一、简答题1. 燃烧调节的主要任务是什么?
燃烧调节是锅炉运行中调节比较频繁和重要的项目之一。燃烧调节在较大程度上决定了锅炉运行的经济性及蒸汽参数的稳定性。燃烧调节的主要任务是:
(1)在保证蒸汽品质及维持必要的蒸汽参数的前提下,满足外界负荷变化对蒸汽的需要量。
(2)合理地控制风、粉比例,使燃料能稳定地着火和良好地燃烧,减小各项不完全燃烧热损失,提高锅炉效率。
(3)维持适当的火焰中心位置,火焰在炉内充满程度应好,防止燃烧器烧坏、炉膛结渣以及过热器管壁超温,维持锅炉的安全运行。
2. 运行过程中如何调节给煤量?
锅炉负荷变化时,必须及时调节给煤量。给煤量的调节方式与负荷变化幅度的大小、制粉系统型式等有关。具有中间储仓式制粉系统的锅炉,当负荷变化幅度不大时,可通过改变给粉机转速来调节燃煤量;当负荷变化幅度较大时,需要改变投、停燃烧器的数量及相应的给粉机台数,以便较大幅度地改变燃料量。
具有直吹式制粉系统的锅炉,当负荷变化幅度较小时,可通过改变给煤机的给煤量及改变进入磨煤机的风量来调节进入炉膛的燃料量。当负荷变化幅度较大时,就需要启动或停止一台磨煤机及相应的制粉系统。考虑到燃烧的稳定及合理的风、粉比例,一般是按如下方式调节的:当运行着的各台磨煤机出力都减小到其额定出力的40%时,就应停止其中的一台磨煤机;当所有运行着的磨煤机的出力都大于其额定出力的80%时,就应增加投入磨煤机的台数。
3. 运行过程中风量是如何调节的?
运行过程中,当外界负荷变化时,需调节燃料量来改变蒸发量,但调节燃料量时,首先要调节风量,以满足燃料燃烧对空气的需要量。
风量调节的原则是要维持最佳过量空气系数,以保持良好的燃烧和较高的热效率。最佳过量空气系数的大小是通过锅炉的热力试验确定的。目前,部分锅炉已装有空气流量表,此时,可按最佳过量空气系数确定在不同负荷时应供给的空气量,运行时据此进行风量调节。对于大多数锅炉来说,目前尚无可靠手段测知送入炉内的空气量,只能根据烟气成分分析来确定过量空气系数。现在大部分锅炉都装有氧量表,它所指示的O2值是燃料燃烧后烟气中剩余氧的百分含量,对于燃煤锅炉,可用下式近似确定过量空气系数α,即
α=21/(21-O2)
运行中,可根据已确定的最佳过量空气系数αop,用上式反推出烟气中的O2值,据此进行风量调节。供给的总风量应使O2值控制在最佳范围之内。
4. 锅炉负荷变化时,燃料量、送风量、引风量的调节顺序是怎样的?
锅炉负荷变化时,燃料量、送风量、引风量都需进行调节,调节顺序的原则是:
(1)在调节过程中,不能造成燃料燃烧缺氧而引起不完全燃烧。
(2)调节过程中,不应引起炉膛烟气侧压力由负变正,造成不严密处向外喷火或冒烟,影响安全与锅炉房的卫生。
根据上述基本原则,其调节顺序是:当负荷增加时,应先增大引风量,再增大送风量,最后增大燃料量;当负荷降低时,应首先减小燃料量,然后减小送风量,最后减小引风量,并将炉膛负压调整到规定值。
5. 运行中影响燃烧经济性的因素有哪些?
运行中影响燃烧经济性的因素是多方面的、复杂的,主要有以下几点:
(1)燃料质量变差,如挥发分下降,水分、灰分增大,使燃料着火及燃烧稳定性变差,燃烧完全程度下降。
(2)煤粉细度变粗、均匀度下降。
(3)风量及配风比不合理,如过量空气系数过大或过小、一二次风率或风速配合不适当、一二次风混合不及时等。
(4)燃烧器出口结渣或烧坏,造成气流偏斜,从而引起燃烧不完全。
(5)炉膛及制粉系统漏风量大,导致炉膛温度下降,影响燃料的完全燃烧。
(6)锅炉负荷过高或过低。负荷过高时,燃料在炉内停留的时间缩短;负荷过低时,炉温下降,配风工况也不理想,这些都影响燃料的完全燃烧。
(7)制粉系统中旋风分离器堵塞,三次风携带煤粉量增多,不完全燃烧损失增大。
(8)给粉机工作失常,下粉量不均匀。
6. 控制炉膛负压的意义是什么?炉膛负压如何控制?
大多数燃煤锅炉采用平衡通风方式,使炉内烟气压力低于外界大气压力,即炉内烟气为负压。自炉底到炉膛顶部,由于高温烟气产生自生通风压头的作用,烟气压力是逐渐升高的。烟气离开炉膛后,沿烟道克服各受热面阻力,烟气压力又逐渐降低,这样,炉内烟气压力最高的部位是在炉膛顶部。所谓炉膛负压,即炉膛顶部的烟气压力,一般维持负压为-50~-100Pa。炉膛负压太大,使漏风量增大,会导致引风机电耗、不完全燃烧损失、排烟热损失均增加,甚至使燃烧不稳或灭火。炉膛负压小甚至变为正压时,火焰及飞灰通过炉膛不严密处冒出,恶化工作环境甚至危及人身和设备安全。
运行中,只要能维持从炉膛排出的烟气量等于燃料燃烧实际生成的烟气量,就能维持炉膛负压稳定。炉膛负压是通过调节引、送风机风量的平衡关系实现的。
7. 通过监视炉膛负压及烟道负压能发现哪些问题?
炉膛负压是运行中要控制和监视的重要参数之一。监视炉膛负压对分析燃烧工况、烟道运行工况,分析某些事故的原因均有重要意义,例如,当炉内燃烧不稳定时,烟气压力产生脉动,炉膛负压表指针会产生大幅度摆动;当炉膛发生灭火时,炉膛负压表指针会迅速向负方向摆到头,比水位计、蒸汽压力表、流量表对发生灭火时的反映还要灵敏。
烟气流经各对流受热面时,要克服流动阻力,故沿烟气流程烟道各点的负压是逐渐增大的。在不同负荷时,由于烟气量变化,烟道各点负压也相应变化。如负荷升高,烟道各点负压相应增大,反之则相应减小。在正常运行时,烟道各点负压与负荷保持一定的变化规律;当某段受热面发生结渣、积灰或局部堵灰时,由于烟气流通断面减小,烟气流速升高,阻力增大,于是其出入口的压差增大。故通过监视烟道各点负压及烟气温度的变化,可及时发现各段受热面积灰、堵灰、泄漏等缺陷,或发生二次燃烧等事故。
8. 燃用低挥发分煤时如何防止灭火?
燃煤挥发分降低,着火温度升高,使着火困难,燃烧稳定性变差,严重时会造成灭火。为防止灭火,运行过程中应注意如下几个方面:
(1)锅炉不应在太低负荷下运行,以免因炉温下降,使燃料着火更困难。
(2)适当提高煤粉细度,使其易于着火并迅速完全燃烧,对维持炉内温度有利。
(3)适当减小过量空气系数,并适当减小一次风风率和风速,防止着火点远离喷口而出现脱火。
(4)燃烧器应均匀投入,各燃烧器负荷也应力求均匀,使炉内维持良好的空气动力场与温度场。
(5)必要时应投入点火油枪来稳定燃烧。
(6)在负荷变化需进行燃煤量、吸风量、送风量调节,以及投、停燃烧器时,应均匀缓慢、谨慎地进行操作。
(7)必要时应改造燃烧器,如加装预燃室或改用浓淡型燃烧器等。
9. 漏风对锅炉运行的经济性和安全性有何影响?
不同部位的漏风对锅炉运行造成的危害不完全相同。但无论什么部位的漏风,都会使烟气体积增大、排烟热损失升高、吸风机电耗增大。如果漏风严重,吸风机已开到最大还不能维持规定的负压(炉膛、烟道),被迫减小送风量时,会使不完全燃烧热损失增大,结渣可能性加剧,甚至不得不限制锅炉出力。
炉膛下部及燃烧器附近漏风可能影响燃料的着火与燃烧。由于炉膛温度下降,炉内辐射传热量减小,并降低炉膛出口烟温。炉膛上部漏风,虽然对燃烧和炉内传热影响不大,但是炉膛出口烟温下降,对漏风点以后的受热面的传热量将会减少。
对流烟道漏风将降低漏风点的烟温及以后受热面的传热温差,因而减小漏风点以后受热面的吸热量。由于吸热量减小,烟气经过更多受热面之后,烟温将达到或超过原有温度水平,会使排烟热损失明显上升。
综上所述,炉膛漏风要比烟道漏风危害大,烟道漏风的部位越靠前,其危害越大。空气预热器以后的烟道漏风,只使引风机电耗增大。
10. 处理事故的基本原则是什么?
不同事故有不同的处理程序与具体方法,但无论处理何种事故,应共同遵循的基本原则是:
(1)首先要消除事故的根源,以限制事故的继续发展,并解除对人身和设备的威胁。
(2)应沉着冷静,正确判断,迅速果断地进行处理。
(3)在保证人身和设备安全的前提下,可设法维持机组一定时间的运行,以便将负荷转移后再停止运行,尽可能不间断对用户的供电。
(4)设法保护厂用电源,防止事故扩大。
11. 锅炉在哪些情况下需要紧急停炉?
紧急停炉系指立即停止向锅炉内供应燃料与空气,迅速停止其运行。运行过程中,凡遇下列情况之一者,均应采取紧急措施,停止锅炉运行:
(1)水位低于水位计可见水位或高于允许的最高水位时,即锅炉发生严重缺水或严重满水时。
(2)主给水管、主蒸汽管、再热蒸汽管爆破时。
(3)过热器管爆破,或水冷壁管爆破不能维持汽包水位时。
(4)炉膛内或烟道内发生爆燃,使设备遭到严重损坏时,以及炉膛灭火时。
(5)锅炉尾部烟道发生二次燃烧,使排烟温度突然不正常地升高时。
(6)全部引、送风机或回转式空气预热器停止运行时。
(7)安全阀动作后不回座,蒸汽压力下降,蒸汽温度变化达到汽轮机所不允许的程度时。
(8)蒸汽压力超出安全阀动作压力,而安全阀不动作,同时,对空排汽门和高低旁路无法打开时。
(9)所有水位计损坏及所有水位计失去指示时。
(10)发生其他不可抗拒的危及人身、设备安全的事故时。
12. 处理锅炉灭火的要点是什么?为何不允许用“爆燃法”使其复燃?
锅炉发生灭火时,处理的要点是迅速切断燃料供应,即停止全部给粉机,停止制粉系统,关闭全部油枪;减小吸、送风量,控制炉膛负压;通风5min,以抽出炉内积存的燃料。查明灭火原因并消除后,才允许重新点火恢复运行。严禁用“爆燃法”企图使其恢复燃烧。所谓“爆燃法”,俗称“打干枪”,锅炉灭火后,炉内温度还很高,这时关小风门,继续供应燃料,有可能因爆燃而恢复燃烧。但这种方法是严格禁止的,因为爆燃是大量燃料在瞬时突然燃烧,产生大量烟气,使炉内烟气压力突然升高,造成炉膛爆炸(俗称“打炮”),这样会严重损坏设备,甚至发生人身伤亡。所以,相关规程规定:在炉膛灭火时,应立即切断燃料供应,严禁采用“爆燃法”使其着火。
13. 炉膛爆炸的基本原因是什么?
炉膛爆炸是由炉膛内积存的可燃混合物瞬间同时爆燃,引起炉内烟气压力突然升高造成炉膛结构向外爆破的现象。造成爆炸的基本要素是:燃料和助燃空气的积存,使燃料和空气的混合物达到爆燃的浓度;有足够的点火能源使其突然着火燃烧所产生的压力超过炉膛的结构强度。对于具体锅炉来说,可能有如下原因:
(1)锅炉启动或停止时,对一次风管或炉膛内所存的可燃物未能进行必要清扫。
(2)启动、停炉过程以及低负荷运行过程中,由于燃烧不完全,使炉内可能积存相当数量的可燃物。
(3)煤粉仓粉位过低或给粉机工作异常,燃料供应时断时续,造成灭火而引起爆炸。
(4)锅炉灭火发现不及时,未能立即切断燃料供应及进行正确的处理。
(5)锅炉没有安装可靠的灭火保护装置和必要的防爆装置,以及炉膛结构不符合防爆要求。
14. 引起烟道再燃烧的原因是什么?
烟气中的可燃物离开炉膛后,在对流烟道内重新燃烧的现象,称烟道再燃烧,也称烟道复燃或二次燃烧。发生烟道再燃烧的基本条件是:烟道内积存有一定量的可燃物,具备了必要的着火燃烧条件,如温度、氧气等。发生烟道再燃烧的具体原因主要有以下几点:
(1)燃烧工况失调。如煤粉过粗,给粉机下粉不均匀,风粉混合不良;燃油雾化质量不好,配风不当等,都会造成燃烧不完全,使可燃物积存于烟道内。
(2)锅炉在低负荷下运行时间过长。负荷低、炉温低、燃烧不完全,加以烟气流速低,使含有可燃物的飞灰易于在对流烟道内积存。
(3)锅炉启动、停止频繁。锅炉在启动和停止过程中,炉温低,燃料燃烧不完全,容易有可燃物积存在烟道内,加上在启动与停炉过程中,烟气中有较多的剩余氧气,为发生烟道再燃烧创造了有利条件。
(4)吹灰不及时。及时吹灰可将沉积于烟道内的可燃物带走,减少烟道再燃烧的机会。
(5)停炉后各处挡板关闭不严。当挡板关闭不严时,使空气漏入,为烟道再燃烧提供了氧气。
15. 试述煤粉管堵塞、烧红,喷口结焦、爆燃的原因。
煤粉管堵塞、烧红,喷口结焦、爆燃等现象,都与一次风在炉内着火距离喷口太近甚至在一次风管内就着火有关。发生上述现象的具体原因主要有以下几点:
(1)煤质变化。煤的挥发分增大时,煤粉着火点提前,如果煤的焦结性强,煤粉在燃烧器出口处烧结,使燃烧器出口局部堵塞,引起一次风管内部分煤粉积聚着火。
(2)炉内火焰中心偏。火焰中心偏斜,使炉内某一侧温度偏高,从而加剧该处一次风管内煤粉着火的可能性。
(3)一次风速太低,使部分煤粉在一次风管内沉积下来,受热后着火。
(4)当一次风管内着火,管子被烧红,具备了发生爆燃的热源时,如继续送粉就有可能发生爆燃。
(5)燃烧器投入前或停用后,未用空气吹扫一次风管,使一次风管内积粉着火。
16. 磨煤机进口烧红时,为什么需要先开灭火蒸汽门和关闭再循环风门,然后才停排粉机?
当磨煤机进口因煤着火而烧红时,如果处理不当,很有可能发生煤粉爆炸,因为此时已具备发生爆燃的热源,若再有风量扰动,并通过再循环风送入细粉,煤粉就有可能在磨煤机进口处发生爆炸,故在处理磨煤机进口烧红时,应特别注意按一定程序操作。
当发现磨煤机进口烧红时,应先开灭火蒸汽门,目的是扑灭红火,湿润煤粒,使系统内充满惰性气体——水蒸气,以减小发生爆炸的可能性;同时关闭再循环风门,目的是不使细粉送入已经烧红的磨煤机入口,并避免引起风量的扰动;最后才停排粉机及关闭其他风门。如果先停排粉机及关闭其他风门,会因突然停止排粉机及关闭风门使制粉系统发生较大的风量扰动,煤粉浓度发生变化,而容易引起磨煤机入口处的煤粉爆炸。
17. 滑动轴承常见故障有哪些?引起轴瓦故障的主要原因是什么?
滑动轴承常见的故障主要有:轴瓦钨金磨损脱落、局部熔化(烧瓦),钨金脱胎、裂纹等。发生故障时的主要象征是轴瓦及润滑油温度升高、振动加剧等。引起轴瓦故障的综合原因主要有:
(1)润滑油系统、冷却水系统流动不畅甚至堵塞,润滑油质量变差。
(2)轴瓦钨金质量不良或浇铸工艺不佳,使轴瓦钨金易于出现裂纹或脱胎。
(3)轴颈与轴瓦之间落入杂物,引起瓦面损坏。
(4)设备安装检修质量不良,如轴承间隙调整不当、联轴器中心找得不精确、转子存在不平衡等。
18. 滚动轴承常见故障有哪些?主要原因是什么?
滚动轴承常见故障主要有:滚动体脱皮剥落、磨损、过热变色、锈蚀、裂纹或破碎等。出现故障时的主要象征是轴承温度升高、润滑油温度升高、振动加剧、噪声增大。
滚动轴承发生故障的主要原因有:
(1)安装质量不良,轴中心偏斜,造成滚道局部受力。
(2)轴承内套、轴颈不圆,装配后使轴承内外套变形,运行中引起滚动体、滚道的磨损与疲劳破坏。
(3)轴承内套与轴颈的配合紧力过大,装配时受力过大,造成内、外套裂纹或破裂。
(4)润滑油流动不畅、油质不良或落入杂物。
(5)安装检修质量不良,使振动加剧,引起轴承温度升高或损坏。
(6)维护不当,没有定期检查、清洗、加油、换油,使轴承发生锈蚀、磨损等。
19. 锅炉整体水压试验的目的是什么?水压试验分哪两种?
锅炉安装或检修完毕后,均需进行整体水压试验,其目的是检查锅炉承压元件的强度和严密性。
水压试验可分为严密性试验与强度试验;按试验压力可分为工作压力水压试验和超工作压力水压试验(简称超压水压试验)两种。
(1)工作压力水压试验。试验压力为锅炉的工作压力。锅炉检修后,一般需做工作压力水压试验。汽包炉水压试验以汽包就地压力表指示为准;直流锅炉以过热器出口压力表指示为准。压力表精度在1.5级以上,且具有两只以上不同取样源的压力表投入,以便进行核对。
(2)超压水压试验。试验压力高于锅炉工作压力。汽包锅炉试验压力为汽包工作压力的1.25倍。直流锅炉试验限力为过热器出口联箱工作压力的1.25倍,且不小于省煤器进口联箱工作压力的1.1倍。再热器是单独进行水压试验的,试验压力是再热器进口联箱工作压力的1.5倍。
20. 在哪些情况下锅炉需做超压水压试验?
以下情况下需做超压水压试验:
(1)新安装的锅炉和经过拆迁安装的锅炉。
(2)停用1年以上的锅炉恢复使用前。
(3)运行中的锅炉每4~6年结合大修定期进行一次。
(4)水冷壁管和排管拆换总数达50%以上时。
(5)过热器或省煤器全部拆换时。
(6)汽包、联箱经过更换,或其他特殊情况。
21. 锅炉水压试验时对水温有何要求?
为了安全和便于检查,锅炉水压试验时对水温有如下要求:
(1)水温不宜过高,一般不应超过800℃,以防止引起汽化或出现过大的温差应力,或因温度高的热膨胀,而使某些不严密的缺陷不易发现。
(2)水温应保持高于周围环境露点温度若干摄氏度,以防止承压元件表面结露,使检查工作难以分辨是露珠或是因不严密渗水所形成的水珠。
(3)合金钢承压元件水压试验时的水温,应高于所用钢种的低温脆性转变温度,以防止在试验过程中承压元件因冷脆而出现裂纹。
22. 锅炉水压试验合格的标准是什么?
水压试验符合下列情况,即认为合格:
(1)在试验压力下保持5min的时间内,压力下降不超过规定值。
(2)在承压元件金属壁和焊缝上,没有水珠或水雾。
(3)铆缝和胀口处,在降到工作压力后不漏水珠。
(4)水压试验后,承压元件没有发现残余变形。
23. 锅炉水压试验时应注意些什么?
为保证水压试验能安全、顺利地进行,应注意如下一些主要问题:
(1)水压试验的升压过程中,应停止锅炉本体内、外的一切检修工作,升压前必须检查炉内是否还有人,经检查确认无误后方可升压。
(2)水压试验时的升压、降压速度,一般不应超过0.3MPa/min;由工作压力升至试验压力(即超压水压试验)的速度为0.1MPa/min。
(3)在水压试验过程中,发现承压元件有渗漏现象,而且水压还在继续上升时,检查人员不应靠近渗漏地点。待停止升压后,观察渗漏没有扩展,方可进行仔细检查。
(4)进行超压水压试验时,在保持试验压力的5min时间内,不允许进行任何检查工作。待压力降至工作压力后,方可进行全面的检查。
(5)做超压水压试验时,应将水位计、安全门解列。
24. 锅炉风压试验的目的是什么?风压试验有哪两种方法?
锅炉风压试验也称漏风试验。风压试验的目的是在冷态检查炉膛、制粉系统、冷热风系统、烟气系统的严密性,找出漏风部位予以消除。风压试验有正压法与负压法两种:
(1)正压法。将试验系统维持在正压并检查其是否漏风。方法是将引风机入口挡板和各炉门全部关闭,启动送风机,维持系统正压在50~100Pa,在送风机入口处撒入白粉或施放烟雾,如果有不严密处,白粉或烟雾就会由此逸出,并留下痕迹。一般用正压法检查空气预热器及冷热风道的严密性。
(2)负压法。将试验系统维持负压,检查其是否漏风。方法是将送风机入口挡板及其他有关门孔、挡板关闭,启动引风机,使系统维持负压100~150Pa,然后用烛光或点着的香烟靠近有可能漏风的各缝隙处,如果不严密,则烛光或烟气会被负压吸向该处,漏风严重的部位,会听到响声。一般用负压法检查炉膛及烟道的严密性。
25. 锅炉检修后,炉膛冷态试验的目的是什么?
锅炉大修之后,在投入运行之前,一般要做冷炉空气动力场试验。所谓冷炉空气动力场试验,就是在冷态下试验炉内气流的流动状况。即通过冷态模化试验,直接观察炉内气流的分布、扩散、扰动、混合等情况,从而可帮助分析、发现一些问题。如对旋流燃烧器,可观测射流扩散角、回流区的大小和回流速度;射流旋转情况及出口气流的均匀性;调节挡板的调节特性;射流是否会出现“飞边”现象等。对于四角布置的直流燃烧器,可观测射流的射程及沿轴向气流速度的衰减情况;切圆大小和位置;一、二次风混合特性;射流偏斜情况以及是否会出现“贴壁”现象;燃烧器倾角变化对射流混合距离及相对偏离程度的影响等。通过冷炉空气动力场试验还可观察炉内气流的充满程度。
炉内冷态空气动力场试验的观察方法有飘带法、纸屑法、火花法和测量法等。这些方法就是分别应用布条、纸屑和自身能发光的固体微粒及测量仪器等,显示气流方向、微风区、回流区、涡流区的踪迹。将上述方法综合利用,可直接观察射流的运动轨迹、气流形式和射程,同时利用测速管测量炉内各部位气流的速度。