汽包锅炉的运行特性课件

第十三章第十三章 锅炉机组的运行调节锅炉机组的运行调节 第一节 锅炉运行调整的任务 锅锅炉炉运运行行调调整整的的任任务务就就是是要要根根据据用用户户（汽汽轮轮机机）的的要要求求，保保质质（压压力力、温温度度和和 蒸蒸汽汽品品质质）、保保量量（蒸蒸发发量量）并并适适时时地地供供给给汽汽轮轮机机所所需需要要的的过过热热蒸蒸汽汽，同同时时锅锅炉炉机机组组本本身身还还必必须须做做到到安安全全与与经经济。济。锅炉进行监视和调整的主要内容有：使锅炉的蒸发量适应外界负荷的需要 均衡给水并维持汽包的正常水位 保持锅炉过热蒸汽压力和温度在规定 的范围内 保持锅水和蒸汽品质合格 汽包锅炉的静态特性汽包锅炉的静态特性 锅炉工况是指锅炉运行工作状况。锅炉工况可以通过一系列的工况参数来反映。一定的运行工况，对应着确定的工质参数。稳定工况 最佳运行工 况第二节 汽包锅炉的变工况特性静态特性 动态过程或过渡过程动态过程或过渡过程 动态特性 每个因素的改变都会对锅炉工况产生一定的影响，几个因素同时改变时，各种影响相互交错很难分辨各因素的影响情况。我们认为，几个因素同时改变时给锅炉工作所带来的总影响就是每一个因素单独改变时的影响总和。一、锅炉负荷的变动 在较低负荷在较低负荷下，锅炉效率随下，锅炉效率随负荷增加而提高；负荷增加而提高；达到某一负荷时，达到某一负荷时，锅炉效率为极大锅炉效率为极大值，该负荷就是值，该负荷就是经济负荷。超过经济负荷。超过经济负荷以后经济负荷以后锅炉效率则随负锅炉效率则随负荷升高而降低。荷升高而降低。1.对锅炉效率的影响 在经济负荷以下时,随负荷增加，q3+q4+q5热损失的减小值大于q2的增加，故锅炉效率提高。当锅炉负荷增加到经济负荷时，q3+q4+q5热损失达到极小值，锅炉效率为最高。锅炉的经济负荷通常为额定负荷的80左右。超过经济负荷以后，则因过分缩短了可燃质在炉内停留的时间，q3+q4+q5热损失要么减小值小于q2的增加值，要么反而增大，而q2总是增加的，故此时锅炉效率是降低的。2对燃料消耗量的影响 如果不考虑锅炉排污、自用饱和蒸汽和中间再热等情况，根据热平衡关系，锅炉的燃料消耗量为 如果 、Qr和 都不变，则 燃料消耗量随负荷成正比例的增加，即 3.3.炉膛出口烟温的影响炉膛出口烟温的影响 当锅炉负荷增加当锅炉负荷增加时时，炉膛出口的烟气温度炉膛出口的烟气温度以及锅炉的排烟温度以及锅炉的排烟温度都将升高。都将升高。4对锅炉辐射传热的影响 炉内传热量随负荷增减而增减，但对应炉内传热量随负荷增减而增减，但对应于单位负荷的辐射换热量随负荷增加而减少、于单位负荷的辐射换热量随负荷增加而减少、由此，高负荷下，纯辐射过热器出口蒸汽温由此，高负荷下，纯辐射过热器出口蒸汽温度下降，水冷壁燃料单位蒸发量度下降，水冷壁燃料单位蒸发量D DB B下降。下降。单位燃料的辐射放热为：单位燃料的辐射放热为：5.对对流传热的影响 相对辐射吸热量随负荷增加而相对减少。那么，对流吸热量必随负荷增加而相对增加，即 而且 ，即总对流吸热量的增加比大于负荷的增加比。燃料增加前后，对流受热面中单位燃料的烟气放热为：所以对流受热面出口烟温的“恢复特性”6 6 对汽温的影响对汽温的影响 当锅炉负荷增加当锅炉负荷增加时时，对流过热器的出口蒸汽温度，对流过热器的出口蒸汽温度，省煤器出口的水温和空气预热器出口的空气温度以省煤器出口的水温和空气预热器出口的空气温度以及锅炉的排烟温度都将升高。及锅炉的排烟温度都将升高。二、给水温度变动 如果保持燃料消耗量B不变，锅炉的蒸发量D将要减少；如欲维持锅炉的负荷，则燃料消耗量B必须增加。给水温度降低，使省煤器的传热温给水温度降低，使省煤器的传热温差加大，烟气流速的增加又使传热系数提差加大，烟气流速的增加又使传热系数提高，二者均使省煤器的对流吸热量增多，高，二者均使省煤器的对流吸热量增多，排烟温度降低，排烟损失排烟温度降低，排烟损失q2减少。但是，减少。但是，q2的减少抵消不了在相同负荷、正常给水的减少抵消不了在相同负荷、正常给水温度情况下燃料消耗量增加的损失和凝汽温度情况下燃料消耗量增加的损失和凝汽热损失（高压加热器故障停用后，排入凝热损失（高压加热器故障停用后，排入凝汽器的蒸汽量将增多）。所以，对整个电汽器的蒸汽量将增多）。所以，对整个电厂而言，经济性仍然是下降的。厂而言，经济性仍然是下降的。三、过量空气系数 的变动 1 1送送风风量量改改变变而而漏漏风风量量不不 变变 在其他条件不变时，在其他条件不变时，增大炉膛出口过量空气增大炉膛出口过量空气系数系数，炉膛内的理论燃炉膛内的理论燃烧温度要下降，锅炉的烧温度要下降，锅炉的排烟温度要升高，而炉排烟温度要升高，而炉膛的出口烟温改变较小。膛的出口烟温改变较小。最佳过量空气系数 过量空气系数 增加时，炉膛平均温度降低，故炉内辐射传热减少，辐射式过热器和再热器出口汽温降低；而对流受热面因烟速提高，传热系数增大，所以传热量增大，对流过热器和再热器的出口汽温提 高。2、送风不变而漏风量改变 漏风点在炉膛下部，燃烧温度降低，炉内传热减少更多，如果漏风过大，可能危及燃料的着火和稳定燃烧，并降低炉膛的出口温度；漏风点在炉膛上部，则对炉内辐射传热和燃料着火与燃烧影响较小，但对炉膛出口烟温降低作用较大。对流烟道的漏风将降低当地及以后烟道的烟温和减小温压，因而受热面吸热减少，锅炉效率降低。漏风点离炉膛出口越近，漏风对传热减少和锅炉效率降低也越严重。总体说来，漏风对锅炉受热面壁温的影响均较小。四、燃料性质的变动1 1燃料灰分的变动燃料灰分的变动 燃燃料料灰灰分分增增大大时时，可可燃燃物物含含量量就就相相对对减减少少。如如果果保保持持燃燃料料消消耗耗量量不不变变，由由于于燃燃料料发发热热值值降降低低，炉炉内内总总放放热热量量随随之之减减少少因因而而锅锅炉炉蒸蒸发发量量减减少少。同同时时，炉炉膛膛出出口口的的烟烟气气温温度度也也下下降降，烟烟气气量量减减少少，因此对流吸热量显著减少。因此对流吸热量显著减少。如如果果保保持持蒸蒸发发量量不不变变，则则必必须须增增加加燃燃料料的的消消耗耗量量。增增加加燃燃料料耗耗量量以以后后，可可以以使使各各部部烟烟气气温温度度、烟烟气气总总体体积积和和流流速速、受受热热面面的的吸吸热热量量和和过过热热蒸蒸汽汽温温度度等都恢复到原来的设计值。等都恢复到原来的设计值。燃料灰分的增大，由于灰分会妨碍可燃质与空气的接触，所以q4损失可能增大，锅炉热效率会稍有降低。同时，灰分增大还会加剧对流受热面的磨损，并容易造成积灰甚至堵灰。如果新燃料中灰分的软化温度降低，在燃烧调整时，应注意控制炉膛出口烟气温度，防止炉膛出口附近的受热面结 渣。2 2、燃料水分的变动、燃料水分的变动 燃燃料料水水分分增增加加使使其其低低位位发发热热值值显显著著降降低低。水水分分增增加加，着着火火热热大大大大增增加加，炉炉内内理理论论燃燃烧烧温温度度显显著著降降低低，这这不不但但使使未未完完全全燃燃烧烧损损失失增增加加，而而且且对对燃燃料料在在炉炉内内的的着着火火、燃燃烧烧和和热热力力过过程程的的稳稳定定性性都都会会带带来来不不利利的的影响。影响。水分与炉内过量空气系数对烟温、传热和排烟损失等锅炉工作的影响在性质上相似。它的增加对炉内温度下降和排烟损失的增加影响要比过量空气增加时严重得多，由它引起炉内辐射传热量份额减少和对流传热量份额的增加的影响也要大得多。当燃料水分增加时，必须增加燃料耗量，这样锅炉的排烟温度和体积均增加，所以热损失增大，效率下降。另外，烟速增大，对流传热系数提高，吸热量增加，因此，对流特性的过热器、再热器、省煤器和空气预热器内的工质出口温度均要升高。在飞灰数量和性质不变时，对流受热面的飞灰磨损也要加剧。燃煤水分增加还可能使制粉带来麻烦，同时对受热面的腐蚀和堵灰也会带来不利影响。第二节 汽包锅炉的动态特性一、汽压动态特性 主蒸汽压力的高低主要决定于汽包压力和汽主蒸汽压力的高低主要决定于汽包压力和汽轮机调门的开度。轮机调门的开度。当输入热量大于输出热量时，蒸发设备内部当输入热量大于输出热量时，蒸发设备内部能量增大，汽压上升；反之则下降。能量增大，汽压上升；反之则下降。分子为单位时间内，蒸发区的热量不平衡量。锅炉燃烧率和汽轮机调门开度变化越大，热量收支不平衡程度越大，压力变化速度越大。分母为蒸发设备压力变动时的热惯性。蒸发设备热惯性越小，在相同热量收支下，汽压变动速度越大。汽轮机甩负荷时，压力变动最剧烈。必须开启旁路。低压热惯性大，因此，对于滑压运行的锅炉，低压运行时稳定汽压更容易。图 汽包压力阶跃相应曲线二、水位动态特性 引起水位变化的根本原因是蒸发区内物质平衡的破坏或者工质状态发生了改变。三、汽温动态特性三、汽温动态特性 影响汽温的因素很多，但并非是一扰动汽温就影响汽温的因素很多，但并非是一扰动汽温就立即变化，而是有一定的时滞；同时汽温的变化也立即变化，而是有一定的时滞；同时汽温的变化也不是阶跃的，而是从慢到快，又从快到慢，经过一不是阶跃的，而是从慢到快，又从快到慢，经过一定的时间，最后稳定在一个新的水平。定的时间，最后稳定在一个新的水平。飞升曲线飞升曲线 时间常数时间常数出口汽温变化的快慢与过热器系统中的储热量有关。过热汽温变化的时滞还同扰动方式有关（烟气侧和蒸汽流量扰动快；进口蒸汽焓或减温水量慢）。四、动态过程历史曲线The End