与假想切圆一致的方向射入炉膛。这种燃烧方式是美国CE公司发明的。与二次风反切时相似，通过一次风的反切也可以改善炉内空气动力和温度场，改善着火，稳定燃烧，防止结渣，降低NOx。 一次风反切射入炉膛时，逆顶上游吹来的气流，使一次风射流在AB段形成减速过程，煤粉颗粒不断减速直至不动，在此过程中颗粒不断升温，着火，
10、燃烧，增强了该段的高温环境有利于煤粉的煤粉的稳定着火燃烧。当煤粉着火稳定后转向主旋气流BC方向，与二次风混合及时造成补氧条件能更充分地进行着火与燃尽，从而达到稳燃的目的。根据NOx的生成机理，降低燃烧初期的氧浓度，是控制NOx的重要手段，一次风的反切可以有效地减少燃烧初期的供氧量，同时反切后也形成了风包粉的局面，也起到分级燃烧的作用，达到了控制NOx生成目的。 一次风反切需要严格控制风速，风率及反切角度，否则效果会变差。8三次风反切的影响布置在燃烧器组的最上层，含有约15%-20%的入炉煤粉量，风速高，温度低，其旋转方式对炉膛上部的气体动力场有直接的影响，是通过燃烧器调节炉膛旋流的最后一道手段
11、。如果采用与一、二凤相同的旋转方向，就会增大炉膛出口的残余扭转，增大水平烟道的速度和温度分布偏差，严重时引起过热器和再热器频繁爆管。实践证明采用适当的三次风反切角度，可以显著改善炉膛出口的速度和温度分布，避免过热器和再热器爆管。三次风反切时，不会对下层燃烧器的实际切圆产生影响，但会使本层的实际切圆变小。9摆动对气体动力场的影响 下摆时会使切圆直径增大，而上摆时影响不大，主要原因是下摆时下部烟气进入冷灰斗，使切圆增大，反过来又影响了上层切圆，切圆增大的同时，近壁区的气流速度也就增大了。 对扭转残余的影响 下摆和水平时，炉膛出口残余扭转较大，而上摆时会有所降低，这主要是炉膛下部的冷灰斗的影响。 对
12、煤粉流动和结渣的影响 当大角度下摆时煤粉会冲到冷灰斗区，会使冷灰斗部分结渣严重。10劣质烟煤的燃烧一次风集中布置 可以增加煤粉浓度，燃烧中心集中，容易形成高温区，降低了过量空气系数，减少了煤粉气流的加热量，容易快速着火。但也要注意及时补氧问题，夹心风是解决方法之一。 控制一次风量 适当控制一次风率，可以减少煤粉气流的热容量，有利于升温。一般取20-30%，挥发分愈低，一次风率也愈低。一次风速的控制 过高时易造成着火推迟，燃尽受影响，过低时，会在煤粉输送管道内产生分层和分布不均，也会使着火点距喷口过近。应控制在2428m/s. 一、二 次风速的比例控制 根据经验统计，挥发分降低时，二次风速与一次
13、风速的比例应提高，一般大于1.42.0。 三次风的控制 燃用劣质煤时，三次风量会增大，对正常燃烧的影响也更大。应采取措施降低三次风量，这可以通过改进制粉系统的密封性，减少漏风，提高干燥煤粉的热风温度，及设立三次风再循环等方式解决。 增加煤粉细度，随挥发分的降低，应提高煤粉的细度。 适当的卫燃带 布置一定数量的卫燃带可以提高着火区的温度，改善着火与稳定燃烧。但要慎用，注意结渣问题。11无烟煤的燃烧 着火和燃尽困难，应采取各种措施改善燃烧 一次风量和一次风速 适当降低一次风量和一次风速，一次风率为2022%，一次风速选2024m/s。 提高煤粉细度和热风温度 R90应小于10%，甚至46%。热风温
14、度380430。 设置卫燃带 卫燃带能改善燃烧，但也容易导致结渣，较成功的经验是将卫燃带分割成许多小块，避免结大块的渣。12褐煤的燃烧 褐煤可燃基挥发分高，水分高，灰熔点低，易结渣。可以采用下列措施改进燃烧 一、二次风间隔布置，并增大一、二次风的间隔距离，燃烧器分组布置，拉开组间距离，控制燃烧区温度不宜过高。 一次风量和一次风速 ，一次风率控制在2040%，一次风速1220m/s，随水分增大而减低。制粉系统和干燥介质， 可采用风扇磨直吹系统，引用炉烟作为干燥剂的一部分，既提高了干燥剂的温度又降低了氧气的浓度，改善了制粉系统的安全性。 采用煤粉浓缩燃烧器 在喷口前加浓缩器（分离器），将一部分含水
15、大的风分到三次风中。 采用十字风，用十字风增强一次风的刚度和动量，使一次风不易偏斜。第三章 旋流和W型火焰的优化燃烧1旋流燃烧器的特点 与直流相比旋流燃烧器具有下列特点 炉膛出口残余扭转小，热偏差小。 燃烧器均匀布置于炉内，热负荷均匀，对防止结渣有利。 各燃烧器单独组织燃烧，相互影响较小。 对炉膛的形状不敏感，不一定要求接近正方形，有利于下游对流受热面的布置。 随锅炉容量的增加，单只燃烧器的的功率不必成比列地增大，只需增大炉膛宽度和燃烧器数量。2旋流强度 （单通道的）旋转动量矩与轴向动量的比值3旋转射流扩展角 通常把轴向速度为本截面轴向最大速度的10%的连线定义为外边界线。边界线的夹角定义为旋
16、转射流扩展角。扩展角的大小与旋流器的结构和旋流强度有关，随旋流强度的增大，扩展角增大，一般在301000.。过大会会造成飞边，燃烧不稳，过小，回流不充分，对着火不利。4决定烟气回流量的因素有，煤粉气流着火温度，挥发分含量，一次风量和一次风温等。5旋流与直流组合时的特性 通过一、二次风分别灵活采用不同旋流形式，可以获得不同的燃烧特性，达到不同的目的。主要组合形式有： 一次风直流+二次风为旋流 ；一次风直流+部分二次风旋流+部分二次风直流 ；一次风旋流+二次风直流 ；一次风旋流+部分二次风旋流+部分二次风直流； 二风皆为旋流，可以同向旋转也可以反向旋转运行特性 一次风直流+二次风旋流 一次风不旋转
17、，以直流的形式射入炉膛，主要靠二次风的旋转形成回流区来保证着火和燃烧的稳定。需要注意一、二风的质量流量配比，一次风量过大时会造成回流区变小甚至消失。与一、二风同为旋流相比，可以推迟一、二风的混合，也可以适当控制回流强度。 一次风旋流+二次风直流 通过控制一次风的旋流强度，可以有效控制一、二风的混合进程，旋流强度增大时，混合会在很短的距离内完成。 一次风直流+内二次风旋流+外二次风直流 是一种双调风旋流燃烧器。为方便，定义直流二次风量占总二次风量的比例为直流二次风率。通过调节直流二次风率，可以控制射流的特性。实验表明，随直流二次风率的增加，气流的扩展角会明显减小，可以防止射流飞边，同时也增强了射
18、流的刚度，使轴向速度衰减减慢，射程增大。但也会使回流区变小。6劣质烟煤的燃烧 劣质烟煤的挥发分比较高，但水分和灰分高，所以发热量低，着火困难，不易稳定燃烧，容易结渣。可以采取以下措施 增大二次风扩口的扩张角，也适当增加一次风和中心管的扩口角，以增大烟气的回流量。 适当降低一次风量和风速。 提高一次风的煤粉浓度，可采用浓淡燃烧技术，内圈为浓粉，外圈为淡粉，利用内圈的浓煤粉稳定燃烧。 适当增加中心管的直径，扩大回流区直径和回流量。 在旋流燃烧器出口加装中心扩锥（钝体）。增强回流。 取消或减少旋流燃烧器出口的预混段。7无烟煤的燃烧 无烟煤的挥发分低，着火困难和燃尽困难，也可以燃烧劣质烟煤的措施，除此
19、而外，还可以采用下列措施 采用热风送粉，提高热风温度 敷设适当的卫燃带 降低一次风量和风速 二次风分成内外两股，内二次风为旋流，外二次风为直流，通过控制直流二次风率，稳定燃烧。8 W型火焰的特点 W型火焰是一种下射火焰，具有无比优越的新燃料加热着火条件和燃尽条件，特别适合于燃烧无烟煤和难燃煤种。与其他燃烧形式相比具有下列明显优势着火条件优越，火炬热量可以直接反馈到燃烧器根部，易于实现低挥发分煤的着火。 燃烧室敷设卫燃带，火焰充满度好，温度高，有利于稳定燃烧。 火焰行程长，煤粉在炉内的停留时间可以达到34秒，有利于燃尽。二次风和三次风随火焰行程分级送入，易于实现分段燃烧，降低NOx生成。 负荷调
20、节范围大，燃尽室温度高，燃烧器又采用煤粉浓度调节手段，所以负荷可以降低到额定值的40%-50%。 火焰在炉内做1800的转弯，可将10%-15%的灰粒分离下来，减轻了对流受热面的磨损。 烟气在喉口可以充分混合，在燃尽室不旋转，炉膛出口速度场和温度场较均匀。 存在的主要问题有：在燃烧后期混合较差，影响燃尽，燃无烟煤时在低负荷状态仍离不开投油，水冷壁和给粉系统布置复杂，燃烧室的结渣也是一个问题，最后运行经验还有待于积累。9、W型火焰锅炉的燃烧器 可以是旋流，直流，和浓淡型第4章 过热器、再热器的调温方法1汽温变化对机组安全和经济性的影响 汽温偏高时会造成过热器和再热器壁温增高，加速蠕变损耗，当超过
21、设计值10时，会减低材料的使用寿命一半以上。严重超温会导致短期爆管。每爆管一次会造成巨大的经济损失，以200MW机组为例，爆管停炉期间将少发电2400万kwh。 汽温偏低会影响机组的经济性，也会使汽轮机末级的蒸汽湿度增大，危及汽轮机的安全。根据经验，过热汽温每降低10，汽耗将增加1.31.5%，循环效率降低0.3%，煤耗增加1克。再热汽温降低10，会增加煤耗0.225%。一般要求汽温与额定值的偏差在-105的范围内，并限制在允许偏差值下的累计运行时间，同时还规定了允许的汽温变化速率，一般不超过3/分。2运行因素对汽温的影响 运行因素包括锅炉负荷，给水温度，燃料性质，过量空气系数，炉膛出口烟温，
22、受热面污染情况等锅炉负荷的影响 总体来说，过热器呈对流特性，负荷增大时蒸汽温度上升。但在实际运行中，锅炉负荷增加时，工质流量的增减速度大于燃料量的增加速度，再加上受热面的金属蓄热因素，会导致汽温变化有一个时滞，往往汽温不是上升而是降低。再热器温随负荷的变化由于受汽轮机运行的影响要更大些，一般负荷降低时，高压缸的排汽温度会降低，从而导致再热汽温降低。 燃料特性变化 主要指水分灰分和挥发分的变化对汽温的影响。水分和灰分增大时，发热量会降低，为达到同样的负荷，投入的燃料量就要增大，结果导致烟气量增大，对流换热增强，汽温上升。 灰分变化的影响比较复杂，一方面会增大烟气量，另一方面也会加重受热面的污染，
23、影响传热，最终使汽温下降。挥发分降低时，由于煤粉着火延迟，煤粉在炉内燃尽所需时间延长，导致火焰中心上移，炉膛辐射吸热份额减少，炉膛出口烟温升高，从而使过热汽温升高。 过量空气系数变化时也会引起汽温变化，当炉膛过量空气系数增大时，炉膛温度会降低，而烟气量会增大，对流换热增强，汽温上升，同时也会使排烟损失增大。 炉内结渣时会使炉膛出口温度上升，过热汽温上升。 给水温度变化时（主要受加热器运行状况的影响）会引起汽温变化，例如，当给水温度降低时（高压加热器不工作时），加热给水的热量增大，为保持负荷不变，燃料量需要增加，结果导致过热汽温升高。 锅炉自用汽量（主要用饱和汽吹灰）增大时，为不影响负荷，必须多
24、投燃料，结果会使汽温升高。3蒸汽压力变化及其对汽温的影响 蒸汽压力直接反映了锅炉蒸发量与外界负荷的平衡关系。当蒸发量小于外界负荷时蒸汽压力会降低，反之会升高。蒸汽压力也是锅炉安全和经济运行的一个重要指标。蒸汽压力过高会威胁受压部件的安全和寿命，达不到额定值时又会降低经济性，例如主蒸汽压力降低1MPa,供电煤耗增加2g，另外还会影响汽轮机的正常工作。蒸汽压力急剧降低或升高时，都会影响锅炉水循环的安全。 蒸汽压力升高时，饱和温度升高，蒸发量会减少一些，引起过热汽温上升。一般规定过热蒸汽的压力与额定值的偏差不得超过0.051MPa。维持蒸汽压力稳定的关键就是维持锅炉蒸发量与外界负荷的平衡。当外界负荷
25、增加时，压力会下滑，这时要及时增加燃料量和风量，增加锅炉的产汽量。当外界负荷不变而锅炉内部由于燃烧和传热出现问题时，也会使供求出现失衡，如结渣，煤种变差等，需要及时采取措施进行改进，恢复压力。运行中除限制压力的变化幅度外，也要限制压力的变化速率，一般要求蒸汽压力的下降速度不超过0.250.3MPa/分.过快的压力变化，首先会使汽包水位波动，使过热器带水，使蒸汽品质变坏，其次会使水循环变得不安全，也会使受压部件产生疲劳破坏。4蒸汽侧的汽温调节方法蒸汽侧调温时主要通过减温器降低蒸汽的焓值来调温，因此只能减温而不能升温。为此必须额外多布置一些受热面，使蒸汽的焓值超过需要值一定额度，来供减温器减温之用
26、，最后精确达到额定的温度。减温器除了保证汽温精确外，布置位置合适时还可以起到保护受热面的作用。 目前减温器一般都分两级，一级布置在前面两级过热器之间，一级布置在末级过热器之前。一方面可以起到保护过热器的作用，另一方面，调节惯性也小，增加了调节的灵敏性。减温器分面式减温器和喷水减温器。面式减温器主要用于中小型锅炉，减温水通过换热面间接与蒸汽接触，将蒸汽的热量带走，因而对减温水的品质要求不高，但调节的灵敏度不如喷水减温器。 面式减温器换热面一般布置在过热器的中间联箱内，为u形管束或螺旋管束。通过调节减温水量来调节汽温。减温水一般直接来自于给水，从省煤器上游接出，吸热后再返回到省煤器，因而会使省煤器
27、的进水温度升高。减温水流量约占锅炉给水量的30%-60%。减温焓达50-80kj/kg(蒸汽）。 喷水减温器 大型锅炉都采用喷水直接减温。由于喷入蒸汽中的水汽化后直接变成过热蒸汽，因而对喷水的水质要求很高，中低压锅炉的给水品质都达不到要求。高压以上大型锅炉的给水品质可以满足要求。喷水减温的降温幅度很大，最大可以达到100以上，而且调节灵敏，热惯性小，(几秒的时间）对蒸汽的流动阻力也小（一般不超过0.05MPa)。喷水减温器的喷水也是直接来源于给水（省煤器上游），因而会减少省煤器的水量，一定程度上会使排烟温度上升，但由于设备简单，调节灵敏，还是得到了广泛的应用。蒸汽侧再热汽温的调节方法 再热汽温
28、一般不采用喷水的方法进行调温，仅将其作为事故紧急调温用。蒸汽侧常用的调温方法是蒸汽旁通法和汽-汽交换法。 蒸汽旁通法就是专门设计一级调节级再热器，放置在低温段，正常工作时，设定一定的旁通量，以控制再热器的总吸热，当负荷降低时，减小旁通量，增加总吸热，弥补汽温的降低。5 烟气侧调温直流燃烧器上下摆动调温 通过上下摆动燃烧器，可以直接移动火焰中心的位置，调节炉膛的吸热比例，改变炉膛出口烟温，从而达到调节蒸汽温度的目的。调节原则是，当负荷较低或炉膛吸热较多而使汽温达不到要求时，燃烧器喷口向上摆动，当负荷较高或因炉内沾污而使炉膛出口烟气温度和汽温过高时，向下摆动。由于燃料，燃烧设备和受热面布置不同，摆
29、角变化对汽温的调节效果也不相同，需要进行现场试验。通过调节烟气量调节再热汽温 将对流烟道一分为二，一边布置再热器，一边布置过热器。在烟道下部安装烟气调节挡板，以控制两烟道流过的烟气量，以此调节再热汽温。这种方法较适合于前后墙对冲燃烧的锅炉，对于4角切圆燃烧锅炉，由于残余烟气旋转，会影响调节效果。另外烟气调节挡板要放在低温区（烟温低于400） 烟气再循环法调节汽温 通过再循环风机抽取省煤器后温度为250350的烟气送入炉膛，改变辐射受热面与对流受热面的吸热比例，从而达到调节汽温的目的。6蒸汽温度调节方法的选用 调温方法的选用需要综合考虑各种因素，包括安全性，有效性，初投资，日常维护费用等。 一般
30、中参数锅炉主要采用蒸汽侧调温，这样比较经济，高参数大容量锅炉，两种方式同时采用，从发展趋势看，以烟气侧调节为主，约占调节量的2/3,蒸汽侧作为细调，约占调节量的1/3。 自然循环锅炉一般采用二级喷水，喷水量一般为锅炉额定负荷的35%。直流锅炉的调节特性与汽包炉有所不同，在调节系统上强调自动维持燃料量与给水量的比例关系，一般需要3级喷水，总喷水量约为额定负荷的58%。7烟气侧速度的偏差引起的热偏差 4角切圆燃烧方式的锅炉炉膛出口往往存在较大的扭转残余，烟气转入水平烟道后会呈现较明显的速度分布不均匀。当切圆按逆时针方向旋转时，右侧的烟气流速将明显高于左侧，反之左侧会高于右侧。流速的差异，会导致对流
31、放热系数的差别，造成吸热不均。 残余旋转除造成速度分布不均匀外还会造成烟气温度分布不均匀。对于逆时针旋转切圆，右侧烟温高于左侧，最高烟温点位于水平烟道的右下方。最大烟温偏差达300左右。烟温的偏差直接导致对流和辐射吸热的不均匀。 同屏各管之间的吸热偏差 实践发现同屏各管之间的吸热偏差往往很大，热偏差系数可以达到1.31.4。这主要是由于各管在屏中的位置不同，导致吸收的辐射热不同。各管接收的辐射热主要包括，屏前烟室的辐射，屏后烟室辐射，屏间烟室辐射和屏下烟室辐射。例如最外圈的管子接收到的各种辐射是其他 管子的几倍。各管子长度上的差异也是导致接收屏间辐射出现差别的原因。所以屏式过热器一般热偏差较大
32、。 由流量偏差引起的热偏差 流量偏差可以由流通截面偏差，阻力偏差，蒸汽比容偏差和集箱静压偏差引起。 进入各管屏的蒸汽比容不同会引起阻力不同，导致流量差异，受热越强，比容越大，阻力也越大，流量就越小，这种现象称为热效流量偏差。 集箱中的静压分布差别较大时也会引起流量偏差，影响大还与管圈本身的阻力有关，管圈本身阻力较大时静压的影响较小。对于再热器，由于设计上要求阻力不能太大，因此，集箱中的静压分布对流量偏差影响较大。 同屏各管阻力不同引起的流量偏差，包括管径不同，内外圈长度不同，弯头角度不同等。 减温器的影响造成的流量偏差 减温器布置不当时，会导致部分管子流量下降。 热偏差的直接后果就是导致过热器
33、和再热器的过热爆管，这是电厂的主要事故。爆管常发生在过热器的外圈和再热器的向火面。有些电厂为避免爆管，常降低汽温运行，这会降低电厂的经济性。热偏差及降低措施 炉膛出口扭转残余是4角燃烧锅炉绕不开的问题，而且随着锅炉容量的增大，其扭转残余也同步增大，造成炉膛出口的速度和烟气温度偏差增大。例如从200MW增加到600MW，偏差会翻一番。 切圆逆时针旋转时，一般水平烟道右下侧的烟速和温度都较高，但是对于屏区来说，情况刚好相反，左侧的烟气充满度反而好，右侧烟气有短路到水平烟道的趋势，烟气从右下侧集中流出，使右侧污染增大，导致左侧屏的工质温升反而高于右侧。另外三次风的投入对炉膛出口烟气的流速分布和温度的
34、分布有直接的影响，需要根据实际情况慎重对待。 降低扭转残余的方法很多，例如可以采用分割屏的偏置（包括有一定的倾斜角），可以取得一些效果，但结构上还是有一些困难，使用上需慎重。反切技术是较实际的措施，例如采用一次风反切，只要反切角合适（比如100左右时）就可以取得明显的效果，能将两侧温差降低至50-60，飞灰可燃物含量降至3%，确实是一举两得。 同样也可以采用二次风和三次风反切技术来消除扭转残余，但效果都没有一次风反切好。第5章 积灰结渣及防止1积灰和结渣 积灰是指温度低于灰熔点时灰在受热面表面上的积聚，一般发生在对流受热面上。而结渣是指熔化了的灰在受热面上的积聚，多发生在辐射受热面上。2受热面
35、的结渣过程 灰在高温烟气中会在极短的时间内蒸发、分解、氧化、挥发以至熔融成结晶体，遇到受热面时发生沉积，一般分以下几个过程 依靠扩散作用，在管子四周形成薄的，白色的，很细的沉积层，该过程基本不受烟气流速的影响。 在迎风面由于灰粒的撞击形成内部烧结层，灰依靠黏性而彼此结合，厚度约几毫米厚，不易被吹灰清除。 随着内部烧结层的变厚，积灰表面温度会升高到接近烟气温度的水平，使熔融状态的灰在积灰层形成熔融相，这些熔融相又捕集撞击在其上的颗粒，并产生烧结反应，形成坚实的积灰，灰层变厚，表层温度升高，导致恶性循环，最后温度适宜时能形成液态渣层。3高温受热面的积灰过程 与结渣过程相似，积灰过程也分为三个阶段。
36、最初也是由于热扩散或涡流扩散或汽化物凝结，在管子四周表面上形成一层灰粒直径小于10m的薄层灰，这层灰一般黏性不强容易吹掉。第二阶段是直径稍大的低熔点灰的沉积，这层灰粘结性较强不易吹掉，会沉积在管子的迎风面上。在第3阶段，大量的沉积物会快速堆积在管子表面，如果黏性或熔融状态的成分多，则会很快堵死通道，不过与结渣不同的是，外层灰由于温度不太高，与内层灰的黏结性不强，容易被吹灰器吹走。4煤灰成分对积灰结渣的影响碱金属的作用 研究和经验证明，当煤中碱性物质较多时极易发生结渣问题。在8001000时，许多含钠的成分能和硅酸盐发生反应促使玻璃化过程，生成易熔的共晶体。碱金属在高温时还会发生蒸发，变成氧化物
37、，氯化物，氢氧化物及其硫酸盐的蒸汽，然后在温度合适的受热面上凝结，形成初始的积灰层。也会与铁，铝的硫酸盐发生化合反应生成熔化温度500600的产物。 氧化钙CaO的含量增加时，可使低熔点共晶体组分上升，试验证明在CaO的含量小于10%时，随其含量增加，灰的熔点呈下降趋势， CaO=1030%时熔点又略有上升，大于30%熔点又上升明显。铁含量的影响 铁在灰中的氧化物有FeO和Fe2O3两种形式。其中Fe2O3的熔点高，比FeO高500。在还原性气氛中，FeO会与SiO2， CaO等形成低熔点共晶体，容易造成较严重的结渣问题。而在氧化性气氛中， FeO会被氧化成Fe2O3，不易结渣。在结渣过程中铁
38、的氧化物也容易促使渣的沉积。硅酸盐含量的影响 在煤灰中氧化硅的含量一般占首位，其本身的熔点和汽化温度都很高（12001500），但与其他氧化物形成的硅酸盐共熔体的熔点却较低。当积灰是硅酸盐型时，初始的积灰层不是碱金属，而是硅化物的沉积。 Al2O3含量的影响 在煤中含量也较多是一种高熔点物质，一般随Al2O3含量的增加，煤的软化温度总是升高的。 灰分含量的影响 实验证明煤的灰分特别高或特别低时，结渣能力都不严重，灰分在7%-15%时，灰的熔点迅速降低。5 根据灰特性对结渣和积灰的评价和预测碱金属含量评价 用煤中Fe2O3含量进行评价 Fe2O315%,强结渣。具体结渣情况还与还原性气氛有关。根
39、据硅比G进行评价G中分母多为助熔剂，硅比大，说明灰渣的黏度和熔点都较高，结渣的倾向性较轻。不足之处在于未考虑灰中主要成分Al2O3的影响，故仅适用于SiO2/ Al2O3=1.72.25硅铝比（SiO2/Al2O3),两者都是煤中的主要酸性氧化物，一般Al2O3总使灰熔点上升，SiO2却有两重性，一方面SiO2容易与碱性氧化物作用形成低熔点化合物，另一方面，其本身也可以使灰熔点提升。 SiO2/Al2O32.65,严重结渣碱酸比（B/A) 6 减少结渣积灰的措施合理的锅炉结构 燃烧方式选择 根据煤种选择液态或固态排渣炉，对于结渣倾向严重的煤选择液态排渣方式。 合理的炉膛出口烟温 当炉膛不布置屏
40、式过热器时，炉膛出口温度应低于灰的变形温度，当有屏时，屏后烟温不超过DT-50,ST-150。通过优化运行方式减轻积灰和结渣控制合理的炉内过量空气系数，增大过量空气系数有利于降低炉膛出口烟温，同时也可以防止出现还原性气氛。 协调一二次风的配合，保证燃料与空气的良好混合，避免在水冷壁附近出现还原性气氛。 对于易结渣煤通过各种手段控制炉内温度水平。控制住炉温就在有一定程度上限制了碱金属的蒸发，灰的熔融状态的形成和在受热面上累积和烧结反应。利用同心反切技术来防止炉内结渣 二次风反切 通过二次风反切，可以在水冷壁附近造成气相流动区，形成风包粉，防止或减轻熔融煤粉粒子向水冷壁迁移另外也可以实现稳燃和分级
41、送风，控制NOx生成的目的。 一次风反切 也可以实现风包粉，防止或减轻熔融煤粉粒子向水冷壁迁移，但在稳定燃烧和着火及燃尽方面比二次风更好可是，操作不到位时会起反作用。第6章 磨损及防磨1冲刷磨损时颗粒相对于固体表面的冲击角较小，近乎平行划过，颗粒在平行于固体表面的分速度作用下对固体产生切力作用，而在垂直于固体表面的分速度作用下产生锲入固体的作用，两种作用的合成效果就产生刨削，作用力足够大，时间足够长时，固体就被削掉一块。 2撞击磨损时，冲击角较大，接近900，颗粒不断撞击固体表面，使固体表面产生局部塑性变形和硬化，继而产生显微裂纹。作用时间一长，就会出现整层脱落，形成磨损。3 影响磨损的因素
42、灰粒的硬度、金属的管壁硬度、煤灰成分、灰粒直径的影响（在一定的飞灰浓度下，随灰粒直径增大，单个灰粒的动能增大，磨损量增大，但增加到一定程度时，磨损量处于稳定值。主要原因是在给定的飞灰浓度下，随颗粒直径的增大，单位体积内的颗粒数会减少，故磨损量不会再增加。） 飞灰浓度的影响（实验证明磨损量几乎与飞灰浓度的一次方成正比。） 烟气速度的影响 研究证明，磨损量与烟气流速的3次方成正比。烟速高，灰粒的动能大，烟速高，粒子的撞击频率增大。 管子的倾斜角度 在380左右磨损最大，之后，随倾角的增大而降低。 金属氧化膜的影响 烟气流速的影响T与流速的三次方成正比，实验证实，T与流速的3.22次方成正比只能冲蚀
43、掉管壁上的腐蚀物，只有当高于某一临界速度时，飞灰的冲蚀才会影响到氧化膜的存在。管壁温度的影响 管壁温度会直接影响氧化膜的稳定性和生长速度，壁温升高氧化膜的强度增加，磨损量会降低，但在某一温度下，会反弹，对于省煤器，该温度为350，过热器为380400。主要原因是，随温度的增高，热应力会增加，金属与氧化膜的热膨胀系数的差别效应显现，引起氧化膜不稳。 烟气成分的影响 主要是腐蚀性成分的影响 ，包SO2,SO3,H2S,H2O等。这些腐蚀性气体会对管壁产生腐蚀作用，其产物又会被灰粒冲走，相互加强，使磨损加快，严重时能提高45倍。 错列管束结构参数的影响 第一排管子相对独立，不受结构参数的影响，其磨损
44、主要取决于来流的工况。第二排管磨损一般最大，主要原因是烟气在第二排要改变流动方向，灰粒子由于惯性作用，不易改变方向，会直接冲到第二排管上，其作用，相当于对飞灰进行了浓缩横向节距S1/d愈小，这种效应越明显。经过第2排管子的阻挡后，灰粒的动能减少，对后面各排管子的磨损减小。 S1/d对后面管子的磨损有较明显的影响，在S1/d=2.53时，磨损量最大。S1/d进一步增加时，磨损量会下降。 纵向节距S2/d对磨损的影响，也存在一个峰值，当S2/d=2.81时磨损最严重，大于或小于2.81时会影响灰粒子的加速和聚集，影响磨损。 顺列管束的磨损 顺列管束的磨损远小于错列，除第1排外，其他各排的磨损都较小
45、，尤其是第2、3排最小，以后各排逐渐上升，但比错列时要小得多。所以防磨时，只要在第一排加防磨装置即可。由于这一原因，现代大型锅炉多采用顺列布置。 烟气向上与向下流动的影响 烟气在向下流动时颗粒受到的重力与流动方向一致，会进一步加速，直径愈大，影响越明显，反过来，向上流动时，会减速，减轻磨损。4 烟气走廊的影响及防止 由于在结构上的不均匀，造成一道自上而下的相对节距较大的通道，烟气在该通道内的阻力较小，流速高于其他地方管束的流速，这就是烟气走廊。另外管束与烟道的间隙过大时也会形成烟气走廊。防止措施 尽量分级，不要使纵向排数过多。排数过多会放大走廊效应；尽量缩小走廊尺寸，纵向排数愈多，间隙更应控制
46、；在进出口加梳形管，加装护瓦，不但可以改善横向流动效果，而且本身也具有防磨功能； 加装护帘，将受热面管或弯头遮挡起来，使管子免受灰粒的冲蚀；尽量减小管束阻力，减小走廊的效应。可以通过采用顺列管束，较大的横向节距，较大的管径等来实现；采用翅片管，强化传热，减少纵向排数，增大了横向节距，同时翅片管本身也耐磨。5 转弯引起的磨损及防护 在形布置的锅炉中，烟气从水平烟道转入尾部烟道，经过了一个900的大转弯，由于离心力的作用，会出现烟气流速和飞灰浓度的不均匀，在近后墙的局域，烟速和飞灰浓度都提高，该处的磨损比平均值高78倍。降低不均匀性的可能措施 对后墙附近5排左右的蛇形管束适当缩小其横向节距，也可以
47、在其上部增设3排左右的防磨管或阻力板。另外在水平烟道出口处设置一定的扩边，也可以改善含灰气流的均匀性。6翅片管的防磨机理可以从以下3个方面理解。首先增加翅片后可以减少管子数量，在相同的烟道截面下，可以降低流速，减少磨损量，一般可降低烟速7.2%，磨损量降至光管的80%，寿命延长25%。，第二，在增加膜式板后，烟气容易在受热面上形成一层稳定的边界层，缓冲灰粒对受热面的冲击。烟气在独立的通道内流动时，形成两边速度低，中间高的分布同时飞灰浓度的分布也是中间高，两侧低。这样的分布十分有利于减轻对管子的磨损。第三，加翅片后会促使烟气发生绕流，使灰粒向烟道中间集中，减轻对受热面的冲蚀。翅片管存在的问题 当不采用膜式壁时，每个翅片要求安装都要求对准，否则灰粒会被引导至管子上加剧磨损，故一般最好采用膜式壁。但膜式壁弯管加工工艺复杂。另外翅片管容易积灰，特别是然用高灰分易黏结的煤种时。需要进一步研究解决。