电站锅炉安全及优化运行技术11718.docx
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1、大型电站站锅炉安安全及优优化运行行技术一、启动动和停炉炉1启动的的分类根根据启动动前锅炉炉的状态态分为冷冷态启动动和热态态启动。冷冷态启动动时锅炉炉内没有有压力,温温度与环环境相近近。在热热态启动动时,锅锅炉内还还具有一一定的温温度和压压力,根根据温度度的高低低,分为为温态、热热态和极极热态启启动。2无火启启动是指指用外来来蒸汽加加热锅炉炉,在不不点火的的情况下下,使锅锅炉内的的工质升升温升压压。外来来蒸汽的的压力为为0.881.33MPaa,一般般从水冷冷壁的下下联箱进进入锅炉炉内。经经过34小时无无火启动动,就可可使锅炉炉压力升升至0.5 0.7MPPa,并并在锅炉炉内产生生大量的的蒸汽。
2、无无火启动动有下列列优点锅炉受受热均匀匀,热应应力小由于用用蒸汽推推动水循循环,点点火后有有利于迅迅速建立立正常的的水循环环可以避避免点火火时过热热器和再再热器干干烧由于补补水量大大,可保保护省煤煤器点火时时炉膛内内已有较较高的温温度,有有利于点点火燃烧烧稳定可以同同时对炉炉水进行行除氧可以缩缩短点火火时间,节节约用油油可以使使锅炉有有较长时时间的热热备用状状态3启动过过程的优优化的原原则与限限制因素素在允许许的寿命命损耗率率下,以以启动过过程中的的热损失失最小为为目标,优优化启动动过程,尽尽量缩短短启动时时间。优优化的限限制性因因素 1)允允许的寿寿命损耗耗率,控控制循环环应力幅幅。2)锅炉
3、炉的初始始状态 3)汽汽轮机的的启动参参数 44)其他他限制因因素。4直流锅锅炉的启启动特点点采用直直流方式式,从省省煤器、蒸蒸发受热热面到过过热器连连成一串串,工质质一次通通过,内内部无循循环系统统,启动动过程需需维持一一定的给给水量(25-30%额定负荷)和压力,出口需设置启动旁路系统,回收工质。锅炉压压力主要要靠水泵泵维持,启启动过程程实际上上是一个个升温过过程。启动速速度快由由于没有有厚壁汽汽包,可可以大大大提高启启动速度度,一般般45分钟钟即能达达到额定定参数。启动时时要保持持一定的的压力,防防止水动动力恶化化。给水量量过小时时,上升升管屏中中会出现现停滞和和倒流。点火前前需对受受热
4、面进进行冲洗洗。启动中中有汽水水膨胀现现象,压压力急剧剧增加,出出口流量量会大于于进水量量。5直流锅锅炉的滑滑参数启启动直流锅炉炉的点火火启动时时间一般般远小于于汽轮机机的暖机机启动时时间,采采用滑参参数启动动可以很很好地协协调两者者的启动动过程,缩缩短机组组的启动动时间,减减少启动动损失。所所谓滑参参数启动动,就是是启动的的蒸汽参参数是滑滑动的,开开始时较较低,然然后逐步步增大。6汽包壁壁温差壁壁温差是是启停时时必须控控制的安安全指标标之一,不不同阶段段会出现现不同的的温差上水阶阶段,水水进入汽汽包首先先与下部部接触,导导致下部部内壁温温度高,外外壁和汽汽包上部部壁温低低,进水水温度越越高,
5、进进水速度度越快,温温差就越越大。升压初初期,汽汽包上部部与蒸汽汽接触,下下部与水水接触,上上部是凝凝结换热热,换热热强度大大于下部部,造成成上部壁壁温高于于下部。停炉后后,工质质温度会会降低,对对内壁进进行冷却却,而外外壁有保保温,温温度高于于内壁。汽汽包上部部的冷却却条件不不如下部部,导致致上部壁壁温高于于下部。汽包长长度方向向会由于于各循环环回路的的差异存存在温差差,但影影响不大大,通常常不予考考虑。实际运运行表明明,一般般内外壁壁温差在在20左左右,上上下温差差在300 左左右,轴轴向100 左左右.要求不不超过550 .7 440o C的温温差约有有40MMPa的的压力。第2章四四角
6、切向向燃烧锅锅炉的优优化和燃燃烧调整整1四角切切圆燃烧烧(直流流燃烧)的的特征四角射射流相交交于切圆圆,相互互点燃,保保证了煤煤粉的稳稳定着火火燃烧,整整个炉膛膛像一个个大型的的旋流燃燃烧器。湍动强强烈,质质量、热热量、动动量交换换强烈,有有利于燃燃尽。炉内火火焰充满满度好,热热负荷均均匀。每组燃燃烧器均均由一、二二、三次次风组成成,负荷荷变化时时调节灵灵活,煤煤种适应应性强。炉膛结结构简单单,便于于大容量量锅炉的的布置。可以采采用摆动动式燃烧烧器,方方便调节节过热汽汽温便于实实现分段段燃烧,抑抑制NOOx的产产生。2实际切切圆大小小对炉内内工况的的影响切圆增大大时火焰焰中心接接近于一一次风喷
7、喷口,有有利于着着火稳定定,旋转转动量大大,扰动动强烈,有有利于燃燃尽,炉炉膛充满满度好,利利用率高高,水冷冷壁的传传热得以以强化。不利的因因素在于于:容易易导致一一次风冲冲墙,造造成结渣渣,容易易使喷口口过热变变形和烧烧坏,炉炉膛出口口残余扭扭转较大大,引起起过热器器和再热热器出现现热偏差差。3加稳燃燃钝体的的影响钝体就是是一块三三角体,加加在一次次风口上上,它的的作用是是形成一一个回流流区,将将高温烟烟气回流流到一次次风口改改善着火火和燃烧烧。实际际运行表表明,当当钝体扩扩展角为为50oo65oo时,回回流区的的相对长长度l/b=224.00,相对对宽度bb1/bb=1.84.88.可以以
8、显著改改善着火火。安装装钝体后后会增大大射流的的扩展角角,使实实际切圆圆直径增增大200%-25%,所以以加钝体体后应将将假想切切圆直径径缩小至至0.550.88倍。否否则切圆圆过大,会会引起结结渣。钝钝体在一一次风口口外,温温度高冷冷却条件件差,容容易烧坏坏和脱落落。为了了改善这这种状况况,可以以将钝体体缩入风风管内,形形成稳燃燃腔。稳燃腔腔可以消消除上下下两端的的卷吸,增增大回流流区的尺尺寸和回回流量。4周界风风的影响响紧贴一一次风布布置一周周二次风风,厚度度一般为为1525mmm,风风速45560mm/s,占二次次风量的的10%左右。其其作用可可以冷却却和保护护一次风风口,增增加射流流的
9、刚度度,减慢慢射流中中心速度度的衰减减。周界界风可以以作为一一种辅助助调节手手段适应应负荷的的变化,改改变煤粉粉的着火火距离,当当燃用高高挥发份份煤时,周周界风可可以起到到补充氧氧气,强强化后期期着火的的作用。但但燃用劣劣质煤时时,周界界风会延延缓煤粉粉的加热热,也会会与煤粉粉混合,稀稀释煤粉粉浓度,对对着火不不利,故故一般用用于烟煤煤型燃烧烧器。夹心风是是指在一一次风口口中间,竖竖直地插插入一股股高速二二次风。夹夹心风可可以提高高一次风风的刚度度,减慢慢射流的的衰减速速度。通通过合理理放置夹夹心风在在一次风风口中的的位置可可以显著著改善向向火侧的的着火特特性。夹夹心风可可以及时时补充氧氧气,
10、强强化后期期着火,提提高炉膛膛温度,提提高燃尽尽程度。5四角配配风不均均匀的影影响四角角切圆燃燃烧的优优势完全全取决于于四角燃燃烧器的的良好配配合,当当四角出出现配风风不均匀匀时就会会恶化炉炉内空气气动力工工况,出出现结渣渣和水冷冷壁爆管管。6反切:二次风风与一次次风成一一定的角角度,从从相反的的方向喷喷入炉膛膛。二次次风的动动量大,将将一次风风裹在炉炉膛中心心,形成成风包粉粉,有效效减低了了一次风风冲刷水水冷壁现现象,也也对防止止结渣有有利。一一、二次次风反切切,可以以控制燃燃烧初期期的供氧氧量,降降低NOOx的生生成量。二二次风反反切有利利于削弱弱烟气的的旋转强强度,减减少热偏偏差。7二次
11、风风反切时时的炉内内温度分分布二次次风反切切后会改改变炉内内的温度度状况,具具体情况况是,炉炉内烟温温略有降降低些,由由15000降降至14400 ,炉炉内最高高温度的的区域由由炉膛中中央向水水冷壁有有所移动动,燃烧烧器附近近的温度度有所提提高,但但水冷壁壁区域的的温度有有所降低低。这与与空气动动力场的的变化是是一致的的。对于于炉膛出出口的温温度分布布也有所所改善,最最大温度度偏差可可以降低低30左左右。8一次风风反切就就是一次次风按照照反切圆圆的方向向送入炉炉膛,而而二次风风沿与假假想切圆圆一致的的方向射射入炉膛膛。这种种燃烧方方式是美美国CEE公司发发明的。与与二次风风反切时时相似,通通过
12、一次次风的反反切也可可以改善善炉内空空气动力力和温度度场,改改善着火火,稳定定燃烧,防防止结渣渣,降低低NOxx。一次风风反切射射入炉膛膛时,逆逆顶上游游吹来的的气流,使使一次风风射流在在AB段形形成减速速过程,煤煤粉颗粒粒不断减减速直至至不动,在在此过程程中颗粒粒不断升升温,着着火,燃燃烧,增增强了该该段的高高温环境境有利于于煤粉的的煤粉的的稳定着着火燃烧烧。当煤煤粉着火火稳定后后转向主主旋气流流BC方向向,与二二次风混混合及时时造成补补氧条件件能更充充分地进进行着火火与燃尽尽,从而而达到稳稳燃的目目的。根根据NOOx的生生成机理理,降低低燃烧初初期的氧氧浓度,是是控制NNOx的的重要手手段
13、,一一次风的的反切可可以有效效地减少少燃烧初初期的供供氧量,同同时反切切后也形形成了风风包粉的的局面,也也起到分分级燃烧烧的作用用,达到到了控制制NOxx生成目目的。一一次风反反切需要要严格控控制风速速,风率率及反切切角度,否否则效果果会变差差。8三次风风反切的的影响布布置在燃燃烧器组组的最上上层,含含有约115%-200%的入入炉煤粉粉量,风风速高,温温度低,其其旋转方方式对炉炉膛上部部的气体体动力场场有直接接的影响响,是通通过燃烧烧器调节节炉膛旋旋流的最最后一道道手段。如如果采用用与一、二二凤相同的的旋转方方向,就就会增大大炉膛出出口的残残余扭转转,增大大水平烟烟道的速速度和温温度分布布偏
14、差,严严重时引引起过热热器和再再热器频频繁爆管管。实践践证明采采用适当当的三次次风反切切角度,可可以显著著改善炉炉膛出口口的速度度和温度度分布,避避免过热热器和再再热器爆爆管。三三次风反反切时,不不会对下下层燃烧烧器的实实际切圆圆产生影影响,但但会使本本层的实实际切圆圆变小。9摆动对对气体动动力场的的影响下下摆时会会使切圆圆直径增增大,而而上摆时时影响不不大,主主要原因因是下摆摆时下部部烟气进进入冷灰灰斗,使使切圆增增大,反反过来又又影响了了上层切切圆,切切圆增大大的同时时,近壁壁区的气气流速度度也就增增大了。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
15、下部的冷灰斗的影响。对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劣质质烟煤的的燃烧一次风风集中布布置可以以增加煤煤粉浓度度,燃烧烧中心集集中,容容易形成成高温区区,降低低了过量量空气系系数,减减少了煤煤粉气流流的加热热量,容容易快速速着火。但但也要注注意及时时补氧问问题,夹夹心风是是解决方方法之一一。控制一一次风量量适当控控制一次次风率,可可以减少少煤粉气气流的热热容量,有有利于升升温。一一般取220-330%,挥挥发分愈愈低,一一次风率率也愈低低。一次风风速的控控制过高高时易造造成着火火推迟,燃燃尽受影影响,过过低时,会会在煤粉粉输送管管道内产产生分层
16、层和分布布不均,也也会使着着火点距距喷口过过近。应应控制在在2428mm/s. 一、二二次风速速的比例例控制根根据经验验统计,挥挥发分降降低时,二二次风速速与一次次风速的的比例应应提高,一一般大于于1.442.00。三次风风的控制制燃用劣劣质煤时时,三次次风量会会增大,对对正常燃燃烧的影影响也更更大。应应采取措措施降低低三次风风量,这这可以通通过改进进制粉系系统的密密封性,减减少漏风风,提高高干燥煤煤粉的热热风温度度,及设设立三次次风再循循环等方方式解决决。增加煤煤粉细度度,随挥挥发分的的降低,应应提高煤煤粉的细细度。适当的的卫燃带带布置一一定数量量的卫燃燃带可以以提高着着火区的的温度,改改善
17、着火火与稳定定燃烧。但但要慎用用,注意意结渣问问题。11无烟烟煤的燃燃烧着火火和燃尽尽困难,应应采取各各种措施施改善燃燃烧一次风风量和一一次风速速适当降降低一次次风量和和一次风风速,一一次风率率为20022%,一次次风速选选2024mm/s。提高煤煤粉细度度和热风风温度 R990应小小于100%,甚甚至46%。热热风温度度38004300。设置卫卫燃带卫卫燃带能能改善燃燃烧,但但也容易易导致结结渣,较较成功的的经验是是将卫燃燃带分割割成许多多小块,避避免结大大块的渣渣。12褐煤煤的燃烧烧褐煤可可燃基挥挥发分高高,水分分高,灰灰熔点低低,易结结渣。可可以采用用下列措措施改进进燃烧一、二二次风间间
18、隔布置置,并增增大一、二二次风的的间隔距距离,燃燃烧器分分组布置置,拉开开组间距距离,控控制燃烧烧区温度度不宜过过高。一次风风量和一一次风速速,一次风风率控制制在2040%,一次次风速11220mm/s,随随水分增增大而减减低。制粉系系统和干干燥介质质,可采采用风扇扇磨直吹吹系统,引引用炉烟烟作为干干燥剂的的一部分分,既提提高了干干燥剂的的温度又又降低了了氧气的的浓度,改改善了制制粉系统统的安全全性。采用煤煤粉浓缩缩燃烧器器在喷口口前加浓浓缩器(分分离器),将将一部分分含水大大的风分分到三次次风中。采用十十字风,用用十字风风增强一一次风的的刚度和和动量,使使一次风风不易偏偏斜。第三章旋旋流和W
19、W型火焰焰的优化化燃烧1旋流燃燃烧器的的特点与与直流相相比旋流流燃烧器器具有下下列特点点炉膛出出口残余余扭转小小,热偏偏差小。燃烧器器均匀布布置于炉炉内,热热负荷均均匀,对对防止结结渣有利利。各燃烧烧器单独独组织燃燃烧,相相互影响响较小。对炉膛膛的形状状不敏感感,不一一定要求求接近正正方形,有有利于下下游对流流受热面面的布置置。随锅炉炉容量的的增加,单单只燃烧烧器的的的功率不不必成比比列地增增大,只只需增大大炉膛宽宽度和燃燃烧器数数量。2旋流强强度(单单通道的的)旋转转动量矩矩与轴向向动量的的比值3旋转射射流扩展展角通常常把轴向向速度为为本截面面轴向最最大速度度的100%的连连线定义义为外边边
20、界线。边边界线的的夹角定定义为旋旋转射流流扩展角角。扩展展角的大大小与旋旋流器的的结构和和旋流强强度有关关,随旋旋流强度度的增大大,扩展展角增大大,一般般在30010000.。过过大会会会造成飞飞边,燃燃烧不稳稳,过小小,回流流不充分分,对着着火不利利。4决定烟烟气回流流量的因因素有,煤粉气流着火温度,挥发分含量,一次风量和一次风温等。5旋流与与直流组组合时的的特性通过一、二二次风分分别灵活活采用不不同旋流流形式,可可以获得得不同的的燃烧特特性,达达到不同同的目的的。主要要组合形形式有:一次风风直流+二次风风为旋流流;一次风风直流+部分二二次风旋旋流+部分二二次风直直流;一次风风旋流+二次风风
21、直流;一次风风旋流+部分二二次风旋旋流+部分二二次风直直流;二风皆皆为旋流流,可以以同向旋旋转也可可以反向向旋转运行特性性一次风风直流+二次风风旋流一一次风不不旋转,以以直流的的形式射射入炉膛膛,主要要靠二次次风的旋旋转形成成回流区区来保证证着火和和燃烧的的稳定。需需要注意意一、二二风的质质量流量量配比,一一次风量量过大时时会造成成回流区区变小甚甚至消失失。与一一、二风风同为旋旋流相比比,可以以推迟一一、二风风的混合合,也可可以适当当控制回回流强度度。一次风风旋流+二次风风直流通通过控制制一次风风的旋流流强度,可可以有效效控制一一、二风风的混合合进程,旋旋流强度度增大时时,混合合会在很很短的距
22、距离内完完成。一次风风直流+内二次次风旋流流+外二次次风直流流是一种种双调风风旋流燃燃烧器。为为方便,定定义直流流二次风风量占总总二次风风量的比比例为直直流二次次风率。通通过调节节直流二二次风率率,可以以控制射射流的特特性。实实验表明明,随直直流二次次风率的的增加,气气流的扩扩展角会会明显减减小,可可以防止止射流飞飞边,同同时也增增强了射射流的刚刚度,使使轴向速速度衰减减减慢,射射程增大大。但也也会使回回流区变变小。6劣质烟烟煤的燃燃烧劣质质烟煤的的挥发分分比较高高,但水水分和灰灰分高,所所以发热热量低,着着火困难难,不易易稳定燃燃烧,容容易结渣渣。可以以采取以以下措施施增大二二次风扩扩口的扩
23、扩张角,也也适当增增加一次次风和中中心管的的扩口角角,以增增大烟气气的回流流量。适当降降低一次次风量和和风速。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。适当增增加中心心管的直直径,扩扩大回流流区直径径和回流流量。在旋流流燃烧器器出口加加装中心心扩锥(钝钝体)。增增强回流流。取消或或减少旋旋流燃烧烧器出口口的预混混段。7无烟煤煤的燃烧烧无烟煤煤的挥发发分低,着着火困难难和燃尽尽困难,也也可以燃燃烧劣质质烟煤的的措施,除除此而外外,还可可以采用用下列措措施采用热热风送粉粉,提高高热风温温度敷设适适当的卫卫燃带降低一一次风量量和风速速二次风风分成内内
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