《锅炉设备与运行》教案

《锅炉设备与运行》讲义1锅炉实际运行部分第一节：概述在我公司的整个生产过程中，锅炉运行是一个十分重要的环节，特别是各台纸机交替启停比较频繁，用汽量波动较大，锅炉运行工况变化复杂，一旦操作失误，不但会陷于被动的局面，而且会造成事故。锅炉运行工况的变化，反映在运行参数（汽压、汽温、水位）的变化上，而运行人员的任务就是要维持运行参数的稳定。运行参数不稳定，将会使锅炉运行的经济性变差，还会影响锅炉运行的安全性。显然，要维持运行参数的稳定，就必须随时了解运行工况的变化，如外界负荷的变化、煤的变化、风的变化、以及其他（汽轮机、电气、水处理、热工仪表等）运行情况的变化等。锅炉运行参数的稳定，跟锅炉燃烧有密切的关系，燃烧稳定是参数稳定的基础，燃烧不稳定，运行参数稳定是不现实的。锅炉升火、停炉的过程是炉温连续的、大幅度变化的过程，也是锅炉运行参数不断变化的的不稳定过程。在这个过程中，锅炉各部的温差大、热应力大、操作多，所以容易出现因设备损坏、操作失误而造成的事故。锅炉运行人员必须有高度的责任心，掌握锅炉运行规律，有较高的业务技术能力，日常运行中集中精力观察工况的变化,及时正确的调整，这样才能保证锅炉运行安全性和经济性。第二节：锅炉运行参数调节锅炉运行过程中，必须控制汽压、汽温、水位在一定范围内，否则就不《锅炉设备与运行》讲义2能保证锅炉安全稳定运行。一、参数调节的概念1、汽压的调节（1）汽压变化的影响我公司锅炉生产出来的蒸汽首先供给汽轮机。汽压过低，汽轮机运行既不安全又不经济，汽压低，蒸汽作功能力降低，所以汽耗量增加，煤耗量也增加；汽压低，汽耗量增大，汽轮机轴向推力增加，容易发生轴力瓦烧损事故。汽压高，经济性提高了，但是锅炉、汽轮机各部件所承受的内压力也增加了，容易造成损坏和影响使用寿命。当汽压过高而锅炉安全阀又不动作时，则可能发生爆炸事故，对设备、人身带来严重威胁。由此可见，锅炉汽压必须保持一定的数值，1#、2#机组：额定压力：2.4Mpa，最低压力：2.2MPa3#机组：额定汽压：3.43Mpa，最高汽压：3.63Mpa。（2）汽压变化的原因锅炉汽包蒸汽空间内的蒸汽在不断地流动，一方面由于锅炉的燃烧，使蒸汽不断进入汽包内的蒸汽空间，另一方面蒸汽不断离开汽包，经过过热器向汽轮机供汽。如果因蒸发而进入汽包内蒸汽空间的蒸汽量多于因供汽轮机而离开汽包蒸汽空间的蒸汽量，汽包内蒸汽空间的蒸汽量就增加，因此汽包压力就上升，相反，则汽包压力就下降。用锅炉运行术语来讲，就是：蒸发量大于蒸汽流量，压力上升；蒸发量小于蒸汽流量，压力下降；蒸发量等于蒸汽流量，压力保持不变。所以，汽包内蒸汽压力的变化，反映了锅炉蒸发量与蒸汽流量之间的平衡关系。蒸发量的大小决定于锅炉运行人员对燃烧的调整，蒸汽流量的大小决定于外界电负荷的大小。因《锅炉设备与运行》讲义3此也可以说汽压的变化反映了燃烧与负荷之间的平衡关系。汽压变化的直接原因有两个方面，一个是外部原因，另一个是内部原因。外部原因指外界负荷的增减及事故情况下甩负荷等。在锅炉燃烧工况正常，锅炉的蒸发量与送往汽轮机的蒸汽流量平衡的情况下，如果外界负荷增加，则汽轮机的调速汽门开大，蒸汽流量增加，而蒸发量未增，故压力必然下降。相反，外界负荷降低，压力上升。内部原因指锅炉燃烧工况的变化。在外界负荷不变的情况下，燃烧工况的任何变化，如煤量的变化、煤质的变化、风量的变化等，都会影响炉内放热量的变化，从而引起汽压的变化。（3）汽压的调节方法简单地说，调节汽压主要是调节进煤量和送风量。汽压趋于下降时，适当的增煤、增风，强化燃烧，增加锅炉蒸发量，汽压就能保持不变，汽压趋于上升时，适当的减煤、减风，减弱燃烧，减少锅炉蒸发量，汽压也能保持不变。2、汽温的调节（1）汽温变化的影响过热蒸汽温度偏低，会影响汽轮机的安全运行。汽温低，汽轮机轴向推力增加，容易出现推力轴瓦烧损事故，汽温低，汽轮机后部蒸汽的湿度上升，水珠对叶片造成冲蚀，严重时会损坏叶片；汽温低，汽轮机部件冷却不均匀，会造成汽轮机的磨损或震动，严重时甚至被迫停机。汽温低也会影响经济性，因此汽温低蒸汽做功能力降低，汽耗量也增加，耗煤量也增加。汽温高经济性好，但汽轮机各部件的安全受到威胁，汽轮机通流部分在超温下工作，时间过长，金属强度降低，造成损坏。在通常情况下，过热器壁温已接近金属允许温度，如果蒸汽温度过高，再加上热偏差的影响，就可能有一部分过热器管子超温运行。严重时很快形成爆管；不严重时，管子的《锅炉设备与运行》讲义4金属强度也逐渐降低，经相当时间后也会爆管。由此可见，过热蒸汽温度必须保持一定数值：1#2#汽轮机对蒸汽参数的要求，正常温度:：390℃，最低温度：370℃；3#机组对汽温的要求：最高汽温：445℃，最低汽温：420℃。（2）汽温变化的原因过热蒸汽温度的高低，主要决定于过热器的热交换情况，也就是说，汽温的变化反映了过热器实际传热量与蒸汽需要吸热量之间的平衡关系。汽温变化的具体原因有烟气侧的原因和蒸汽侧的原因两个方面。烟气侧主要是由于通过过热器的烟气温度或烟气量变化导致过热汽温变化，如锅炉的火焰中心移近过热器，风量加大，水冷壁管外结渣或管内结垢等，都会使过热汽温上升。蒸汽侧有两种因素的影响：一种因素是蒸汽本身的状态或温度的变化引起汽温的变化，如饱和蒸汽温度上升，和减温水流量上升或温度降低，都会造成过热汽温的下降；另一种因素是蒸汽侧的变化引起燃烧调整而使汽温变化，如外界负荷增加，蒸汽流量加大，汽压下降，为了保持汽压，必须加煤、加风、强化燃烧，此时烟温升高，烟汽量增大，过热汽温上升。（3）汽温的调节方法汽温的调节可以通过蒸汽侧和烟气侧来调节。1）蒸汽侧调温。蒸汽侧调节汽温主要是采用减温器，用改变减温水量的方法来实现。减温器分表面式和喷水式两种：前者是一种热交换器，减温水通过管壁吸收过热蒸汽的热量使之降温；后者是将减温水直接喷到过热蒸汽中，以降低蒸汽温度。用减温器来调节汽温，方法很简单，当汽温升高时，开大减温水门，增加减温水量，汽温就会降下来，当汽温下降时，关小减温水门，减少减温水量，汽温就会上升。《锅炉设备与运行》讲义52）烟气侧调温。烟气侧调温可以用改变烟气量或改变火焰中心的位置方法来实现。改变总风量可以改变烟气量，从而改变过热汽温，如汽温下降时，加大风量，则汽温会上升。改变引风量，可以改变炉膛负压，改变火焰中心的位置，从而改变过热汽温，如汽温下降时，加大引风量，火焰中心上移，汽温会上升。但是这两种方法都会影响锅炉的经济性。3、水位的调节（1）水位变化的影响汽包水位的高低，对锅炉、汽轮机的安全运行影响很大，如果水位过高，会使蒸汽带水量增加，甚至会出现满水、过水事故，汽轮机受到水冲击，就会被迫停机。如果水位过低，会出现严重缺水事故，紧急停炉，否则会烧坏锅炉，如果因处理不当，在严重缺水时大量进水，就会出现锅炉爆炸事故，为此，必须加强对水位的监视，保持水位在规定范围内，水位一般规定在汽包几何中心线以下50mm处，水位允许偏差为正负75-100mm。（1#炉锅筒中心线下75，2#炉50，3#炉68，5#6#炉50）。（2）水位变化的原因及其调节方法通常情况下，水位的变化放映了锅炉给水量与蒸发量之间的平衡关系。当给水量大于蒸发量时，水位上升；当给水量小于蒸发量时，水位下降，当给水量等于蒸发量时，水位保持不变（没有考虑排污、漏水、漏汽等情况）。炉内燃烧工况的变化，必然导致蒸发量的变化，而要维持水位的稳定，就必须及时调节给水量，以适应蒸发量的变化。水位调节的方法是：蒸发量增加或水位下降时，开大给水调节阀；蒸发量减少或水位升高时，关小给水调节阀。(3)暂时水位产生的原因及其调节方法在运行中常看到这样的现象：当蒸汽流量增加很快时，水位先很快上升，《锅炉设备与运行》讲义6然后又很快下降；当蒸汽流量降低很快时，水位先很快下降，然后又很快上升，这种水位现象是暂时的，很快就过去了，所以叫暂时水位。先讨论蒸汽流量增加很快的情况。蒸汽流量很快增加，汽压就会很快下降，因为炉水温度必然是锅炉汽包压力下的饱和温度，所以随着汽压的下降，炉水温度就要从原来压力值下的饱和温度下降到新压力值下的饱和温度，这样就要放出大量的热量，这些热量全部用来蒸发炉水，于是炉水内汽泡数量大大增加，汽水混合物的容积膨胀，所以水位就突然升高。这就是暂时水位产生的原因。当炉水温度下降到新压力下的饱和温度，并且由此而多产生的汽泡都逸出水面后，炉水内汽泡数量又减少，汽水混合物容积又缩小，所以水位很快下降。同样的道理，在蒸汽流量很快降低时，经过一个和上述情况相反的过程，即蒸汽压力上升，对应的饱和温度提高，一部分热量用于把炉水加热到新的饱和温度，因此，用于蒸发炉水的热量减少，蒸发量下降，炉水中汽泡数量减少，汽水混合物容积收缩，水位很快下降，这样也出现了暂时水位。随后炉水温度已上升到新压力值下的饱和温度，不再多吸收热量，水位又很快上升。燃烧剧烈变动时，也同样会出现暂时水位，当燃料量猛增时，炉水内汽泡量突然增多，容积膨胀，水位突然升高。当这些汽泡逸出水面后，由于蒸发量大于给水量，水位又很快下降。相反，当燃料量猛减时，水位先突然降低，再很快上升。出现暂时水位时的调节方法：暂时水位总是暂时现象，水位最终是升是降，还要看蒸发量与给水量之间的平衡关系，调节时决不能误操作。比如：《锅炉设备与运行》讲义7当蒸汽流量很快增加时，水位暂时突升，这时应清醒的认识到，从蒸发量与给水量不平衡的观点看，当时的蒸发量大于给水量，炉水正在减少而不是增加。因而，如果被暂时水位所迷惑，眼看水位上升而关小给水门，那么，当水位迅速下降时，就会降的更快，甚至会造成缺水事故。所以，一般情况下，水位暂时上升时，首先增加煤，风、强化燃烧，使蒸发量等于蒸汽流量，恢复汽压，然后在水位开始下降时，加大给水，使给水量等于蒸发量，避免缺水，恢复水位。这样的调节方法不是一成不变的，具体情况具体分析，假如暂时水位上升幅度很大，不加限制就可能立即满水，在这种情况下就应适当关小给水门，避免满水，同时强化燃烧恢复汽压，在水位开始下降时，再开大给水门恢复水位。当蒸汽流量很快下降，水位暂时下降然后迅速上升时，应采取与上述相反的调节方法。二、单元机组的参数调节单元机组是指一炉对一机直接供汽（不通过母管）的机组。这一节主要讨论工况变动时，单元机组各运行参数的变化规律。下面分别讨论某一工况不变时参数的变化规律。1、电负荷稳定情况下，锅炉参数的调节电负荷稳定时，锅炉参数变化的原因不外忽两个方面：一是燃烧变动，如煤量变化、煤种变化、风烟系统的变动等。二是给水变动，如给水量变化或水温变化等。（1）燃烧变动燃烧变动的因素很多，可以简单地归纳为两种情况，一是燃烧强化，一是燃烧减弱。《锅炉设备与运行》讲义8燃烧的变动，首先反映出来的是汽压的变化，燃烧强化时汽压上升，燃烧减弱时汽压下降。燃烧变动对水位也有影响，在没有使用给水自动时会看到这样的现象：如果电负荷没有变动，燃烧减弱而汽压偏低又不及时调整时，则不久水位就低了；如果电负荷没有变动，燃烧加强而气压偏高又不及时调整时，则不久水位就高了。这不是暂时水位现象,因为只有燃烧变动剧烈时才会有明显的暂时水位现象。这是单元机组特有的规律。先讨论汽压变低的情况：汽压偏低，蒸汽做功的能力就小了，而电负荷没有变动，则原来的蒸汽流量供给汽轮机就不够了，所以汽轮机调速汽门开大，增加进汽量，以保证电负荷。由于蒸汽流量增大，而给水量赶不上，所以水位就下降。同样的道理，电负荷稳定时，如汽压上升而不能及时恢复，则水位上升。燃烧变动对汽温的影响是明显的。燃烧减弱，炉内热强度降低，炉膛出口烟温下降，同时，烟汽量少，烟速降低，加之由于汽压下降，过热器中蒸汽量加大，所以汽温下降。相反，燃烧加强则汽温上升。单元机组在电负荷稳定时，其它工况不变仅燃烧工况变动，也就是炉内热强度变动，会导致锅炉运行参数的变化，可以总结为：炉内热强度降低时，汽压、汽温、水位下降；炉内热强度升高时，汽压、汽温、水位上升。这样的规律，对于锅炉运行操作，提出了及时调整燃烧，以保证汽压的要求。操作不勤，汽压下降过多，水位就保持不住，而要开大给水阀以保