一、简答题1. 管式空气预热器的布置形式如何确定?
热空气温度低于2700℃时可采用一级管式空气预热器。热空气温度高于270℃时,需采用双级管式空气预热器或一级管式空气预热器及一级回转式空气预热器。当采用双级空气预热器布置时,一般采用两级省煤器和两级空气预热器交替布置的结构。一级管式空气预热器及一级回转式空气预热器的布置只有当热空气温度高于350℃时才采用,因为一级回转式空气预热器可将空气加热到350℃。一、二次风分别加热的双级布置可将送入磨煤制粉系统温度较高的一次空气和将送入炉膛的温度较低的二次空气分别进行加热。
2. 受热面回转式空气预热器的工作原理是什么?
电动机通过减速装置带动受热面转子以1~4r/min的转速转动,转子中的传热元件(蓄热板)便交替地被烟气加热和空气冷却,烟气的热量也就经由传热元件蓄热后再传递给空气,使冷空气的温度得到提高。转子每转1圈,传热元件吸热、放热交替变换1次。
3. 回转式空气预热器的受热面由什么组成?
回转式空气预热器的受热面分为高温段和低温段,高温段受热面由齿形波形板和波形板组成,它们相隔排列,前者兼有定位作用以保持板间间隙,故又称定位板。低温段受热面由平板和齿形波形板组成,其通道较大以便减少积灰;板材较厚,目的是为了延长因腐蚀而损坏的期限。
4. 如何提高风罩回转式空气预热器入口冷风温度?
风罩回转式空气预热器入口冷风温度一般规定不低于30℃,当低于此温度时,容易对空气预热器产生低温腐蚀和积灰。因此往往采用提高冷空气温度的办法,以防止烟气温度降至露点温度以下而造成硫腐蚀和灰分粘结。这些方法中有热空气再循环法,即从热风箱引出部分热空气送入送风机入口与冷空气混合再进入空气预热器(俗称热风再循环)。另一种是间接加热,即在送风机出口加装暖风器。暖风器是一种蒸汽—空气管式热交换器,管内流过由汽机抽汽引来的蒸汽,空气在管外通过时被加热。
5. 离心式风机安装导流器的作用是什么?
在离心式风机集流器之前,一般安装有导流器。导流器常称为入口挡板。导流器的作用是调节风机的负荷。改变叶片的旋转角度可以调节风机负荷的大小。通过导流器的空气是旋转的(由于导流器叶片角度的作用),并且旋转方向与风机叶轮旋转方向一致。
6. 离心式风机的工作原理是什么?
离心式风机是利用离心力来工作的。当叶轮转动时,充满在叶片间的气体随同叶轮一起旋转,旋转的气体因其自身的质量产生了离心力,而从叶轮中甩出去,并使叶轮外缘处的空气压力升高,利用此压力将气体压向风机出口。与此同时,在叶轮中心位置,气体压力下降,形成一定的真空或者负压,使入口风道的气体自动补充到叶轮中心。
离心式风机能够产生压力的高低主要与叶轮直径有关,叶轮直径越大,转速越快,气体在风机中获得的离心力就越大,因而产生的压力就越高。除此之外还与流体的密度(或相对密度)有关,流体的密度越大,能够产生的压力也就越高。
7. 离心式风机的调节装置是如何调节负荷的?
调节负荷有两种方法:①变角调节;②变速调节。
变角调节是用改变性能曲线的方法来改变工作点的位置,在离心式风机中应用较普遍,通常称为导流器调节。在离心式风机进口装有导流器,利用导流器叶片角度的变化进行流量的调节。由于大功率三相交流电动机难于达到变速调节,现多采用液力联轴器对风机实现变速调节。这种调节没有附加阻力,是一种比较理想的调节方法。
8. 离心式风机的液力联轴器是如何工作的?
离心式风机的液力联轴器是用液体来传递功率(转矩)的一种传动部件。它主要由泵轮、涡轮和旋转内套(也称勺管室)组成。泵轮和旋转内套与主动轴相连接,主动轴是连接在由电动机带动的增速齿轮后的。涡轮通过从动轴与风机轴连接。在泵轮和涡轮中分别形成了两个腔室,并在腔室里有径向叶片,叶片一般为20~40片。在泵轮与涡轮间的腔室中有工作油,形成了一个环形流道。泵轮直接由主动轴带动,它的作用是将主动轮输入的机械能转变成工作液体的动能。它起着提高液体能量的作用,即相当于离心泵的工作叶轮,故称为泵轮。液体在泵轮中提高了能量之后,沿循环流道并在离心力的作用下冲动涡轮旋转,即将液体中的动能转变成机械能(转矩),并以此来驱动从动轴。它就像汽轮机受到高能量汽流冲动而获得机械功一样,因此叫做涡轮。所以液力联轴器是以液体为介质来传递能量(转矩)的。
液力联轴器是靠泵轮与涡轮的叶轮腔室内工作油量的多少来调节转速的。因泵轮以固定转速旋转,工作油量越多,传递的转矩越大。相反,如果主动轮的转矩不变,那么工作油量越多,涡轮的转速也越大。因此可以用改变腔室内工作油量的多少来调节涡轮的转速,以适应负载的需要。油量的多少可由勺管来控制。勺管升高,回油量增多,腔室内油量减少,涡轮转速下降;反之涡轮转速升高。所以液力联轴器是在电动机转速不变的情况下改变其输出轴转速的。
液力联轴器具有很高的传动效率(0.95~0.98),运转平稳,能有效地控制原动机的过载;能吸收振动,消除冲击性载荷的影响,易于调节和实现自动化,能实现无级调速。它可以使电动机的启动转矩大大减小,这样就可以大大降低电动机的富裕容量。
9. 风机在运行中需要监视和检查哪些项目?
(1)用听针检查各轴承、液力联轴器、电动机、风轮的运转声,以便及时发现异常的摩擦声、碰撞声、气流噪声。
(2)用手摸各轴承的振动情况,根据经验确定风机轴承振动值的大小。如果振动较大(超过正常范围),应向司炉汇报,并用振动仪测量准确的振动值。
(3)检查各轴承的温度。如果轴承瓦座上装有温度表,则以表计监视为主并以手摸监督表计指示的正确性;没有温度表的要用手摸,粗略判断轴瓦温度值的高低。如果发现温度不正常地升高但仍在允许的范围内时,可用便携式温度计测量其准确数值,并迅速查明原因,开太冷却水量或者增加润滑油流量。如果温度急剧上升并超过允许值甚至冒烟时,应立即停止风机运行。
(4)轴承油位应在规定刻度范围,无异常的下降或者渗漏,油质良好。油环润滑的轴承,应检查油环带油正常。
(5)对于强制油循环的轴承润滑油系统,应检查油箱的油位、油质和油温在正常范围,油泵运转无异声,油压、油流量、供油温度等参数正常。油系统管道应严密不漏。
(6)冷却水量应根据油温、轴承温度进行合理的调节。
(7)带有冷却风机的应检查冷却风机的运转声和振动情况。
10. 风机轴承温度高如何处理?
轴承温度高是轴承损坏的重要因素之一。当风机轴承温度偏高时,应检查冷却水量是否过小或者中断,如是此种原因,则调整冷却水量后轴承温度恢复正常。检查油环带油状况和油质。对于强制油循环的系统,应检查轴承供油压力、供油流量、供油温度和回油温度,检查轴承振动情况。用听针检查轴承内部的运转声。通过检查分析、确定风机是否可以继续运行,以及继续运行应采取哪些安全措施。
当供油压力不足或者供油流量不足、供油温度偏高时,应及时采取调整手段使这些参数恢复正常。如果属于用油牌号不合适,但风机仍可继续运行,则应选择合适的机会停机换油。若属于机械检查修理才能解决的问题,应在停机检修时处理。当轴承温度达到或超过运行最高允许值时,应立即停止风机运行。
11. 风机在哪些情况下需要紧急停运?
遇到下列情况时,应立即用就地事故按钮紧急停风机运行:①风机内部强烈振动威胁设备和人身安全时;②风机轴承振动大,达到现场规程规定的紧停数值时;③风机轴承温度达到或超过规程规定的最高允许值时;④风机轴承冒烟时;⑤风机主电动机冒烟时;⑥润滑油泵停止运行或者润滑油压低于最低允许值,风机未跳闸时。
12. 大容量单元制发电机组所配置的引风机、送风机主要有哪两种型式?有何特点?
主要有离心式和轴流式两种型式。离心式风机具有构造简单、工作可靠、维修工作量少、风压较高、在额定风压时效率较高(可达94%)等特点。其工作原理是气流由轴向进入叶轮,然后在叶轮的驱动下,一方面随叶轮旋转,另一方面在惯性的作用下使能量沿半径方向离开叶轮。轴流式风机具有流量大、压力低、占地及耗金属少等特点,采用动叶调节时,具有效率高、工况区范围广等优点。因此现代大容量单元制发电机组的引、送风机广泛采用轴流式风机。其工作原理是利用当叶轮旋转时对气体产生的推与挤的作用力,把气体压出,经导叶轮、扩压器流入管路。叶轮是轴流风机的主要部件,通过叶轮,气体获得能量并作旋转运动。导叶的作用使气体由旋转运动变为轴向运动;扩压器的作用是降低气流的速度,减少流动损失。因轴流式风机的风压较低,叶片易受磨损,所以要求所配用的除尘设备效率较高。
13. 空气预热器按传热方式的不同可分为哪两种?有何特点?
空气预热器是利用锅炉尾部烟气的热量加热燃烧用空气的一种对流式热交换器。空气预热器按传热方式的不同可分为传热式和再生式(又称蓄热式或回转式)两种。再生式空气预热器可比传热式空气预热器节约钢材约30%~40%,结构紧凑,质量轻,便于锅炉尾部受热面布置。因此大容量单元制发电机组广泛采用再生式空气预热器。
再生式空气预热器由转子、外壳、密封装置和传动装置等组成。转子内分隔成许多网格,里面装满了传热元件。外壳的扇形顶板和底板把转子的流通截面分隔成两部分。这两个部分各与外壳上部及下部的空气道和烟气道相通,使转子的一边通过空气,另一边则逆向流过烟气。当烟气流过受热面时把热量在受热面中积蓄起来;冷空气流过受热面时把热量带走。按预热器的转动方式来分,可分为受热面转动和风罩转动两种方式。风罩再生式预热器由定子、上下风罩、传动装置、密封装置和固定的风道、烟道所组成。它的工作原理与受热面转动方式一样,不同的只是受热面再生式空气预热器是受热面为转子转动,外壳不动,而风罩回转式空气预热器是受热面静止不动,而风罩旋转,受热面转动的空气预热器见图5-1,风罩转动的再生式空气预热器见图5-2。回转式空气预热器存在的主要问题是漏风量大、低温端腐蚀堵灰、转子卡涩、传动装置故障等。
14. 什么是低温腐蚀?有何危害?
当管壁温度低于烟气露点时,烟气中含有硫酸酐的水蒸气在管壁上凝结,所造成的腐蚀称低温腐蚀,也称酸性腐蚀。低温腐蚀多发生在空气预热器的低温段。
发生低温腐蚀后,使受热面腐蚀穿孔而漏风;由于腐蚀表面潮湿粗糙,使积灰、堵灰加剧,结果是排烟温度升高,锅炉热放率下降;由于漏风及通风阻力增大,使厂用电增加,严重时会影响锅炉出力;被腐蚀的管子或管箱需要定期更换,增大检修维护费用。总之,低温腐蚀对锅炉运行的经济性、安全性均带来不利影响。
15. 防止或减轻低温腐蚀的基本方法有哪些?
造成低温腐蚀的根本原因是燃料中含硫的多少、燃烧过程中SO3的生成量及管壁温度低等。因此,要防止或减轻低温腐蚀,需针对上述原因采取如下对策:
(1)进行燃料脱硫或往烟气中加入添加剂进行烟气脱硫,这是有效的方法,技术上也基本成熟,只是成本太高,尚未能广泛地使用。
(2)控制炉内燃烧温度不要太高,如采用分级燃烧或循环流化床燃烧技术,或采用低氧燃烧,以降低SO3生成量。
(3)设法提高低温空气预热器的壁温,使其高于烟气露点。如采用热风再循环、加装暖风器等。
(4)预热器采用耐腐蚀材料,如玻璃管、搪瓷管、不锈钢管、陶瓷传热元件等。
16. 什么是热风再循环?采用热风再循环的目的是什么?有何优缺点?
将空气预热器出口的热空气引一部分送入送风机入口,或用再循环风机引一部分热空气到空气预热器入口的方法,称热风再循环。采用热风再循环使空气预热器入口风温提高,从而使管壁温度升高,能有效地防止低温腐蚀。用这种方法防止低温腐蚀,措施简单,易于实现,投资也很低。但由于进入空气预热器的风温升高,空气预热器传热温差减小,结果使排烟温度升高,锅炉热效率下降;另外,通过送风机及空气预热器的风量增大,流动阻力升高,结果使厂用电率增大。因此,采用热风再循环防止低温腐蚀,在运行经济性方面是不合算的。
17. 什么是暖风器?安装暖风器的目的是什么?有何优缺点?
利用汽轮机低压抽汽加热空气预热器进口空气的热交换器,称为暖风器。暖风器安装在送风机出口与空气预热器入口之间,故又称前置式空气预热器。加装暖风器,使进入空气预热器的空气温度升高,空气预热器壁温升高,从而可防止低温腐蚀。
采用暖风器后,使空气预热器的传热温差减小,锅炉排烟温度也就升高,锅炉热效率下降,且比采用热风再循环还要明显。但暖风器是以汽轮机低压抽汽为加热热源,低压抽汽量的增加,使汽轮机循环效率有所提高。锅炉热效率下降,汽轮机效率升高,两者能否相互抵偿,随空气加热温度的高低及采用抽汽压力的高低而不同。一般地,汽轮机效率的升高抵消不了锅炉热效率的降低,其结果是发电厂全厂效率下降。
18. 锅炉尾部受热面积灰与哪些因素有关?
(1)烟气流速。烟气流速高,具有较大的动能,对积灰有冲刷作用,所以能减轻积灰。当烟气流速大于8~10m/s时,管子的迎风面可不再积灰。
(2)飞灰颗粒特性。细灰易于沉积于受热面上,大颗粒灰不但本身不易沉积下来,还因其具有较大的动能,对原有积灰层还有冲击破坏作用。
(3)受热面结构特性。顺列管束较错列管束积灰严重;大直径管较小直径管积灰严重;管子节距小,积灰后“搭桥”,使积灰更严重;卧式布置的受热面较立式布置积灰严重。
(4)烟气露点。烟气露点低,引起低温腐蚀,使管子表面变得潮湿、粗糙,为飞灰的沉积创造有利条件。
19. 受热面的积灰程度与燃料灰分含量有关吗?
飞灰在受热面上沉积的机理是:含有飞灰的烟气流经受热面时,固体物质表面之间的分子引力或静电引力作用使灰粒沉积在管子表面上。由于烟气流动时的冲刷作用,管子迎风面及两侧积灰较少或不积灰,而主要沉积于管子的背风面,靠分子引力吸附于管壁上。另一方面灰粒受到重力作用又欲脱离管壁。所以,灰粒在管子上积结一定程度后,积灰层不再增厚,也就是达到了动态平衡,除非是出现积灰“搭桥”或外界条件改变(如烟气流速改变),才会改变积灰情况,一直到建立新的动态平衡为止。
从以上积灰原理分析,受热面积灰的程度与烟气飞灰浓度即燃料灰分含量是无关的。受热面积灰的最后程度主要取决于烟气流速。烟气中飞灰浓度大时,只能使积灰达到动态平衡的时间缩短,而不会影响其积灰层厚度。这也是某些燃油炉和燃气炉燃料中灰分含量虽然很低,但有时也可能造成积灰很严重的原因。
20. 风机为什么应在关闭挡板的情况下启动?运行中“风机跳闸强送”为何可不关挡板?
风机启动时,电动机带动转子由静止逐渐升速到额定转数,由于惯性原因,启动转矩较大。因此,使电动机的启动电流也很大,一般约为额定电流的4~7倍。如果在启动时不关挡板,就是通常所说的带负荷启动,这样会使启动转矩更大,启动电流势必更加增大,启动时间也要延长,严重时有可能使电机烧坏。因此规定,风机必须在挡板关闭的情况下启动,待达额定转数后,电动机电流指示正常,才允许逐渐开大挡板,开始带负荷。
运行中“风机跳闸强送”,是指风机由于某种原因跳闸停止运行,如果跳闸时未发现电流过大以及机械损坏,锅炉也未因此而灭火,这时可重新合闸,使其恢复运行。由于跳闸发生在瞬间,风机因惯性还在以一定转速惰走,这时不关挡板启动,转矩也不会很大,不致出现过大的电流,而能为迅速恢复正常运行赢得时间。
21. 为什么备用风机倒转时不能启动?
锅炉低负荷运行时,可能一台风机运行,另一台处于备用状态,如果风机出入口挡板关闭不严,会在气流的作用下,使备用风机叶轮反向转动。风机在静止状态下启动,启动电流就比较大,如果在倒转的情况下使其启动,启动电流将会更高。而一般电动机都是按空载启动设计的,在风机处于倒转情况下启动,启动电流会超过电动机所允许的数值,可能会烧坏电动机,严重时还可能会扭坏叶片及发生转轴断裂事故。因此,在需要启动备用风机时,应首先检查其是否发生倒转,如果在倒转,应设法使其先停下来,然后才允许启动。
22. 风机运行中应主要监视哪些方面?
风机是锅炉的主要辅助设备,其运行状态的好坏,对整个锅炉运行的经济性、安全性均有重大影响。因此,运行过程中应按有关规程规定,做好以下几项监视工作:
(1)风机运行中有无异常响声以及动、静部分发生相互摩擦的声音。
(2)轴承油系统是否漏油,油位是否正常,油环是否正常转动,油路是否畅通,油质是否良好。
(3)轴承冷却水应充足,排水应通畅。
(4)风机的振动值、窜动值在允许范围内。
(5)轴承温度不应高于厂家规定值,如厂家无规定时,滚动轴承温度一般不应高于80℃,滑动轴承温度不高于65℃。
(6)风机电动机的电流和烟、风压力指示正常,调节装置就地开度指示与控制室表盘上的指示应一致。
23. 锅炉吸、送风机主要事故有哪些?
(1)轴承温度高,超过厂家规定值,甚至烧坏。据统计,这类故障约占风机故障的60%左右。
(2)轴承振动超标。
(3)大型锅炉的风机、烟道、风道振动,有可能造成烟风道撕裂、加强筋振脱、保温层坍落、噪声增大,甚至需要被迫降低负荷运行。
(4)风机磨损,主要是吸风机、排粉机磨损。风机磨损后使振动加剧,使用寿命缩短。
(5)风机叶轮“飞车”损坏。叶轮“飞车”损坏是风机的恶性事故,这主要是由于叶片严重磨损、断裂或严重积灰,使转子失去平衡,引起强烈振动,或其他机械原因而导致“飞车”。
24. 风机产生振动的原因有哪些?
风机振动超标是引起风机故障的主要因素之一。而引起风机振动的原因是多方面的,主要有:
(1)转子动、静不平衡引起的振动,这除了与制造、安装、检修的质量有关外,运行中发生的不对称的腐蚀、磨损和叶片不均匀的积灰;转轴弯曲,转子原平衡块位移或脱落,以及双侧进风机两侧风量不均衡,都能引起振动。
(2)风机、电动机对轮找中心不准,没能使两轴线互为平滑的延续线而产生振动。
(3)转子的紧固件松动或活动部分间隙过大,如叶轮或联轴器与轴松动,轴承间隙过大,滚动轴承固定螺母松动等,都会使振动加剧。
(4)基础不牢固或机座刚度不够,如基础浇注质量不良或二次灌浆不实,地脚螺栓或垫铁松动;机座连接不牢或连接螺母松动;机座结构刚度太差等。
(5)由烟、风道或空气预热器引起的振动,波及到风机,也能使之产生振动。
25. 风机轴承温度偏高的原因有哪些?
轴承温度超标,是使轴承损坏的重要因素之一。引起轴承温度偏高的主要原因有以下几点:
(1)润滑质量不良。润滑的目的是使动静部分不直接接触产生摩擦,而形成固体与液体之间的摩擦。如果润滑油数量不足或质量不良,会使动、静部分直接摩擦发热,或热量不能通过润滑油带走,而使轴承温度升高。
(2)滚动轴承装配质量不良。如内套与轴的紧力不够,外套与轴承座间隙过大或过小。
(3)轴承质量不良。滑动轴承刮研质量不良,乌金接触不好或脱胎;滚动轴承滚动体表面有裂纹、碎裂、剥落等,都会破坏油膜的稳定性与均匀性,而使轴承发热。
(4)密封毛毡过紧而发热。
(5)轴承振动过大而承受冲击负载,严重影响润滑油膜的稳定性。
(6)轴承冷却水量不足或中断,影响热量的带出,而使轴承温度升高。