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電站鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析

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摘       要：

北京京能熱電股份有限公司共有4臺(tái)哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-670/140-13型的超高壓、中間再熱、單汽包、自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐，單爐膛，負(fù)壓燃燒，燃燒器四角布置，配中速磨煤機(jī)，直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐。鍋爐的安全優(yōu)化運(yùn)行是提高機(jī)組利用率、安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的重要保障，因此，本文通過三章對鍋爐啟動(dòng)及正常運(yùn)行所遇到的問題進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：鍋爐 安全 經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行 分析

第一章 鍋爐的啟動(dòng)與安全監(jiān)護(hù)
               第一節(jié).啟動(dòng)曲線的優(yōu)化                       
    一、我公司一般均采用滑參數(shù)啟動(dòng)，滑參數(shù)啟動(dòng)不但可以縮短從鍋爐點(diǎn)火到發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的時(shí)間，節(jié)省這一過程中的能量消耗；還可以使整個(gè)機(jī)組的加熱過程從低參數(shù)開始，從而使熱膨脹均勻；還可使鍋爐水循環(huán)工況和過熱器冷卻條件改善，使低壓蒸汽較好地充滿汽輪機(jī)，從而使汽輪機(jī)各部分溫升均勻，熱應(yīng)力大大減少。
   1.在機(jī)組大小修后，一般都采用鍋爐無火啟動(dòng)，所謂鍋爐無火啟動(dòng)，即用外來蒸汽加熱鍋爐，在不點(diǎn)火的情況下，使鍋爐工質(zhì)升溫升壓。通常都采用下聯(lián)箱加熱的方式對鍋水進(jìn)行加熱。鍋爐點(diǎn)火前投入下聯(lián)箱加熱裝置，汽包溫升速度控制在0.5～1℃/min，無火啟動(dòng)的最初階段力求緩慢，防止汽水沖擊引起水冷壁振動(dòng)，隨著工質(zhì)溫度的升高，逐漸開大加熱管的進(jìn)汽門，經(jīng)過3～4小時(shí)，鍋爐汽壓可升到0.5～0.7Mpa ,此時(shí)，鍋爐已產(chǎn)生大量蒸汽，可進(jìn)行暖管。采用無火啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：
（1）啟動(dòng)過程中鍋爐受熱元件受熱均勻，熱應(yīng)力小.
（2）由于用蒸汽推動(dòng)鍋爐循環(huán)，點(diǎn)火后很快建立水循環(huán).
（3）由于點(diǎn)火前已產(chǎn)生大量蒸汽，可有效防止過熱器和再熱器超溫.
（4）可防止省煤器管超溫。
（5）因點(diǎn)火時(shí)爐膛已有較高的溫度，對點(diǎn)火初期的穩(wěn)定燃燒十分有利.
（6）由于縮短了點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)間，可節(jié)省廠用電和點(diǎn)火用油
（7）鍋爐可長時(shí)間內(nèi)處于熱備用狀態(tài)，汽壓低于0.5Mpa即可投入加熱裝置，進(jìn)行熱保養(yǎng).。
                  第二節(jié) 鍋爐汽包的安全監(jiān)護(hù)
一、汽包的安全監(jiān)護(hù)（由于汽包是鍋爐中壁最厚直徑最大的設(shè)備，本文重點(diǎn)論述）
汽包是鍋爐的重要組件，在使用中如果操作或管理不當(dāng)會(huì)使其上下壁、內(nèi)外壁產(chǎn)生過大的溫差和熱應(yīng)力。其機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的綜合應(yīng)力在局部區(qū)域的峰值可能接近或超過汽包材料的屈服強(qiáng)度，汽包壁容易形成裂紋，擴(kuò)展到一定程度時(shí)汽包將被破壞。
汽包承受的應(yīng)力主要有壓力引起的機(jī)械應(yīng)力和溫度變化引起的熱應(yīng)力，其中機(jī)械應(yīng)力與其工作壓力成正比，在設(shè)計(jì)中通過強(qiáng)度計(jì)算來確定汽包的壁厚、直徑和選材等，運(yùn)行中只要控制不超壓運(yùn)行，機(jī)械應(yīng)力的最大值是穩(wěn)定的。
1 汽包熱應(yīng)力分析
　　鍋爐在啟動(dòng)和停爐過程中，汽包壁內(nèi)的溫度場和傳熱條件不斷變化。當(dāng)溫度變化時(shí),汽包筒體存在著3種溫差：內(nèi)外壁溫差（沿壁厚方向存在溫度梯度）、上下壁溫差（圓周方向的溫度不均勻）、縱向溫差（長度方向的溫度不均勻）。因汽包可自由膨脹，故略去縱向溫差的影響。
（1） 上下壁溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力
　　汽包熱應(yīng)力計(jì)算文獻(xiàn)［1］表明，汽包上下壁溫差引起的熱應(yīng)力主要是軸向應(yīng)力，切向和徑向應(yīng)力與之相比約低一個(gè)數(shù)量級，故可忽略不計(jì)。汽包上部壁溫高，金屬膨脹量大 ；下部壁溫低，金屬膨脹量相對較小。這樣就造成上部金屬膨脹受到限制，上部產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，下部產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。熱應(yīng)力與溫差成正比，汽包上下壁溫差越大，產(chǎn)生的熱應(yīng)力越大。
（2） 內(nèi)外壁溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力
　　汽包內(nèi)外壁溫差的形成主要是在升溫過程，介質(zhì)不斷地對汽包內(nèi)壁加熱，內(nèi)壁溫升快，外壁溫升慢，造成內(nèi)外壁存在溫差，使內(nèi)壁產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，外壁產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。應(yīng)力計(jì)算文獻(xiàn)［1］指出，內(nèi)外壁溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力主要是軸向和切向熱應(yīng)力，而且軸向與切向熱應(yīng)力大小相當(dāng)，控制汽包內(nèi)外壁熱應(yīng)力的關(guān)鍵是控制升溫速度。
（3） 熱應(yīng)力的計(jì)算
　　汽包溫度場變化有3種情況：穩(wěn)定溫度場、勻速變化的準(zhǔn)穩(wěn)定溫度場和溫度快速變化的非穩(wěn)態(tài)溫度場。在穩(wěn)態(tài)工況下，汽包外壁的保溫層使汽包金屬外壁近乎處于絕熱條件下，此項(xiàng)熱應(yīng)力可不計(jì)。負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，開始時(shí)汽包內(nèi)外壁面金屬溫度的變化速度不同，經(jīng)幾分時(shí)間的過渡期，溫度變化速度恒定，內(nèi)外壁溫差大體不變化，形成一種準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)工況。過渡期內(nèi)任意一瞬態(tài)，內(nèi)外壁溫差均小于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫差。對于非穩(wěn)態(tài)溫度場，則可取一段時(shí)間的平均變化速度按準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場作簡化計(jì)算。
① 內(nèi)外壁熱應(yīng)力計(jì)算公式
　　在鍋爐啟停過程中，按準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場求解，汽包內(nèi)外壁溫差熱應(yīng)力可由下面式子求得 ：公式1-1
              
                            公式  1-1
式中　R1，R2———汽包筒體內(nèi)外半徑；
r———研究點(diǎn)的半徑，R1＜r≤R2；
t———溫度；
τ———時(shí)間參數(shù)；
αl———線脹系數(shù)；
μ———泊松比；
E———汽包壁金屬材料的彈性模量；
tm(τ)———某一時(shí)刻的體積平均溫度；
σit，σia，σir———徑向溫差引起的汽包內(nèi)壁切向、軸向和徑向熱應(yīng)力；
σet，σea，σer———徑向溫差引起的汽包外壁切向、軸向和徑向熱應(yīng)力。
② 上下壁熱應(yīng)力
    對上下壁溫差熱應(yīng)力，可由下面式子求得：公式1-2
                  
                               公式 1-2 
式中　Yp，Yf———汽包的實(shí)際熱彎曲和自然熱彎曲，且0
          θ———研究點(diǎn)的極角；
          t(θ)———周向溫度分布；
　　      Δt———汽包的上下壁溫差；
          σa，σt，σr———軸向、切向和徑向熱應(yīng)力。
2 汽包應(yīng)力分析與低周疲勞壽命
（1）.應(yīng)力分析
　　圖1為汽包底部軸向總應(yīng)力的合成情況，圖中ABCD為汽包內(nèi)部工作壓力引起的機(jī)械應(yīng)力，CDEF為汽包上下壁溫差引起的熱應(yīng)力。一般情況，汽包上下壁溫度很接近，故外壁拉伸應(yīng)力較小，內(nèi)壁壓縮應(yīng)力較大。機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力的合成應(yīng)力為AEFB，它可能已超過材料的屈服強(qiáng)度σs（如圖1所示）。但汽包使用的鋼材的塑性較好，合成應(yīng)力增加到屈服強(qiáng)度后就不再增加，由塑性變形吸收，其實(shí)際應(yīng)力為AGHIB?？梢娖诓粫?huì)因?qū)嶋H應(yīng)力達(dá)到材料的抗拉強(qiáng)度而立即破壞，但是會(huì)使汽包的工作壽命縮短。圖1
                   
（2）應(yīng)力對汽包壽命的影響
　?、俨牧显诮咏苄宰冃位蚓植克苄宰冃蜗麻L期工作，材質(zhì)變壞，抗腐蝕能力下降,還可能引起應(yīng)力腐蝕。
　?、谠阱仩t啟動(dòng)、停運(yùn)及變負(fù)荷過程中，汽包應(yīng)力發(fā)生周期性變化，這將引起疲勞損壞。在長期的交變應(yīng)力的作用下，汽包壁形成裂紋，擴(kuò)展到一定程度時(shí)汽包破壞。
　　③汽包應(yīng)力峰值超過屈服強(qiáng)度的數(shù)值越大，塑性變形區(qū)越大（圖2），達(dá)到低周疲勞破壞的循環(huán)周數(shù)越少，即應(yīng)力每循環(huán)一次的壽命損耗增大。
                   
δ1—應(yīng)力曲線1塑性變形區(qū)；δ2—應(yīng)力曲線2塑性變形區(qū)；δb—汽包壁厚；σm1—應(yīng)力曲線1的峰值應(yīng)力；σm2—應(yīng)力曲線2的峰值應(yīng)力
3 控制措施
　　汽包熱應(yīng)力的控制實(shí)質(zhì)上就是對汽包上下壁、內(nèi)壁溫差進(jìn)行控制。
　　（1）在升、停爐過程中，嚴(yán)格控制升溫或降溫速度，一般升(降)溫速度不大于1.5℃/min。但在鍋爐啟動(dòng)初期應(yīng)采用更小的升溫速度，因?yàn)樯龎撼跗谄柡蜏囟入S壓力的變化較大，此期間更容易產(chǎn)生較大的壁溫差。表1
                 
    在升壓或降壓過程中，若發(fā)現(xiàn)汽包上下壁溫差超過規(guī)定值(40℃)，應(yīng)減慢升(降)壓速度。
　?。?）開機(jī)時(shí)，加強(qiáng)水冷壁下聯(lián)箱的放水，通過適當(dāng)放水，用熱水替換受熱較少的水冷壁及不受熱的聯(lián)箱等部件內(nèi)的冷水，促使各部位溫升均勻，有利于建立正常的水循環(huán)，減小汽包壁溫差。
　?。?）維持燃燒穩(wěn)定和均勻。采用對稱投油槍定期切換，或采用多油槍少油量等方法使?fàn)t膛熱負(fù)荷均勻，確保水循環(huán)正常。
　　（4）盡量維持較高的給水溫度。因?yàn)闇囟鹊偷慕o水進(jìn)入汽包，會(huì)使下壁溫度低，造成上下壁溫差大。
　　（5）向汽包補(bǔ)給水時(shí)須嚴(yán)密關(guān)閉省煤器再循環(huán)門，否則，水短路進(jìn)入汽包造成上下壁溫差增大。　　
    （6）在有條件的情況下，盡量采用蒸汽加熱水冷壁下聯(lián)箱方法，能加快建立正常水循環(huán)。
　?。?）停爐后要避免大量排汽造成降壓速度太快，應(yīng)使汽包緩慢均勻冷卻，同時(shí)盡量保持汽包高水位。
　　（8）降壓后期及停爐后要特別注意控制好汽包水位，盡量避免大量放水、補(bǔ)水使汽包下壁急劇冷卻，汽包上下壁溫差增大。
　　（9）在處理“四管”爆漏事故中，盡可能穩(wěn)定地控制補(bǔ)水量。水冷壁、省煤器爆漏,水位難維持時(shí)宜盡快停爐，停爐后可不再向汽包進(jìn)水。同時(shí)停爐后要避免長時(shí)間開啟煙道擋板造成爐內(nèi)急劇冷卻。
（10）提高設(shè)備的檢修質(zhì)量，確保閥門嚴(yán)密。給水門不嚴(yán)密，啟、停爐過程中不補(bǔ)水時(shí) ，給水可能直接經(jīng)省煤器再循環(huán)門漏入汽包；省煤器再循環(huán)門不嚴(yán)密，給水會(huì)直接漏入汽包 ，使汽包壁局部溫度下降；定期排污門不嚴(yán)密，會(huì)破壞水循環(huán)，同時(shí)停爐中漏流，需要補(bǔ)充更多的給水，造成上下壁溫差增大；對空排汽門、事故放水門的嚴(yán)密性差也會(huì)造成不良影響。
第三節(jié) 鍋爐過熱器的安全監(jiān)護(hù)
一、水冷壁監(jiān)護(hù)
    水冷壁的受熱情況，可通過裝在下聯(lián)箱上的膨脹指示器加以監(jiān)視。在生產(chǎn)實(shí)際中一般通過均勻?qū)ΨQ投燃燒器，各燃燒器定期輪換運(yùn)行，加強(qiáng)水冷壁下聯(lián)箱放水，采用無火啟動(dòng)等方式，促使水冷壁均勻受熱。在檢查中若發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)緩慢升壓，查明原因進(jìn)行處理后，方可繼續(xù)升壓。
二、過熱器和再熱器的監(jiān)護(hù)
在啟動(dòng)過程中，過熱器和再熱器的安全十分重要，應(yīng)滿足兩個(gè)要求：                     1、過熱汽溫和再熱汽溫應(yīng)符合汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、升速、并網(wǎng)升負(fù)荷等要求。                   2、過熱器和再熱器管壁溫度不超過金屬材料的允許溫度，其聯(lián)箱、管子等不產(chǎn)生過大的周期性熱應(yīng)力。
（1）過熱器的保護(hù)。單元機(jī)組的鍋爐在啟動(dòng)過程中是靠自身蒸汽冷卻過熱器的。在鍋爐點(diǎn)火后未產(chǎn)生蒸汽前，為防止管壁超溫，通常控制爐膛出口煙溫不大于540℃，因此在點(diǎn)火時(shí)一般先投下排油槍，投油不能太多，燃油量的增長不能太快。在點(diǎn)火升壓初期，為了防止過熱器管壁超溫，應(yīng)盡量保持穩(wěn)定的燃燒工況，控制爐膛出口煙溫差。在冷態(tài)啟動(dòng)過程中，應(yīng)開啟過熱器疏水門進(jìn)行充分的疏水，防止管內(nèi)的積水形成水塞，阻礙蒸汽暢通。在升壓過程中，流經(jīng)過熱器的蒸汽流量對過熱器的安全有影響。蒸汽流量小時(shí)，過熱器可能得不到足夠的冷卻；蒸汽流量大時(shí)，鍋爐的升壓速度減慢，啟動(dòng)時(shí)間延長，啟動(dòng)費(fèi)用增加。所以在啟動(dòng)的過程中在保證安全的情況下，要盡量縮短啟動(dòng)時(shí)間，制定最佳的升壓曲線。
（2）再熱器的保護(hù)。啟動(dòng)過程中再熱器的保護(hù)主要通過控制爐膛出口煙溫和高低壓旁路來實(shí)現(xiàn)的。
三、尾部受熱面的監(jiān)護(hù)
    省煤器的保護(hù)是通過汽包和省煤器之間的再循環(huán)管來保證的。對于空氣預(yù)熱器首先要防止二次燃燒，其次是不正常的熱變形，在啟動(dòng)的過程中要嚴(yán)密監(jiān)視空氣預(yù)熱器出口煙溫，當(dāng)發(fā)現(xiàn)排煙溫度不正常的升高時(shí)，應(yīng)立即停爐或停止啟動(dòng)。對于回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，應(yīng)在點(diǎn)火前啟動(dòng)，以防止其變形。
四、熱膨脹監(jiān)護(hù)
    機(jī)組大修后，必須通過膨脹指示器嚴(yán)格監(jiān)視各部件的膨脹情況，檢查膨脹方式和膨脹數(shù)值，如膨脹不正常，必須限制升壓速度，查明原因，采取措施。
五、蒸汽品質(zhì)的監(jiān)護(hù)
  鍋爐在啟動(dòng)的過程中，應(yīng)對鍋水的含硅量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，根據(jù)含硅量限制鍋爐負(fù)荷，通過鍋爐的連排或定排系統(tǒng)控制鍋水的含硅率。表2列出了不同壓力下鍋水允許的含硅量。
蒸汽壓力（Mpa）	9.8	11.8	14.7	16.7
鍋水中SiO2含量（μg/L）	3.3	1.28	0.5	0.3
表2                                           鍋爐蒸汽品質(zhì)的其他參數(shù)應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：表3（文獻(xiàn)5）
項(xiàng) 目	數(shù) 值	項(xiàng) 目	數(shù) 值
鐵（μg/kg）	≤20	鈉（μg/L）	≤10
銅（μg/kg）	≤5	電導(dǎo)率（μS/cm）	≤0.3
表3

第二章  鍋爐的燃燒和調(diào)整
                   第一節(jié) 鍋爐的燃燒特性
一、經(jīng)濟(jì)性方面
1.從優(yōu)化燃燒的經(jīng)濟(jì)性考慮，在組織燃燒時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)
（1）煤粉的燃盡程度
（2）過量空氣系數(shù)  
（3）煤粉細(xì)度
（4）鍋爐煤種和負(fù)荷適應(yīng)性
2 安全性方面
（1）爐內(nèi)結(jié)渣和積灰的控制
（2）受熱面的磨損和腐蝕的控制
（3）四管爆破的控制
（4）防止燃燒器長期運(yùn)行的過熱和燒壞
二 運(yùn)行參數(shù)對四角切圓鍋爐優(yōu)化燃燒的影響
1 燃燒器出口速度改變（負(fù)荷改變）的影響
    當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，送入爐內(nèi)的燃煤量減少，燃燒所需的總風(fēng)量也相應(yīng)的減少，一、二次風(fēng)的風(fēng)速普遍降低。爐膛溫度下降，爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定性變差。此時(shí)四角煤粉氣流火焰配合稍有不當(dāng)，就有可能引起著火不穩(wěn)和火焰發(fā)生脈動(dòng)。要保證鍋爐在低負(fù)荷下穩(wěn)定燃燒，必須了解和掌握變負(fù)荷下的爐內(nèi)空氣動(dòng)力特性。鍋爐變負(fù)荷爐內(nèi)空氣動(dòng)力場的變化，很大程度上可歸結(jié)為燃燒器出口風(fēng)速改變。根據(jù)有關(guān)資料表明，燃燒器出口風(fēng)速增加時(shí)實(shí)際切圓直徑減小，減小幅度與燃燒器高寬比有關(guān)，高寬比越小，減小幅度越大。鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)溫度水平較低，此時(shí)，降低燃燒器出口的風(fēng)速，一方面使一次風(fēng)著火提前；另一方面，使?fàn)t內(nèi)切圓直徑增大，這對穩(wěn)定爐內(nèi)的燃燒是有利的，但要注意火焰沖墻和結(jié)焦腐蝕問題。
第二節(jié) 鍋爐低負(fù)荷及調(diào)峰運(yùn)行的燃燒和調(diào)整
    隨著電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差的增加以及原子能發(fā)電廠的投運(yùn)，為保證良好的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，原子能發(fā)電廠須承擔(dān)基本負(fù)荷，這勢必要求火力發(fā)電廠承擔(dān)調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷的任務(wù)，而且需要大機(jī)組參與調(diào)峰才能滿足要求。                         一、低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)爐內(nèi)的問題
1. 燃燒穩(wěn)定性
    鍋爐燃燒穩(wěn)定是限制機(jī)組最低負(fù)荷的關(guān)鍵因素。低負(fù)荷時(shí)，爐膛溫度下降，煤粉著火困難，火焰穩(wěn)定性差，易熄火，如處理不當(dāng)，會(huì)引發(fā)爐膛爆炸事故，一般需要在運(yùn)行中采取以下措施：                                              ①適當(dāng)降低一次風(fēng)；                                                              ②提高煤粉濃度；                                                                ③設(shè)置火焰監(jiān)測裝置和滅火保護(hù)裝置等
2. 制粉系統(tǒng)和爐膛爆炸
    機(jī)組的頻繁調(diào)峰容易造成磨煤機(jī)故障率升高。對于直吹式系統(tǒng)，磨煤機(jī)運(yùn)行與鍋爐燃燒穩(wěn)定性之間聯(lián)系緊密，特別是在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行的過程中，磨煤機(jī)的故障停運(yùn)易使原來就不穩(wěn)定的燃燒條件更加惡化，導(dǎo)致爐內(nèi)滅火，若運(yùn)行人員操作不當(dāng)，很容易引起爐膛爆炸事故
二、低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的汽溫及其調(diào)節(jié)
1. 過熱器、再熱器汽溫過低的問題
    鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)隨負(fù)荷降低，過熱器、再熱器汽溫隨之下降的現(xiàn)象，若采用變壓運(yùn)行方式，雖可在較寬的負(fù)荷范圍內(nèi)保持氣溫一定，但當(dāng)負(fù)荷低到一定程度時(shí)，仍會(huì)出現(xiàn)汽溫隨負(fù)荷下降而下降的情況。此時(shí)可以采取相應(yīng)措施。
（1） 運(yùn)行中采用增大爐內(nèi)過量空氣系數(shù)的方法來提高汽溫，但這將使鍋爐的排煙溫度升高，降低鍋爐效率。
（2）提高火焰中心高度 
2. 過熱器和再熱器汽溫偏差和壁溫的問題
    由于低負(fù)荷條件下蒸汽流量小，分配又不均勻，爐內(nèi)燃燒易發(fā)生偏斜，極易引起過熱器或再熱器管壁超溫，此時(shí)可通過控制過?？諝庀禂?shù)不要過大、適當(dāng)多投入一級減溫水、爐內(nèi)燃燒應(yīng)保證鍋爐投入燃燒器對稱，保持各燃燒器間風(fēng)粉分配的均勻性以及控制負(fù)荷增減速度等方式避免管壁超溫。
3. 汽溫調(diào)節(jié)問題
    低負(fù)荷時(shí)汽溫的可調(diào)量較小，如減溫水調(diào)整門漏流量太大或調(diào)節(jié)性能不好，則往往只能采取手控方式，易造成汽溫大幅波動(dòng)。因此應(yīng)改善減溫水調(diào)整門的性能，擴(kuò)大汽溫自動(dòng)調(diào)節(jié)的負(fù)荷范圍。

第三章 鍋爐的安全問題  
第一節(jié) 汽溫的調(diào)整及防止超溫對策
一、 影響過熱汽溫、再熱汽溫變化的原因
    鍋爐汽溫穩(wěn)定是衡量鍋爐運(yùn)行質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。汽溫過高，會(huì)引起鍋爐和汽輪機(jī)金屬材料的超溫過熱，加速管子金屬的氧化，降低材料的使用壽命；而汽溫過低會(huì)降低熱循環(huán)的效率，同時(shí)使汽輪機(jī)的末級葉片處的蒸汽濕度增大，對葉片侵蝕作用增加，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生水沖擊，影響汽輪機(jī)安全運(yùn)行；再熱汽溫變化過大還會(huì)使汽輪機(jī)中壓缸轉(zhuǎn)子和汽缸之間的膨脹差變化，造成汽輪機(jī)劇烈振動(dòng)?，F(xiàn)在大型電站鍋爐對過熱汽溫和再熱汽溫有嚴(yán)格的要求，通常要求蒸汽溫度與額定汽溫之間的偏差值在-10～+5℃范圍內(nèi)。
運(yùn)行時(shí)影響過熱汽溫和再熱汽溫變化的主要因素有：
1、鍋爐負(fù)荷的變化                                                    當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加時(shí)，對流式受熱面的吸熱量隨負(fù)荷的增加而提高。出口汽溫隨之增加。對于輻射式過熱器，由于燃料量和過熱器內(nèi)蒸汽流量都相應(yīng)的增加，但爐膛溫度增加較少，輻射式受熱面吸熱量增加不多，不及蒸汽流量增加的比例大，因此每千克蒸汽所獲得的熱量減少，輻射式過熱器的出口溫度降低，當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低時(shí)正好相反。
再熱汽溫的變化特性與過熱汽溫的變化特性基本相同。
2、燃料特性變化
    燃料特性的變化主要是指煤中灰分、水分和揮發(fā)分對過熱汽溫的影響。當(dāng)灰分和水分增加時(shí)，燃料發(fā)熱量降低，達(dá)到同樣的負(fù)荷必須增加燃料消耗量，水分蒸發(fā)也使煙氣容積增大，導(dǎo)致流過過熱器的煙氣氣流速度增加，對流換熱加強(qiáng)；同時(shí)灰分和水分的增加還會(huì)使?fàn)t膛溫度降低，爐膛輻射傳熱量減少，爐膛出口煙溫增高，這些因素導(dǎo)致了對流過熱器的出口溫度升高。雖然輻射過熱器由于爐膛輻射傳熱量的減少而使出口汽溫降低，但由于一般鍋爐的過熱器系統(tǒng)以對流過熱器為主，所以最終過熱汽溫還是升高了。灰分變化對鍋爐汽溫的影響較復(fù)雜?；曳衷黾訒?huì)導(dǎo)致爐膛沾污，使得爐內(nèi)的吸熱量下降，如果過熱器本身也因灰分增加而沾污，影響對流吸熱，則會(huì)使汽溫降低。煤中揮發(fā)分降低，含碳量增加或煤粉變粗時(shí)，使輻射吸熱量減少，爐膛出口煙溫增加，從而引起對流特性的過熱器和再熱器出口汽溫增加。
3、火焰中心變化
    火焰中心上移時(shí)，爐內(nèi)輻射吸熱量的比例減少，對流式過熱器和再熱器的對流吸熱份額增加，使出口溫度升高。
4、爐內(nèi)過量空氣系數(shù)的變化
    當(dāng)送風(fēng)量和漏風(fēng)量增加時(shí)，爐內(nèi)過量空氣系數(shù)增加，爐膛溫度降低，輻射式受熱面吸熱份額降低，爐膛出口煙溫升高，同時(shí)過熱空氣系數(shù)增大還使燃燒生成的煙氣增加，煙氣流速增加，對流換熱加強(qiáng)使具有對流特性的過熱器和再熱器的出口汽溫增加。當(dāng)入爐空氣量不足時(shí)，沒有完全燃燒的燃料會(huì)在煙道內(nèi)發(fā)生二次燃燒，引起過熱器出口溫度升高，甚至?xí)龎倪^熱器，此時(shí)應(yīng)立即調(diào)整，當(dāng)調(diào)整無效，排煙溫度超過250℃應(yīng)立即停爐。 
5、爐內(nèi)過熱器、再熱器積灰結(jié)渣，使水冷壁吸熱量減小，爐膛出口煙溫增加，過熱器和再熱器的出口汽溫增加。但過熱器和再熱器本身污染嚴(yán)重時(shí)，吸熱量下降出口汽溫也隨之降低
6、給水溫度變化
    給水溫度變化時(shí)，加熱給水所需熱量變化。例如鍋爐負(fù)荷不變時(shí)，給水溫度降低，給水所需熱量增加，如果入爐燃料量不變，則蒸發(fā)量必然下降，而過熱器吸熱量基本不變，導(dǎo)致過熱器出口汽溫升高。為維持負(fù)荷必須增加燃料量，使?fàn)t內(nèi)煙氣量和爐膛出口煙溫都提高，使對流過熱器和再熱器出口蒸汽溫度增加。輻射式過熱器和再熱器出口溫度受給水溫度變化影響較小。
7、飽和蒸汽用量變化
    鍋爐使用飽和蒸汽吹灰時(shí)，為保證負(fù)荷需要，必須增加燃料量，導(dǎo)致對流式過熱器和再熱器出口汽溫增加。
8、飽和蒸汽濕度變化
    在正常工況下，飽和蒸汽濕度的變化很小，但運(yùn)行不正?；虿环€(wěn)定時(shí)，如汽包水位過高、鍋爐負(fù)荷突然增加、爐水含鹽量過大等情況下會(huì)導(dǎo)致飽和蒸汽濕度增加。飽和蒸汽中增加的水分在過熱器中汽化吸熱，使過熱汽溫降低。
9、減溫水量變化
    我廠以鍋爐給水作為減溫水，當(dāng)給水系統(tǒng)壓力增加時(shí)，盡管減溫水調(diào)節(jié)門開度未變，但減溫水量增加，使汽溫下降。
二、 運(yùn)行中過熱汽溫和再熱汽溫的調(diào)節(jié)方法
    蒸汽溫度的調(diào)節(jié)方式有兩種，即從煙氣側(cè)調(diào)節(jié)汽溫和從蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)汽溫。在煙氣側(cè)調(diào)節(jié)汽溫時(shí)，通常有兩種途徑，即改變通過過熱器的煙氣流量或過熱器進(jìn)口的煙氣溫度。煙氣側(cè)調(diào)溫時(shí)，汽溫可按需要升高或降低，不需要增加額外的受熱面，但這種調(diào)溫方式的調(diào)節(jié)精度較低，一般用做粗調(diào)。蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)汽溫的方式有噴水減溫器、汽-汽交換器等，煙氣側(cè)的調(diào)溫方式有煙氣再循環(huán)、煙氣擋板和調(diào)節(jié)火焰中心高度。
1、運(yùn)行中的汽溫調(diào)節(jié)的要求：
（1） 過熱蒸汽溫度在鍋爐負(fù)荷60%～100%范圍內(nèi)，再熱蒸汽溫度在鍋爐負(fù)荷70%～100%范圍內(nèi)應(yīng)保持在額定值。
（2） 主汽溫調(diào)節(jié)應(yīng)采取噴水減溫為主，燃燒調(diào)節(jié)為輔；再熱汽溫采取以汽-汽交換器調(diào)節(jié)為主，以噴水調(diào)節(jié)為輔。
（3） 正常運(yùn)行中應(yīng)保證各段過熱器和再熱器壁溫不超溫。
（4） 正常運(yùn)行中各汽溫調(diào)節(jié)應(yīng)投入自動(dòng)，并經(jīng)常監(jiān)視減溫器出口汽溫及各段蒸汽溫度的變化，若發(fā)現(xiàn)蒸汽偏差較大時(shí)解列自動(dòng)改為手動(dòng)調(diào)節(jié)。
（5） 正常運(yùn)行中不能使用事故噴水，只能在事故的時(shí)候使用
（6） 禁止使用改變爐膛負(fù)壓的方法調(diào)節(jié)汽溫。
2、當(dāng)主汽溫度高時(shí)的處理措施：（文獻(xiàn)5）
（1）開大減溫水，觀察減溫器后溫度的變化
（2）適當(dāng)降低火焰中心
（3）在允許的條件下，減少過?？諝?
（4）停止過熱器吹灰，加強(qiáng)水冷壁吹灰
（5）如果汽溫超過540℃可適當(dāng)降低汽壓或負(fù)荷，必要時(shí)采用滑壓運(yùn)行。
     當(dāng)主汽溫度低時(shí)的處理措施與上述措施相反。
三 防止鍋爐管壁超溫的措施
1、正常運(yùn)行中必須嚴(yán)格監(jiān)視鍋爐各段受熱面管壁溫度在正常的范圍內(nèi)，再熱熱段管壁溫度運(yùn)行中維持在540℃以下，最大值不超過560℃。
2、再熱蒸汽的調(diào)節(jié)主要靠燃燒的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)，在正常運(yùn)行中，應(yīng)該盡量少使用再熱減溫水，禁止將再熱減溫器前的溫度維持過高而大量使用減溫水。
3、正常運(yùn)行中4、5號(hào)磨煤機(jī)應(yīng)盡量避免同時(shí)運(yùn)行，以降低鍋爐出口煙溫，若必須同時(shí)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)控制爐膛出口煙溫不超過680℃（調(diào)整方法可采用加大上排二次風(fēng)，減少下排二次風(fēng)，減少上排給煤量，加大下排給煤量。也可以加強(qiáng)局部區(qū)域的吹灰次數(shù)，改善受熱面的換熱條件等方法。）
4、正常運(yùn)行中維持合理的氧量達(dá)到最佳燃燒狀態(tài)運(yùn)行中過熱器后氧量不應(yīng)低于 3.5%。
5、加強(qiáng)本體吹灰器的運(yùn)行和維護(hù)，嚴(yán)格按制度進(jìn)行吹灰。
6、加強(qiáng)對制粉系統(tǒng)風(fēng)煤比的控制，隨著磨煤出力的大小，改變系統(tǒng)一次風(fēng)量，從而控制煤粉細(xì)度在合格范圍內(nèi)，不因煤粉過粗，使燃燒滯后造成過熱、再熱區(qū)域煙溫過高，壁溫不正常升高。
         第二節(jié) 鍋爐積灰、結(jié)渣及其防止措施
一、 爐內(nèi)積灰、結(jié)渣對運(yùn)行特性的影響
1. 對爐內(nèi)傳熱的影響
    爐內(nèi)積灰、結(jié)渣后使傳熱熱阻增加，水冷壁的吸熱量減少，導(dǎo)致鍋爐的出力下降。嚴(yán)重的結(jié)渣會(huì)影響鍋爐的安全運(yùn)行。                                                        2 對煙道阻力的影響
    積灰會(huì)造成煙道的流通截面減少，黏結(jié)性強(qiáng)的積灰，會(huì)在管子正面生長并迎著氣流不斷生長，引起管束阻力迅速增加直到煙道堵塞，從而增大了引風(fēng)機(jī)的功耗，并可能產(chǎn)生鍋爐的損壞事故。
3 對受熱面壽命的影響
    由于積灰層或熔渣有較強(qiáng)的腐蝕性，致使金屬被強(qiáng)烈腐蝕，管壁減薄而產(chǎn)生爆管。同時(shí)積灰導(dǎo)致爐內(nèi)傳熱惡化，爐膛出口煙溫升高，造成屏式過熱器等受熱面超溫，使金屬強(qiáng)度降低而造成爆管，縮短受熱面壽命。
二、防止鍋爐積灰、結(jié)渣的措施
1.我們主要從通過優(yōu)化運(yùn)行方面來減少受熱面的結(jié)渣和積灰。
（1） 控制合理的爐內(nèi)過量空氣系數(shù)。
（2） 保證空氣和燃料的良好混合，避免在水冷壁附近形成還原氣體，防止局部嚴(yán)重結(jié)渣、積灰。
（3） 對易結(jié)渣煤用各種運(yùn)行措施控制爐內(nèi)溫度水平。實(shí)踐表明：溫度提高，受熱面的結(jié)渣會(huì)呈指數(shù)規(guī)律上升，對易結(jié)渣煤要嚴(yán)格控制運(yùn)行溫度，如加大運(yùn)行過量空氣系數(shù)，增加配風(fēng)的均勻性，防止局部熱負(fù)荷過高和產(chǎn)生局部還原氣體，防止一次風(fēng)直接沖刷管壁等，必要時(shí)可以采取降負(fù)荷運(yùn)行。
（4） 對已出現(xiàn)結(jié)渣的爐膛可適當(dāng)采取降負(fù)荷。
（5） 組織合理而良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場是防止結(jié)焦的前提。
（6） 提高一次風(fēng)剛性可以減輕燃燒器附近的結(jié)渣。
（7） 要有合格的煤粉細(xì)度。
（8） 四角煤粉濃度應(yīng)盡量均勻。
（9） 給煤機(jī)運(yùn)行盡量穩(wěn)定。
（10） 摻燒不同煤種。
（11） 選擇最佳的吹灰周期。
            第三節(jié) 制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行的有關(guān)問題                                                                                                
     一、我廠四號(hào)爐磨煤機(jī)的型號(hào)為MPS中速磨煤機(jī)，共5臺(tái)，配5臺(tái)皮式給煤機(jī) 。制粉系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證，對于各燃燒器，為了保證其著火和燃燒穩(wěn)定，應(yīng)使其處于最佳的運(yùn)行工況下工作（如圖3-1）。

MPS磨煤機(jī)一次風(fēng)量與給煤量曲線   圖 3-1
      100% -------------------------------------------------------------------------------------
      75%
    一
        次
  風(fēng)
量

31%(16.4t/h)      給   煤   量       100%(52.6t/h)            
圖3-1 
1. 制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的因素主要有：
（1） 保持爐內(nèi)過量空氣系數(shù)處于最佳范圍內(nèi)。
（2） 保證燃燒器能按一定的風(fēng)粉比例向爐膛送入燃料和空氣。
（3） 給煤機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行
2.風(fēng)粉分布不均是指以下兩種情況                                                   （1）分配到各個(gè)噴嘴的風(fēng)量和粉量不等，導(dǎo)致各燃燒器風(fēng)煤比例失調(diào)。                  （2）同一噴嘴的橫截面上煤粉濃度和顆粒度分布不等，引起局部缺氧、著火困難、燃燒不穩(wěn)定、噴口局部燒壞、爐內(nèi)局部結(jié)渣和鍋爐效率下降。                                  3.結(jié)合長期的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，引起輸粉管道風(fēng)煤分配不均的原因主要有：
（1）磨煤機(jī)出口送往各角風(fēng)管的風(fēng)粉量不均
（2）由于輸粉管道的長度不同、彎頭數(shù)量不同導(dǎo)致各粉管的各綜合阻力系數(shù)不同，在相同的壓差下并列運(yùn)行會(huì)引起風(fēng)粉分配不均。因此運(yùn)行人員在運(yùn)行調(diào)整的過程中要加強(qiáng)監(jiān)視和調(diào)整，通過現(xiàn)有的監(jiān)視設(shè)備使風(fēng)粉分布均勻，使制粉系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
二、 影響中速磨煤機(jī)工作的主要因素
    評價(jià)中速磨煤機(jī)工作的指標(biāo)有：磨煤出力、煤粉細(xì)度、與鍋爐燃燒系統(tǒng)的配合、系統(tǒng)工作的安全性及運(yùn)行電耗、碾磨部件的使用壽命等。磨煤出力隨鍋爐負(fù)荷而變化，其變化的范圍取決于磨煤機(jī)的型號(hào)，所磨制的燃料性質(zhì)及所需要的煤粉細(xì)度，同時(shí)還與碾磨部件的磨損情況及運(yùn)行中碾磨壓力的設(shè)置有關(guān)。煤粉細(xì)度的確定取決于鍋爐燃料的性質(zhì)。它應(yīng)是鍋爐燃燒損失與運(yùn)行電耗及制粉金屬損耗之和為最小的經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度。我廠燃用的煤種為山西大同小峪煤煤粉設(shè)計(jì)細(xì)度為R90=20～25%。磨煤機(jī)與燃燒系統(tǒng)的配合反應(yīng)在制粉系統(tǒng)的通風(fēng)量與燃燒要求的一次風(fēng)量是否匹配。系統(tǒng)工作的安全性除對原煤帶進(jìn)來的三塊（鐵塊，木塊和石塊）在運(yùn)行中易引起磨煤機(jī)的振動(dòng)、石子煤排放量增大等故障外，主要是制粉系統(tǒng)的防爆問題。
三、 預(yù)防制粉系統(tǒng)內(nèi)煤粉自然和爆炸的安全措施                                     1.預(yù)防制粉系統(tǒng)內(nèi)煤粉自然和爆炸的安全措施有
（1）設(shè)計(jì)安裝時(shí)應(yīng)避免制粉系統(tǒng)內(nèi)有造成煤粉或可燃物積存的死角，管道走向合理，避免采用過長的水平管道和過低的風(fēng)粉氣流，以免煤粉沉積。
（2）運(yùn)行過程中應(yīng)避免產(chǎn)生輸粉管風(fēng)粉分配不均現(xiàn)象，并加強(qiáng)監(jiān)視，防止發(fā)生誤操作或設(shè)備故障導(dǎo)致管內(nèi)煤粉積存。
（3）加強(qiáng)原煤管理，防止原煤中有雷管等可燃物的存在。
（4）加強(qiáng)制粉系統(tǒng)保溫，防止煤粉因結(jié)露產(chǎn)生結(jié)塊、沉積。
（5）鍋爐停運(yùn)時(shí)間長時(shí)，應(yīng)排空粉倉、磨煤機(jī)內(nèi)存煤，并進(jìn)行吹掃。
（6）運(yùn)行工況不穩(wěn)定時(shí)，如啟停制粉系統(tǒng)或系統(tǒng)斷煤時(shí)易造成煤粉自然和爆炸，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，防止斷煤事故的發(fā)生。
（7）由于制粉系統(tǒng)爆炸時(shí)壓力一般不超過0.22～0.25Mpa表壓，對于中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，可提高部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不小于0.3Mpa.
2.一旦制粉系統(tǒng)發(fā)生爆炸，應(yīng)迅速采取以下措施：
（1） 制粉系統(tǒng)有自燃現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)停止通風(fēng)，防止空氣進(jìn)入制粉系統(tǒng)。磨煤機(jī)入口發(fā)現(xiàn)自燃時(shí)，并加大給煤，必要時(shí)投入消防蒸汽進(jìn)行滅火。
（2） 發(fā)生制粉系統(tǒng)爆炸后，應(yīng)緊急停用該套制粉系統(tǒng)，采用蒸汽滅火后，需全面的檢查確認(rèn)無火源后方可檢查修復(fù)及重啟動(dòng)
（3） 應(yīng)調(diào)整鍋爐燃燒，防止鍋爐因制粉系統(tǒng)爆炸或停止運(yùn)行而發(fā)生滅火。
 
結(jié)    論
    影響鍋爐經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行的因素錯(cuò)綜復(fù)雜，涉及到爐內(nèi)燃燒過程的優(yōu)化調(diào)整，涉及到爐內(nèi)的積灰、結(jié)渣、腐蝕、磨損過程，涉及到爐內(nèi)煙氣溫度、煙速偏差、汽溫偏差，涉及到參與電網(wǎng)調(diào)峰煤炭緊張燃用煤質(zhì)變化大所帶來的新問題，涉及到制粉系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)的安全運(yùn)行技術(shù)等。近一二年來，整個(gè)電網(wǎng)嚴(yán)重缺電，電力工業(yè)發(fā)展迅速，大容量機(jī)組紛紛投產(chǎn)，大型電站鍋爐經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行變得尤為重要，因此必須對影響鍋爐機(jī)組安全運(yùn)行的各個(gè)因素進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)視調(diào)整和研究，通過優(yōu)化運(yùn)行手段和技術(shù)改造的方式，使機(jī)組安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，從而滿足電網(wǎng)的需要。

結(jié) 束 語
       四年的學(xué)習(xí)就要結(jié)束了，通過這四年的學(xué)習(xí)，使本人在文化及專業(yè)課上都有了很大提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對鍋爐的啟停曲線、運(yùn)行參數(shù)、四角切圓鍋爐優(yōu)化燃燒，對鍋爐燃燒穩(wěn)定的優(yōu)化，影響過熱器和再熱器汽溫的因素，過熱汽溫和再熱汽溫的調(diào)節(jié)方法和防止鍋爐管壁超溫的措施.爐內(nèi)積灰、結(jié)渣對爐內(nèi)傳熱、煙道阻力和受熱面壽命的影響有了較高的認(rèn)識(shí)，對防止鍋爐積灰、結(jié)渣，鍋爐低負(fù)荷及調(diào)峰運(yùn)行的有關(guān)問題.對影響制粉系統(tǒng)安全運(yùn)行的因素，及對制粉系統(tǒng)的爆炸等問題有了一定的認(rèn)識(shí)。
  本論文是在劉彤老師的指導(dǎo)下完成的，劉彤老師對我完成這篇論文進(jìn)行了多次修改，直至完成這篇論文，在這里再次感謝劉彤老師對我的幫助和指導(dǎo)。由于本人的學(xué)識(shí)淺薄，在本課題上經(jīng)驗(yàn)也非常之少，因此本文的敘述中必有謬誤之處，還望各位老師批評指正。

參 考 文 獻(xiàn)
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