鍋爐課程設(shè)計結(jié)果分析

第十五節(jié)熱力計算結(jié)果數(shù)據(jù)分析一、關(guān)于爐內(nèi)結(jié)焦與爐膛出口煙溫的分析結(jié)焦的根本原因是熔化狀態(tài)下的灰沉積在受熱面上，煤灰對于高溫受熱面沾污結(jié)焦的傾向，可用灰熔點溫度及灰的主要成分來判斷煤灰的結(jié)渣指標(biāo)。造成爐內(nèi)結(jié)焦原因：（1）有爐內(nèi)呈還原性氣氛，結(jié)渣性增強(qiáng)；（2）一次風(fēng)速偏低；（3）一次風(fēng)管風(fēng)量分配不均，造成爐膛火焰偏斜；（4）鍋爐運行時負(fù)壓太高，漏風(fēng)嚴(yán)重，使主燃燒區(qū)嚴(yán)重缺風(fēng)，還原性加強(qiáng)；（5）運行中燃燒器向下擺動過低，致使煤粉氣流直接沖刷冷灰斗；（6）所燒的煤種易結(jié)焦；（7）長時間未吹灰；（8）分級燃燒過度，主燃燒區(qū)域缺氧，氧量及總風(fēng)量偏小等原因。而在該設(shè)計校核中主要需要進(jìn)行分析的是爐膛出口煙溫與爐內(nèi)結(jié)焦的關(guān)系。從經(jīng)濟(jì)觀點分析，燃煤爐膛出口煙溫在1200~1250℃時，大中容量鍋爐內(nèi)輻射受熱面和對流受熱面吸熱的分配率最好，可使總的受熱面金屬消耗量最少，但是爐內(nèi)受熱面的布置應(yīng)保證鍋爐運行的安全，即保證爐膛出口后的受熱面不結(jié)焦為前提，因此爐膛出口煙溫實際選取值比上述范圍要低一些。在任何情況下，進(jìn)入密集對流受熱面的煙溫不得高于煤質(zhì)灰分的變形溫度（我所核算的煤質(zhì)灰分的變形溫度DT=1060℃），并應(yīng)留有一定的富裕度。但是，給我的煤質(zhì)的核算結(jié)果卻是爐膛出口煙溫為1205℃，遠(yuǎn)大于煤質(zhì)灰分的變形溫度，因此，如果在這種鍋爐中燃燒我所選取的煤種，那么必然會產(chǎn)生爐內(nèi)結(jié)焦。解決方案：如果核算給出的這種鍋爐一定要燃燒該種煤，那么就需要調(diào)整爐膛結(jié)構(gòu)尺寸和布置，重新對爐膛進(jìn)行熱力計算，一般情況調(diào)整爐膛的高度比較方便。二、關(guān)于過熱汽溫的控制分析維持穩(wěn)定的過熱汽溫是保證鍋爐機(jī)組運行安全和經(jīng)濟(jì)所必須的，對于電廠鍋爐來說，要求在運行中維持過熱汽溫的變動不超過±5~10℃。另外，從保護(hù)過熱器受熱面來說，除了汽溫應(yīng)維持正常以外，還要保持某一級過熱器的管壁溫度不超過這一級過熱器所采用的鋼材的許用溫度，因此鍋爐汽溫的調(diào)節(jié)除了滿足汽輪機(jī)的要求之外，還有保護(hù)過熱器本身的作用。一般情況是鍋爐負(fù)荷在75%~100%內(nèi)能夠維持額定蒸汽溫度，由于許多因素影響到汽溫，過熱蒸汽一般規(guī)定每級中的焓增量不得超過170kJ/kg，以減小熱偏差的絕對值，另一方面是在保證最高金屬溫度的管段安全工作的條件下，盡量節(jié)省投資。我所核算的鍋爐采用的噴水減溫器。鍋爐的過熱器分布多為分級布置，我所核算的鍋爐的過熱器亦是。為提高運行的安全性和改善氣溫特性，通常在過熱器中布置有二級噴水減溫器。第一級布置在屏式過熱器前，噴水量大些，作為氣溫的粗調(diào)，并起到保護(hù)屏的作用。第二級布置在末級過熱器前，作為蒸汽溫度的細(xì)調(diào)，控制過熱器出口溫度。在核算的過程中，當(dāng)在定壓運行時，過熱器采用噴水調(diào)節(jié)，一級噴水量假設(shè)為6t/h，二級噴水量設(shè)為5t/h，經(jīng)過熱力計算，當(dāng)假設(shè)一級噴水量為6.3t/h，其減溫水誤差校核比原來的誤差ΔD=0.33﹪增加到ΔD，=2.83﹪；當(dāng)一級噴水量設(shè)為5.7t/h，其誤差增加到－2.37﹪；同樣，當(dāng)二級噴水量增加到5.3t/h，其減溫水校核誤差ΔD，=3.36﹪，相對之前增加很多；二級噴水設(shè)為4.7t/h，ΔD，=－3.26﹪，也超過誤差范圍內(nèi)。由此可見，兩級噴水量的設(shè)置時較合理的。三、再熱汽溫的控制分析維持穩(wěn)定的再熱汽溫是保證鍋爐機(jī)組運行安全和經(jīng)濟(jì)所必須的，在機(jī)組的整個運行過程中，維持汽溫的相對穩(wěn)定是非常重要的。為了提高發(fā)電廠的循環(huán)熱效率，汽溫是按材料的許用溫度取安全上限值，當(dāng)汽溫過高時，會使鍋爐受熱面及蒸汽管道材料的蠕變速度加快，影響使用壽，若嚴(yán)重超溫，會因材料的強(qiáng)度急劇下降而導(dǎo)致管道發(fā)生爆破。同時，還會使汽輪機(jī)的汽缸、汽門、前幾級葉片、噴咀等部件的機(jī)械強(qiáng)度降低，導(dǎo)致使用年限縮短和設(shè)備損壞；若汽溫降低，不僅使機(jī)組循環(huán)熱效率降低，煤耗增大，還增加了末幾級葉片的蒸汽濕度，降低了汽輪機(jī)的內(nèi)效率，造成汽輪機(jī)末幾級葉片侵蝕加劇，還使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子承受的軸向推力增加，對機(jī)組的安全不利，降低壽命；若汽溫波動大，將會導(dǎo)致部件的疲勞損傷，引起汽輪機(jī)脹差的變化，甚至產(chǎn)生劇烈振動，危及機(jī)組安全。所以，在機(jī)組的運行過程，變工況的調(diào)整過程中，汽溫應(yīng)盡量保持相對穩(wěn)定，波動范圍盡可能小，汽溫的波動范圍離其額定值不超過-10℃～+5℃。再熱器不在采用噴水控來調(diào)節(jié)氣溫，一般采用煙氣擋板來調(diào)節(jié)氣溫，只有發(fā)生事故情況下，才會采用噴水調(diào)節(jié)。將尾部豎井煙道分割成兩個平行煙道，在一個煙道內(nèi)布置低溫再熱器，在另一個煙道內(nèi)布置省煤器，在煙井下部的省煤器出口，煙溫較低處裝置煙氣擋板。當(dāng)再熱氣溫改變時，調(diào)節(jié)擋板開度，改變流過再熱器的煙氣量，使再熱器吸熱量改變達(dá)到調(diào)節(jié)氣溫的目的。核算結(jié)果表明，當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)向室的煙氣旁通量份額為δ=0.72（其中低溫再熱器引出管的煙氣旁通量份額為δ=0.15），旁路省煤器的煙氣旁通量份額為δ=0.28時候可以明顯提高再熱蒸汽的終溫，并且達(dá)到核算要求。四、煙氣流速與管道磨損的分析進(jìn)入尾部煙道的飛灰由于溫度較高，具有一定的硬度，因此隨煙氣沖擊受熱面管排時，會對管壁產(chǎn)生磨損作用。飛灰一定的煙速煙氣流速增加時，飛灰顆粒對管壁的撞擊力，沖刷力加大，磨損加快，飛灰磨損與煙氣流速的三次方成正比關(guān)系，由此可見，煙氣流速對受熱面的磨損起決定性作用。我所核算煙氣流速的結(jié)果是：后屏流速為6.68m/s，對流過熱器流速11.86m/s，高溫再熱器煙氣流速11.12m/s，低再引出管煙氣流速1.56m/s，低溫再熱器煙氣流速9.05m/s，旁路省煤器和主省煤器的煙氣流速分別是9.96m/s和7.52m/s，空氣預(yù)熱器熱端和冷端的煙氣流速分別是13.52m/s和10.84m/s，根據(jù)我國有關(guān)單位的研究，對于固態(tài)排渣煤粉爐，提出最佳的過熱器受熱面的煙速為10~14m/s。偏高對磨損較大，偏低則容易積灰，但煙溫高于700℃的時候可以選擇在6m/s以上則可。參考以上結(jié)果，核算結(jié)果總體上看還是比較合理的。五、排煙溫度與低溫腐蝕的分析對于鍋爐的設(shè)計來說，選用較低的排煙溫度會使鍋爐效率提高，但另一方面，卻使尾部受熱面煙氣側(cè)與工質(zhì)側(cè)的溫差減小，增加了受熱面的金屬消耗量。鍋爐造價也會因此增大，運行中風(fēng)機(jī)所消耗的電能也隨之而增高。此外，如排煙溫度過低，還會引起空氣預(yù)熱器的嚴(yán)重低溫腐蝕。因此在選擇最經(jīng)濟(jì)的排煙溫度值還應(yīng)該考慮到它對低溫受熱面工作的可靠性的影響。燃料中的硫在燃燒后有一小部分輾轉(zhuǎn)產(chǎn)生SO3，它在煙氣中與煙氣中的水蒸汽形成硫酸蒸汽，當(dāng)受熱面壁溫低于硫酸蒸汽的露點溫度時，碰在受熱面上的硫酸蒸汽就會冷凝下來，使壁面金屬銹蝕。如果受熱面壁溫低于煙氣中的水蒸汽的露點，則水蒸汽也會冷凝在管壁上，此時發(fā)生的銹蝕更為嚴(yán)重。低溫腐蝕將嚴(yán)重影響到鍋爐工作的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，防止的主要方法是提高受熱面壁溫，使它不低于煙氣中硫酸蒸汽和水蒸汽的露點。提高壁溫可提高排煙溫度或提高進(jìn)空氣預(yù)熱器的空氣溫度等，但這兩種方法都將影響到排煙溫度值的選擇。煙氣中水蒸汽的露點與煙氣中水蒸汽分壓力有關(guān)，一般在35~65℃左右，它隨水蒸汽分壓力增大而增高。但煙氣中的酸蒸汽露點卻很高，煙氣中的硫酸蒸汽存在時，即使它含量很少，它對露點的影響