一、简答题1. 什么是直流锅炉的启动压力?启动压力的高低有何影响?
直流锅炉、低循环倍率锅炉和复合循环锅炉启动时,为保证蒸发受热面的水动力稳定性所必须建立的给水压力,称为启动压力。直流锅炉与自然循环锅炉不同,给水是一次通过锅炉各受热面的,所以,锅炉一点火就要依靠一定压力的给水,流过蒸发受热面进行冷却。但直流锅炉启动时一般不是一开始就在工作压力下工作,而是选择某一较低的压力,然后再过渡到工作压力。启动压力的高低关系到启动过程的安全性与经济性。
启动压力高、汽水密度差小,对改善蒸发受热面水动力特性、防止蒸发受热面产生脉动、减小启动时的膨胀量都有好处。但启动压力高,会使给水泵电耗增大,加速给水阀门的磨损,并能引起较大的振动和噪声。目前,国内亚临界参数直流锅炉,启动压力一般选为6.8~7.8MPa。
2. 什么是启动流量?启动流量的大小对启动过程有何影响?
直流锅炉、低循环倍率锅炉和复合循环锅炉启动时,为保证蒸发受热面良好冷却所必须建立的给水流量(包括再循环流量),称为启动流量。
直流锅炉一点火,就需要有一定量的工质强迫流过蒸发受热面,以保证受热面得到可靠的冷却。启动流量的大小对启动过程的安全性、经济性均有直接影响。启动流量越大,流经受热面的工质流速越高,这除了保证有良好的冷却效果外,对水动力的稳定性和防止出现汽水分层流动都有好处。但启动流量过大,将使启动时间长、膨胀量大,启动期间工质和热量的损失大,同时,启动流量大也使启动旁路的容量增大。启动流量过小,又使受热面的冷却和水动力的稳定性难以保证。确定启动流量的原则是:在保证受热面可靠冷却和工质流动稳定的前提下,启动流量应尽可能小一些。一般启动流量约为锅炉额定蒸发量的25%~30%。
3. 什么是直流锅炉启动时的膨胀现象?造成膨胀现象的原因是什么?启动膨胀量的大小与哪些因素有关?
直流锅炉一点火,蒸发受热面内的水是在给水泵推动下强迫流动。随着热负荷的逐渐增大,水温不断升高,一旦达到饱和温度水就开始汽化,工质比热容明显增加,这时会将汽化点以后的管内工质向锅炉出口排挤,使进入启动分离器的工质容积流量比锅炉入口的容积流量明显增大,这种现象即称为膨胀现象。
产生膨胀现象的基本原因是蒸汽与水的比热容差别太大。启动时,蒸发受热面内流过的全部是水,在加热过程中水温逐渐升高,中间点的工质首先达到饱和温度而开始汽化,体积突然增大,引起局部压力升高,猛烈地将其后面的工质推向出口,造成锅炉出口工质的瞬时排出量很大。
启动时,膨胀量过大将使锅炉内工质压力和启动分离器的水位难于控制。影响膨胀量大小的主要因素有:
(1)启动分离器的位置。启动分离器越靠近出口,汽化点到分离器之间的受热面中蓄水量越多,汽化时膨胀量就越大,膨胀现象持续的时间也越长。
(2)启动压力。启动压力越低,其饱和温度也越低,水的汽化点前移,使汽化点后面的受热面内蓄水量大,汽水比热容差别也大,从而使膨胀量加大。
(3)给水温度。给水温度高低,影响工质开始汽化的迟早。给水温度高,汽化点提前,汽化点后部的受热面内蓄水量大,使膨胀量增大。
(4)燃料投入速度。燃料投入速度即启动时的燃烧率。燃烧率高,炉内热负荷高,工质温升快,汽化点提前,膨胀量增大。
4. 直流锅炉启动前为何需进行循环清洗?如何进行循环清洗?
直流锅炉运行时没有排污,给水中的杂质除少部分随蒸汽带出外,其余将沉积在受热面上,另外,机组停用时,受热面内部还会因腐蚀而生成少量氧化铁。为清除这些污垢,直流锅炉在点火前要用温度约为104℃的除氧水进行循环清洗。
首先清洗给水泵前的低压系统,清洗流程为:凝汽器→凝结水泵→除盐装置→低压加热器→除氧器→凝汽器。当水质合格后,再清洗高压系统,其清洗流程为:锅炉→启动分离器→凝汽器→除盐装置→低压加热器→除氧器→给水泵→高压加热器→锅炉。清洗水的最小流量约为额定流量的1/3,清洗最后阶段用100%额定流量。清洗初期水中杂质多,污水可由启动分离器排入地沟。清洗一段时间后,水中杂质减少,则可循环使用,并经除盐装置净化。当省煤器入口和启动分离器出口的水取样分析合格后,清洗即告结束。
5. 运行中监视汽包水位的意义是什么?
在运行中,汽包锅炉的水位是要控制的重要指标之一,必须进行严格监视,控制其在允许范围之内。运行中汽包水位高于允许的正常水位,使汽包蒸汽空间的高度及容积减小,饱和蒸汽的机械携带增加,影响蒸汽品质;汽包水位过高,会使饱和蒸汽带水急剧增加,严重时有可能危及到汽轮机的安全。
汽包水位低,由水面到下降管的入口高度减小,静压降低,下降管入口水可能自行汽化,引起下降管带汽,影响水循环的安全。汽包水位过低而引起严重缺水时,将会给锅炉造成灾难性的事故。这里需要特别指出的是,大容量锅炉汽包内的容水量相对于其蒸发量的比例很小,一旦给水中断,可在很短时间(约10s左右)内,使汽包水位从正常水位下降到事故水位。因此,运行过程中必须对汽包水位进行严格监视。
6. 影响汽包水位变化的因素有哪些?
锅炉运行过程中,汽包水位变化是经常的,引起其变化的基本原因是:①物料平衡关系破坏,即给水量与蒸发量的不平衡;②工质状态变化,如压力变化引起比容变化和水容积中汽泡量的变化,导致汽包水位变化。具体原因有以下几点:
(1)锅炉负荷变化。负荷升高时,汽包水位先上升而后下降;负荷降低时,汽包水位先下降而后升高。
(2)炉内燃烧工况变化。在锅炉负荷及给水量不变的情况下,由于燃烧不良或燃料量不稳定,使炉内燃烧工况变化,从而引起的汽包水位变化随机组形式不同而不同:燃烧加强时,汽包水位先上升,然后下降,最后结果对单元制机组是汽包水位上升,母管制机组是汽包水位下降。燃烧减弱时,水位变化情况与上述相反。
(3)给水压力变化。给水压力变化使给水量与蒸发量平衡关系破坏,从而使汽包水位变化。给水压力升高,汽包水位升高;给水压力下降,汽包水位下降。
7. 配有储仓式制粉系统、四角布置燃烧器的锅炉,在进行燃烧器投停时,有哪些操作原则?
在进行燃烧器投停时,有以下操作原则:
(1)为了使炉膛内的火焰充满程度好,保持合理的火焰中心位置,应尽量将全部燃烧器投入运行并均匀承担负荷。一般情况下,只有在为了稳定燃烧以适应锅炉低负荷运行的需要或保证锅炉参数必须停用部分燃烧器时,才进行停止操作,这时经济性方面的考虑是次要的。
(2)停用上层燃烧器而投用下层,可降低火焰中心,有利于燃烧。
(3)高负荷时,为了防止结渣和汽温过高,应设法降低火焰中心和缩短火焰长度。
(4)切换时,应先投入备用燃烧器,运行正常后,再停用运行的燃烧器,以防燃烧中断或减弱。
(5)在投停或切换燃烧器时,必须全面考虑对燃烧、汽温等方面的影响,不可随意进行。
(6)燃烧器应成对或分层投停,避免缺角燃烧。
此外,在投停燃烧器或改变燃烧器负荷的过程中,还应同时注意风量与煤粉量的配合。停用燃烧器对应的二次风挡板不要全关,要通入少量空气进行冷却,以保证喷口不被烧坏。
8. 什么是虚假水位?在什么情况下容易出现虚假水位?调节时应注意些什么?
汽包水位的变化不是由于给水量与蒸发量之间的物料平衡关系破坏所引起的,而是由于工质压力突然变化,或燃烧工况突然变化,使水容积中汽泡含量增多或减少,引起工质体积膨胀或收缩,造成的汽包水位升高或下降的现象,称为虚假水位。由于出现虚假水位的现象是暂时的,故也称暂时水位。
在负荷突然变化时,汽压也相应变化,这时将出现虚假水位。负荷变化速度越快,虚假水位越明显。如遇汽轮机甩负荷,汽压突然升高,水位将瞬时下降;运行中燃烧突然增强或减弱,引起汽泡产量突然增多或减少,使水位瞬时升高或下降;安全阀起座时,由于压力突然下降,水位瞬时明显升高;锅炉灭火时,由于燃烧突然停止,锅水中汽泡产量迅速减少,水位也将瞬时下降。
在运行中出现水位明显变化时,应分析变化的原因和变化趋势,判明是虚假水位或是汽包水位有真实变化,并及时而又妥当地进行调节。如处理不当,可能会引起缺水或满水事故。
9. 水位计汽水连通管发生堵塞,或汽水门漏泄,对水位计的指示有何影响?
运行过程中,当水位计的汽连通管堵塞时,由于蒸汽进不到水位计内,原有的蒸汽凝结,使水位计的上部空间形成局部真空,水位指示将很快上升;当水连通管发生堵塞时,由于水位计中的水不能回流到汽包内,水位计上部蒸汽凝结的水,在水位计中逐渐积聚,从而使水位计指示缓慢上升。如果汽水连通管同时堵塞,水位计将失去指示水位的作用,水位呆滞不动,是很危险的。
当水位计的水连通门或放水门发生漏泄时,由于一部分水由此漏掉,水位计指示的水位将偏低;如果汽连通门发生漏泄,一部分蒸汽漏掉后,使水位计蒸汽侧的压力略有降低,水位计指示的水位将偏高。
由上述分析可知,运行中应严格监视和检查水位计,并及时消除其缺陷,以免引起水位计指示误差,或根据错误的水位指示去判断和操作而造成事故。
10. 如何正确冲洗水位计?冲洗水位计时应注意些什么?
锅炉运行过程中,为保证水位计指示清晰、准确,汽水连通管畅通无阻,应对水位计进行定期冲洗。而当发现水位计模糊不清或水位呆滞不动、怀疑堵塞时,应及时进行冲洗。一般冲洗步骤为:①开启水位计的放水门,使汽侧连通管、水侧连通管、水位计本身同时受到汽和水的冲洗;②关水位计的水侧连通门,使汽侧连通管及水位计本身受蒸汽的冲洗;③将水位计的水侧连通门打开,关闭汽侧连通门,使水连通管受到水的冲洗;④开汽侧连通门,关闭放水门,冲洗工作结束,恢复水位计的正常运行。
水位计在冲洗过程中,必须注意防止汽侧、水侧连通门同时关闭的现象,因为这样会使汽水同时不能进入水位计,水位计迅速冷却,冷空气通过放水门反抽进入水位计,使冷却速度更快,当再开启水侧连通门或汽侧连通门工质进入时,温差较大,会引起水位计的损坏。
在工作压力下冲洗水位计时,放水门应开得很小。这是因为水位计内压力与外界环境压力相差很大,放水门若开得过大,汽水剧烈膨胀,流速很高,有可能冲坏云母片或引起水位计爆破。放水门开得越大,上述现象越明显。另外,冲洗水位计时,要注意人身安全,防止汽水冲出烫伤人。
11. 运行过程中影响汽温变化的因素有哪些?
运行过程中,引起蒸汽温度变化的因素是多方面的、复杂的,主要有以下几点:
(1)燃料量或锅炉负荷变化。燃料量或负荷变化,将使锅炉辐射传热量与对流传热量的比例发生变化,使不同型式的过热器吸热量发生变化,从而引起蒸汽温度变化。
(2)炉膛过量空气系数的影响。当过量空气系数增大时,使理论燃烧温度降低,烟气量增大,结果使炉内辐射传热量减小,对流传热量增大,由此引起的对蒸汽温度的变化,变化程度视过热器的具体布置情况而异。
(3)炉内工况的影响。炉内工况变化指火焰中心垂直位置变化、水冷壁结渣情况等。火焰中心上移,蒸汽温度上升;水冷壁结渣,炉内传热量减小,蒸汽温度上升;炉膛吹灰后,炉内传热加强,蒸汽温度下降。
(4)燃料性质变化。燃料的水分、灰分、挥发分、发热量等发生变化,对蒸汽温度都会有影响,尤以水分变化时明显。如水分增大时,使理论燃烧温度下降,烟气容积增大,结果使辐射传热量减小,对流传热量增大,从而使蒸汽温度变化。
(5)给水温度变化。当给水温度下降时,水变成蒸汽的吸热量(蒸发热)增多,在负荷不变的情况下,燃料量必然增加,蒸汽温度将上升;另外,以给水作减温水时,给水温度变化(即减温水温度变化)也将影响蒸汽温度变化。
(6)蒸汽压力变化。蒸汽压力突然降低时,相应饱和温度下降,即过热器进口蒸汽温度下降;与此同时,锅炉蓄热量将产生附加蒸汽量,使蒸汽流量瞬时增大。两方面因素作用的结果使蒸汽温度降低。
12. 改变风量能调节蒸汽温度吗?运行中使用这种方法调节蒸汽温度好吗?
运行中改变风量,即改变过量空气系数,能够在一定范围内调节蒸汽温度。风量增大,可以使炉内辐射传热比例减小,对流传热比例增大,从而可使不同型式过热器的汽温有不同的变化。但采用这种方法改变汽温是不提倡的,因为风量的大小主要应根据燃料燃烧的需要来确定。风量小将使燃烧不完全,锅炉热效率下降;而为了改变汽温采用较大的风量时,又会出现如下缺点:
(1)使烟气量增大,排烟热损失增加,锅炉热效率下降。
(2)增加送、引风机的电能消耗,使机组经济性下降。
(3)烟气量增大,烟气流速升高,使锅炉对流受热面的飞灰磨损加剧。
(4)过量空气系数大时,会使烟气露点升高,增大空气预热器低温腐蚀的可能性。
13. 运行过程中为何不宜大开、大关减温水门,更不宜将减温水门关死?
运行过程中,汽温偏离额定值时,是由开大或关小减温水门来调节的。调节时要根据汽温变化趋势,均匀地改变减温水量,而不宜大开、大关减温水门,这是因为:
(1)大幅度调节减温水,会出现调节过量,即原来汽温偏高时,由于猛增减温水,调节后跟着会出现汽温偏低;接着又猛关减温水门后,汽温又会偏高。结果使汽温反复波动,控制不稳。
(2)会使减温器本身,特别是厚壁部件(水室、喷头)出现交变温差应力,以致金属疲劳,出现本身或焊口裂纹而造成事故。
汽温偏低时,要关小减温水门,但不宜轻易将减温水门关死。因为减温水门关死后,减温水管内的水不流动,温度逐渐降低,当再次启用减温水时,低温水首先进入减温器内,使减温器承受较大的温差应力。连续这样使用,会使减温器端部、水室或喷头产生裂纹,影响安全运行。为此,减温水停用后如果再次启用,应先开启减温水管的疏水门,放净管内冷水后,再投减温水,不使低温水进入减温器。
14. 低负荷时混合式减温器为何不宜多使用减温水?
锅炉在低负荷运行调节汽温时,是不宜多使用减温水的,更不宜大幅度地开或关减温水门。这是因为:在低负荷时,流经减温器及过热器的蒸汽流速很低,如果这时使用较大的减温水量,水滴雾化不好,蒸发不完全,局部过热器管可能出现水塞;没有蒸发的水滴不可能均匀地分配到各过热器管中去,各平行管中的工质流量不均,导致热偏差加剧。上述各种情况都有可能使过热器管损坏,影响运行安全。所以,锅炉低负荷运行时,不宜过多地使用减温水。
15. 高压加热器退出运行时,对锅炉工况有何影响?
运行中高压加热器因漏泄或其他故障而退出运行时,锅炉的给水温度将明显降低。这时,单位质量工质在锅炉内的吸热量增多,为了维持一定的蒸发量D,就要增大燃料量B,使燃料量与蒸发量的比值B/D增大。
由于比值B/D的增大,使炉膛出口烟气温度及流速均升高,对流传热量上升,具有对流特性的过热器与再热器出口汽温将升高。为维持汽温稳定,就需加大减温水量或采取其他辅助调温措施。在无法控制汽温或由于燃煤量增大而出现其他问题时,可能需被迫降低锅炉出力。
高压加热器退出运行,锅炉进口的给水温度要降低,增大了省煤器中的传热温差,使省煤器出口烟气温度下降。至于排烟温度及空气预热器出口热风温度下降的程度,要视空气预热器受热面的大小而定。
高压加热器退出运行后,即便锅炉热效率有所提高,也抵消不了机组循环热效率的下降,结果使机组整体效率降低。
16. 为什么有的锅炉在额定负荷时不使用减温水,而在负荷下降时使用减温水?
这与锅炉本身设计时的结构特性及所采用的调温方式有关,如我国引进美国CE公司的300MW机组亚临界强制循环锅炉及某些国产300MW机组的锅炉就是这样。设计时,锅炉的过热器汽温特性属辐射特性;再热器也有一部分辐射受热面,但总的汽温特性属对流特性。运行中,再热蒸汽温度用摆动式燃烧器改变火焰中心位置来维持,过热蒸汽温度用减温水来控制。
这种锅炉的设计规定:在额定负荷时,减温水门开度为零,燃烧器倾角也为零,可维持过热蒸汽和再热蒸汽温度均为额定值。当负荷降低时,再热蒸汽温度下降,为维持再热蒸汽温度,燃烧器应向上摆动,此时过热蒸汽温度将升高,故投入减温水来控制。采用这种调温方式,锅炉在70%~100%额定负荷范围内,过热蒸汽温度和再热蒸汽温度均能控制在许可的范围内。
17. 蒸汽压力波动有何影响?
蒸汽压力是锅炉安全、经济运行的重要指标之一,一般要求压力与额定值的偏差不得超过±(0.05~0.1)MPa。
运行中,若蒸汽压力超过规定值,会威胁人身及设备安全,影响机组寿命;另一方面,蒸汽压力过高会导致安全阀动作,不仅造成大量排汽损失,还会引起水位波动及影响蒸汽品质,安全阀频繁动作,还影响其严密性。
蒸汽压力低于规定值,降低了蒸汽在汽轮机内的作功能力,使机组热效率下降,还可能影响汽轮机轴向推力,不利安全。
蒸汽压力频繁波动,使机组承压部件的金属经常处于交变应力作用下,有可能使承压部件产生疲劳破坏。
18. 蒸汽压力变化速度过快有何影响?
蒸汽压力变化速度过快,会对机组带来诸多不利影响,主要包括:
(1)使水循环恶化。蒸汽压力突然下降时,水在下降管中可能发生汽化。蒸汽压力突然升高时,由于饱和温度升高,上升管中产汽量减少,会引起水循环瞬时停滞。蒸汽压力变化速度越快,蒸汽压力变化幅度越大,这种现象越明显。试验证明,对于高压以上锅炉,不致引起水循环破坏的允许汽压下降速度不大于0.25~0.30MPa/min;负荷高于中等水平时,汽压上升速度不大于0.05MPa/min,而在低负荷时,汽压变化速度则不大于0.025MPa/min。
(2)容易出现虚假水位。由于蒸汽压力的升高或降低会引起锅水体积的收缩或膨胀,而使汽包水位出现下降或升高,均属虚假水位。蒸汽压力变化速度越快,虚假水位的影响越明显。出现虚假水位时,如果调节不当或发生误操作,就容易诱发汽包缺水或满水事故。
19. 引起蒸汽压力变化的基本原因是什么?
运行过程中,蒸汽压力的稳定取决于锅炉的蒸发量与外界对蒸汽需要量的平衡。如蒸发量与外界对蒸汽的需要量保持平衡,蒸汽压力就稳定;当物料平衡关系破坏时,蒸汽压力就变化。锅炉燃烧工况变化及外界负荷变化是引起上述物料平衡关系破坏的基本原因。可分为如下两个方面:
(1)外部扰动。外部负荷变化引起的蒸汽压力变化称外部扰动,简称“外扰”。当外界负荷增大时,机组用汽量增多,而锅炉尚未来得及调整到适应新的工况,锅炉蒸发量将小于外界对蒸汽的需要量,物料平衡关系被打破,蒸汽压力下降。
(2)内部扰动。由于锅炉本身工况变化而引起蒸汽压力变化称内部扰动,简称“内扰”。运行中外界对蒸汽的需要量并未变化,而由于锅炉燃烧工况变动(如燃烧不稳或燃料量、风量改变)及锅内工况(如传热情况)的变动,使蒸发区产汽量发生变化,锅炉蒸发量与蒸汽需要量之间的物料平衡关系破坏,从而使蒸汽压力发生变化。
20. 如何判断蒸汽压力变化的原因是属于内扰或外扰?
运行中蒸汽压力发生变化,首先需判明其原因是属于内扰或外扰,才能进行恰当的调整。蒸汽压力的变化总是与蒸汽流量密切相关的,故可根据蒸汽压力与蒸汽流量的变化关系,来判断引起蒸汽压力变化的原因是内扰或外扰。
(1)在蒸汽压力降低的同时,蒸汽流量表指示增大,说明外界对蒸汽的需要量增大;在蒸汽压力升高的同时,蒸汽流量减小,说明外界蒸汽需要量减小,这些都属于外扰。也就是说,当蒸汽压力与蒸汽流量变化方向相反时,蒸汽压力变化的原因是外扰。
(2)在蒸汽压力降低的同时,蒸汽流量也减小,说明炉内燃料燃烧供热量不足导致蒸发量减小;在蒸汽压力升高的同时,蒸汽流量也增大,说明炉内燃烧供热量偏多,使蒸发量增大,这都属于内扰。即蒸汽压力与蒸汽流量变化方向相同时,蒸汽压力变化的原因是内扰。
需要指出的是:对于单元机组,上述判断内扰的方法仅适用于工况变化初期,即仅适用于汽轮机调速汽门未动作之前,而在调速汽门动作之后,锅炉汽压与蒸汽流量变化方向是相反的,故运行中应予注意。造成上述特殊情况的原因是:在外界负荷不变而锅炉燃烧量突然增大(内扰),最初在蒸汽压力上升的同时,蒸汽流量也增大,汽轮机为了维持额定转速,调速汽门将关小,这时,汽压将继续上升,而蒸汽流量减小,也就是蒸汽压力与流量的变化方向相反。
21. 影响蒸汽压力变化速度的因素有哪些?
影响蒸汽压力变化速度的因素有:
(1)锅炉负荷变化速度。负荷变化使供汽量与蒸发量物料平衡关系破坏,是引起蒸汽压力变化的主要因素。负荷变化的速度越快,蒸汽压力变化的速度也越快。为了限制蒸汽压力的变化速度,运行中必须限制负荷的变化速度。
(2)锅炉的蓄热能力。锅炉的蓄热能力是指锅炉在蒸汽压力变化时,由于饱和温度变化,相应的锅内工质、受热面金属、炉墙等温度变化所能吸收或放出的热量。蓄热能力对蒸汽压力的变化起缓冲作用,如汽压下降时,饱和温度降低,锅炉释放蓄热,产生附加蒸汽,减缓汽压下降速度。因此,锅炉蓄热能力越大,汽压变化速度越慢;蓄热能力越小,汽压变化速度越快。
(3)燃烧设备惯性。燃烧设备惯性是指从燃料量开始变化,到炉内建立起新的热负荷以适应外界负荷变化所需的时间。燃烧设备惯性大,炉内建立起新的热负荷以适应外界负荷变化所需的时间长,蒸汽压力变化速度就要快。燃烧设备惯性的大小与燃料种类、燃烧方式、制粉系统型式等有关,例如,燃煤炉的惯性要比燃油炉的大,层燃炉的惯性要比室燃炉的大,燃煤炉直吹式制粉系统的惯性要比中间储仓式制粉系统的大。这是因为中间储仓式系统是通过给粉机改变燃料量,非常迅速,而直吹式系统是通过给煤机改变燃料量,所需要的时间比较长。
22. 什么是变压运行方式?变压运行方式有何优点?
运行过程中,负荷变化时保持主蒸汽压力不变的运行方式,称定压运行方式;负荷变化时用改变主蒸汽压力以适应负荷需要的运行方式,称变压运行方式或滑压运行方式。采用变压运行方式时,汽轮机进汽阀基本保持全开,锅炉按负荷需要适时调整锅炉出口主蒸汽压力,负荷降低,主蒸汽压力降低,而过热蒸汽温度始终维持定值。
变压运行方式适用于单元机组,它具有以下优点:
(1)提高机组低负荷运行时的经济性。机组在低负荷运行时,由于采用变压运行方式,汽压下降,蒸汽容积流量基本不变,没有节流损失,汽轮机可采用全周进汽,使汽轮机有较高的内效率;同时,低负荷时主蒸汽温度不变,高压缸排汽温度略有提高,使再热汽温易于维持。综合上述两方面,采用变压运行方式要比在同样低负荷时采用定压运行方式的经济性高。
(2)提高机组低负荷运行时的安全性。变压运行时,汽轮机内部蒸汽温度变化不大,部件温差较小,汽缸壁温不再是限制负荷变化速度的因素;同时,由于温差减小,使热应力及动、静部件间的胀差都减小,提高了机组的安全性。
(3)降低给水泵电耗。低负荷运行时汽压下降,给水泵压力也可相应降低,对于具有可调速的给水泵来说,其电能消耗可以降低。
(4)延长机组使用寿命。低负荷运行时蒸汽压力降低,锅炉、汽轮机、主蒸汽管道等承压部件都在较低应力状态下工作,这对延长机组的使用寿命是有利的。
23. 不同型式的锅炉对变压运行方式的适应性如何?变压运行时应注意些什么问题?
采用变压运行方式时,锅炉要承担较繁重的调节任务,以适应负荷变化需要,同时要承受较大的工况变化。不同类型锅炉对变压运行的适应性不同,每种锅炉必须考虑的特殊问题也不同。
汽包锅炉对变压运行方式的适应性不太理想。因为压力变化时,饱和温度变化,厚壁的汽包要承受温差应力,它将成为限制负荷变化速度的因素。同时,汽包锅炉有固定的过热器受热面,在不同负荷、不同压力下维持额定的主蒸汽温度会有一定困难。
直流锅炉可用于变压运行方式,但要考虑低负荷时,压力也要降低,影响水冷壁内水动力工况的稳定性,要注意防止水冷壁的水平或倾斜管段中可能出现汽水分层的问题。
复合循环锅炉较适合变压运行方式,因为复合循环锅炉有再循环泵,在低负荷时也能维持水冷壁中具有一定的质量流量。
超临界参数锅炉采用变压运行方式,在压力低于临界值时,需注意防止发生沸腾换热恶化、汽水分配不均和汽水分层等问题。
24. 锅炉低负荷运行时应注意些什么?
锅炉正常的负荷变化范围是:燃煤炉一般为70%~100%额定蒸发量;燃油炉为60%~100%额定蒸发量。低于这个范围即为低负荷运行。低负荷运行时的主要问题是燃烧稳定性差,要注意防止灭火及发生炉膛爆炸,自然循环锅炉还必须考虑水循环的安全性。为此,锅炉在低负荷运行时应注意以下各点:
(1)低负荷时应尽可能燃用挥发分较高的煤。当燃煤挥发分较低、燃烧不稳时,应投入油枪助燃,以防止可能出现的灭火问题。
(2)低负荷时投入的燃烧器应较均匀,燃烧器数量也不宜太少,这对稳定燃烧及防止个别部位水循环不正常均有好处。
(3)增减负荷的速度应缓慢,并及时调整风量。注意维持一次风压的稳定,一次风量也不宜过大。燃烧器的投入与停用操作应缓慢。
(4)启、停制粉系统时,对燃烧的稳定性有较大影响,各岗位应密切配合,并谨慎缓慢地操作,防止大量冷空气漏入炉内。
(5)燃油炉在低负荷运行时,由于难以保证油的燃烧质量,应注意防止未燃尽油滴在烟道尾部造成复燃。
(6)低负荷运行时,要尽量少用减温水(对混合式减温器),但也不宜将减温水门关死。
(7)低负荷运行时,排烟温度低,低温腐蚀的可能性增大。
为此,应投入暖风器或热风再循环。
25. 锅炉超出力运行可能出现哪些问题?
锅炉的蒸发量有额定蒸发量和最大连续蒸发量两种。当锅炉负荷高于最大连续蒸发量时,称超出力运行或超负荷运行。超出力运行可能出现如下一些问题:
(1)由于燃料消耗量增大,炉膛容积热负荷相应增大,炉内及炉膛出口烟气温度均升高,会导致过热蒸汽温度、过热器和再热器管壁温度均升高,故必须严格监视与调整,尽量不使其超温。对于燃煤锅炉,由于炉膛容积热负荷的增大,使炉内结渣的可能性增大。
(2)锅炉蒸发系统内工质流速升高,流动阻力增大,对水循环不利。为此,应特别注意监视水循环较差的部位。
(3)过热器内工质流量增大,流动阻力升高,汽包到过热器出口之间的压差增大,使汽包及联箱承受的压力升高,必须考虑这些部件的强度问题。
(4)汽包的蒸汽空间容积负荷、蒸发面负荷均增大,饱和蒸汽带水量将增多,从而影响蒸汽品质。
(5)锅炉安全阀的总排汽量是按最大连续蒸发量设计的,若锅炉超出力运行,一旦突然甩负荷,安全阀虽全部开启也难以保证汽压能迅速下降,这时必须借助开启向空排汽门放汽,来确保锅炉的安全。
(6)由于燃烧所需空气量及生成的烟气量均增大,一旦引、送风机均全开仍出现风量不足时,将影响锅炉燃烧工况,并使结渣的可能性增大;另外,由于烟气流速升高,使受热面的飞灰磨损程度加剧。
(7)超出力运行时,排烟温度将升高,排烟热损失增大;燃料在炉内停留时间缩短,机械未完全燃烧热损失、化学未完全燃烧热损失增大,使锅炉热效率降低。
综上所述,锅炉超出力运行对安全性、经济性均带来不利影响,一般不应超出力运行。如特别急需,也要严格限制超出力的幅度及超出力运行的时间。