大型电站锅炉汽水系统流程与参数等的关系[练习]

  大型电站锅炉汽水系统,流程,与参数等的关系[练习]大型电站锅炉汽水系统,流程,与参数等的关系[练习] 大型电站锅炉汽水系统，流程，与参数等的关系 一(基本概况 自给水管路出来的水由炉前右侧进入位于尾部竖井后烟道下部的省煤器入口集箱，水流经省煤器受热面吸热后，由省煤器出口集箱右端引出下水连接管进入螺旋水冷壁入口集箱，经螺旋水冷壁管、螺旋水冷壁出口集箱、混合集箱、垂直水冷壁入口集箱、垂直水冷壁管、垂直水冷壁出口集箱后进入水冷壁出口混合集箱汇集后，经引入管引入汽水分离器进行汽水分离，从分离器分离出来的水进入贮水罐排往冷凝器，蒸汽则依次经顶棚管、后竖井/水平烟道包墙、...

  大型电站锅炉汽水系统,流程,与参数等的关系[练习] 大型电站锅炉汽水系统，流程，与参数等的关系 一(基本概况 自给水管路出来的水由炉前右侧进入位于尾部竖井后烟道下部的省煤器入口集箱，水流经省煤器受热面吸热后，由省煤器出口集箱右端引出下水连接管进入螺旋水冷壁入口集箱，经螺旋水冷壁管、螺旋水冷壁出口集箱、混合集箱、垂直水冷壁入口集箱、垂直水冷壁管、垂直水冷壁出口集箱后进入水冷壁出口混合集箱汇集后，经引入管引入汽水分离器进行汽水分离，从分离器分离出来的水进入贮水罐排往冷凝器，蒸汽则依次经顶棚管、后竖井/水平烟道包墙、低温过热器、屏式过热器和高温过热器。从汽机高压缸排汽进入位于后竖井前烟道的低温再热器和水平烟道内的高温再热器后，从再热器出口集箱引出至汽机中压缸。 去中压缸 去高压缸 ???? ?? ? ? 来自高压加热器 ?来自高压缸 ?省煤器?炉膛?低温过热器?屏式过热器?末级过热器 ?低温再热器?高温再热器?汽水分离器?贮水罐 二(汽水系统各部分所组成以及参数 1.省煤器 省煤器是由许多并列的蛇形管和进出口联箱组成。 其工作原理是:烟气在管外自上而下横向冲刷管束，将热量传递给管壁;水在管内自下而上流动，吸收管壁放出的热量，使水的温度上升。这种方式既能形成逆流传热，节约金属用量;也便于疏水和排气，以减轻腐蚀;另外，烟气自上而下流动，还有利于吹灰。 省煤器作用 省煤器是利用锅炉尾部烟气热量加热锅炉给水的热交换设备。省煤器是汽水系统中的承压部件，其最大的作用是: 1)节省燃料。 2)降低了锅炉造价。3)改善了汽包的工作条件，延长其常规使用的寿命。 省煤器系统自重通过后竖井包墙下部环形集箱引出的汽吊管悬吊，汽吊管吊杆将荷载直接传递到锅炉顶部的钢架上。为防止省煤器管排的磨损，在省煤器管束与四周墙壁间设有阻流板，在每组上两排迎流面及边排和弯头区域均设置有防磨盖板。省煤器进口集箱位于后竖井环形集箱下护板区域，穿护板处集箱上设置有防旋装置，进口集箱由生根于烟气调节挡板处的支撑梁支撑。 A汽水系统中给水气温变化对煤耗率的影响 汽水系统中:给水温度降低,一方面抽气减少,新蒸汽做功能力增加;另一方面,对于有再热 的机组,给水加热不足,循环吸热量增加。所以机组煤耗率的改变应是这两方面所引起的的综 合效应。根据等效焓降理论，对于最高一级加热器，若给水温度提高，出现端差?τ1，抽汽份额增加，新蒸汽的做功能力减少?H，循环吸热量下 降?Q。 新蒸汽等效热降降低: 循环吸热量减少: 装置效率相对提高: 煤耗率下降: 式中:H—新蒸汽的等效热降，kJ/kg;Q—循环吸热量，kJ/kg; ?τ1—最高级加热器的端差，kJ/kg;η1—最高级加热器的抽汽效率，%;q—加热器中1 kg抽汽的放热量，kJ/kg;?Qzr-1—最高级再热器吸热量的变化，kJ/kg。 【火电厂锅炉给水温度耗差分析模型的建立赵志红,丁艳,袁隆基,李聪】 2.锅炉水冷壁 锅炉水冷壁就是布置在四周的、管内流动介质一般为水或汽水亮相混合物的受热面。若锅炉为蒸汽锅炉，锅炉水冷壁主要为蒸发受热面;若锅炉为超临界压力锅炉，则水冷壁主要为加热受热面。锅炉水冷壁的基本作用为: ?吸收炉膛内火焰的热量。由于炉内火焰温度比较高，且烟速很低，因此这种吸热主要是通过辐射方式来进行，在炉膛出口处将烟气的温度冷却到足够低的程度。 ?保护蒸汽锅炉炉墙。由于蒸汽锅炉水冷壁的存在，使得火焰只能部分或完全不接触炉墙，从而起到保护作用。除此之外，水冷壁还能起到悬吊炉墙、防止蒸汽锅炉炉膛结渣等作用。 折焰角的作用 (1)增加水平烟道的长度。因折焰角是向炉内延伸的，相当于增加了水平烟道1个折焰角的长度。这样，就可在不增加锅炉深度的前提下，布置更多的过热器受热面。 (2)提高屏式过热器的传热效果。使烟气由没有折焰角时对屏式过热器的纵、横向冲刷，变为横向冲刷，提高了对流传热的效果。 (3)提高烟气在炉膛中的充满度使烟气沿燃烧室高度方向的分布趋向均匀。使炉膛前上部水冷壁与顶棚过热器的吸热量增加。 3.启动分离器 启动分离器布置在炉前，垂直水冷壁混合集箱出口，采用旋风分离形式，数量为两个。经水冷壁加热以后的工质分别由6根连接管沿切向向下倾斜15?进入两个分离器，分离出的水通过连接管进入分离器下方的贮水罐，蒸汽则由连接管引入顶棚入口集箱。分离器下部水出口设有阻水装置和消旋器。启动分离器贮水罐直段高度17.5m，总长为18.95m，数量一个。 启动分离器和贮水罐端部均采用锥形封头结构，封头均开孔与连接管相连。 4.分离器贮水罐水位测量 贮水罐上部蒸汽连接管、下部出水连接管上各布置有一个取压孔，后接三个并联的单室平衡容器，水、汽侧平衡容器一一对应提供压差给差压变送器，进行贮水管的水位控制。储水管上有设定的高报警水位、361阀全开水位、正常水位(上水完成水位)、361阀全关水位及基准水位，根据各水位不同的差压值来控制贮水罐水位控制阀(361阀)调节水位，贮水罐中水流在锅炉清洗及点火初始阶段被排出系统外及循环到冷凝器 361阀全名叫锅炉启动分离器贮水罐水位控制阀。其最大的作用是在锅炉启动过程中控制锅炉启动分离器贮水罐水位，以达到确保锅炉启动分离器正常安全的运行。 根据锅炉汽水分离器贮水罐水位按比例控制锅炉汽水分离器贮水罐水位调节阀开度。贮水罐水位11.3米以下贮水罐水位调节阀全关，贮水罐水位达到15.4米以上贮水罐水位调节阀全开。 5.过热器 过热器是把饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽的设备。 饱和蒸汽加热成过热蒸汽后，提高了蒸汽在汽轮机中的做功能力，即蒸汽在汽轮机中的有用焓降增加，来提升了热机的循环效率。同时降低烟气温度,回收烟气中的热量,提高锅炉效率.炉膛出口的烟气温度比较高,为1000---1100度,其中含有很多热量。烟气经过过热器后,温度降至700---800度,过热器回收了一部分烟气热量。此外，采用过热蒸汽还可降低汽轮机排汽湿度，避免汽轮机叶片被侵蚀，为汽轮机逐步降低排汽压力及安全运作创造了有利条件。过热器受热面由四部份组成，第一部份为顶棚及后竖井烟道四壁及后竖井分隔墙;第二部份 是布置在尾部竖井后烟道内的水平对流过热器;第三部份是位于炉膛上部的屏式过热器;第四部份是位于折烟角上方的的末级过热器 过热器系统按蒸汽流程分为:顶棚过热器、包墙过热器/分隔墙过热器、低温过热器、屏式过热器及末级过热器。按烟气流程依次为:屏式过热器、高温过热器、低温过热器。 整个过热器系统布置了一次左右交叉，即屏过出口至末级过热器进口进行一次左右交叉，有效的减少了烟气侧流过锅炉宽度上的不均匀的影响。锅炉设有两级四点喷水减温，每级喷水分两侧喷入，每侧喷水均可单独地控制，通过喷水减温可有效减小左右两侧蒸汽温度偏差。 过热器的蒸汽温度是由水/煤比和两级喷水减温来控制。水/煤比的控制温度取自设置在汽水分离器前的水冷壁出口集箱上的三个温度测点，通过3取中来控制。 两级减温器均布置在锅炉的炉顶罩壳内，第一级减温器位于低温过热器出口集箱与屏式过热器进口集箱的连接管上，第二级减温器位于屏式过热器与末级过热器进口集箱的连接管上。每一级各有两只减温器，分左右两侧分别喷入,可分左右分别调节，减少烟气偏差的影响。 一级减温器在运行中起保护屏式过热器作用，同时也可调节低温过热器左、右侧的蒸汽温度偏差。二级减温器用来调节高温过热汽温度及其左、右侧汽温的偏差，使过热蒸汽出口温度维持在额定值。 过热汽两级减温器均采用多孔喷管式，喷管上有许多小孔，减温水从小孔喷出并雾化后，与相同方向流动的蒸汽进行混合，达到降低汽温的目的，调温幅度通过调节喷水量加以控制。 B.过热蒸汽压力 当过热蒸汽温度不变,过热蒸汽压力降低,蒸汽在汽轮机内的放热量减少,汽轮机实际内功率减小,机组经济性降低。过热汽压力的变化会对随后的蒸汽再热压力产生一定的影响。 C.过热蒸汽温度 蒸汽温度是大型燃煤机组控制的主要参数,对机组的经济性和安全性影响很大,是锅炉安全、经济运行的主要参数之一。锅炉蒸汽温度上升会引起受热面金属材料超温,金属的热强度下降而破坏;而汽温下降,又将影响机组朗肯循环的效率。机组负荷在60%,100%额定负荷甚至30%,100%额定负荷范围内,要求其蒸汽温度维持额定值,偏差在-10, +5?范围。在锅炉运行过程中,影响蒸汽气温变化的因素很多,包括烟气侧的燃料性质、过量空气系数、燃烧 器运行方式等,蒸汽侧的影响因素有锅炉负荷、减温水量、给水温度等。所以正常运行时,汽温也难免波动,一定要采取很有效的调温措施才可能正真的保证汽温符合标准要求。 【过热蒸汽气温变化对锅炉经济和安全影响研究丁利,楼波】 煤水比的变化是过热汽温变化的基本原因,保持煤水比不变,则可维持过热汽温不变。当过热蒸汽温度有较大的改变时,首先应改变燃料量或改变给水量,使汽温大致恢复给定值。因此,目前超临界锅炉过热汽温的调节都是以调节煤水比作为粗调手段,辅之以喷水减温进而控制过热汽温的。【超临界压力锅炉过热蒸汽、再热蒸汽汽温变工况特性研究 李兵】 6.再热器 过热蒸汽在汽轮机高压缸中做功后，低压低温的蒸汽(称冷再)被重新引入再热器，再热器就是负责把这部分蒸汽重新加热成高温蒸汽，在再热器中，通常压力不能提高，而是把温度提高到和过热蒸汽通样或略低的温度。加热后的再热蒸汽(称热再)再进入汽轮机中、低压缸继续做功，最后进入凝汽器凝结成水。 采用再热循环，蒸汽在汽轮机中有用焓降增大，这一方面能够进一步提高循环效率(一次再热可提高循环效率4%—6%，二次再热可再提高约2%)，另外可使排汽湿度显而易见地下降，确保汽机末级叶片的安全。 再热汽温的调节是通过布置在低温再热器和省煤器后的平行烟气档板来调节的，经过控制烟气挡板的开度大小来控制流经后竖井水平再热器管束及过热器管束的烟气量的多少，进而达到控制再热器蒸汽出口温度。 在满负荷时，过热器侧烟气挡板全开，再热器侧烟气挡板部份打开。当负荷逐渐降低，过热器侧挡板逐渐关小，再热器侧挡板开大，直至锅炉运行至最低负荷，再热器侧全部打开。 再热汽事故喷水减温器布置在低温再热器至高温再热器间连接管道上，分左右两侧喷入。减温器喷嘴采用多孔式雾化喷嘴。 D.再热蒸汽压力 再热蒸汽是低压蒸汽,其单位压降做功能力损失(即熵增)比高压蒸汽大得多。所以再热蒸 汽的压力变化成为影响实际再热效果的主要的因素。采用与分析过热蒸汽压力变化引起机组标 准煤耗变化相同的考虑方法,在再热蒸汽温度和其它运行条件不变的情况下,认为再热蒸汽压力变化只影响中、低压缸的理想比焓降(如图1),则: 再热蒸汽气温变化引起的耗差 同过热蒸汽气温变化一样,再热蒸汽温度的变化也直接影响机组的

  煤耗。在再热蒸汽压力和其它运行条件不变的情况下,认为再热蒸汽气温变化只影响中、低压缸的理想比焓降。当再热蒸汽温度由t1变化到t2时,再热蒸汽的理想焓降由(h1-h2)增加到h?1-h?2,使可用焓降增大,(如图2)汽轮机热耗减小,机组经济性增强。具体为: 【电站锅炉汽水系统主要运行参数的耗差分析李德育,陈鸿伟,林阿彪,方月兰】 7.汽水系统压力保护 在过热器出口管道上装设了两只动力控制泄放阀(PCV阀)，一只安全阀，在屏式过热器进口管道上装设了四只安全阀。出口管道PCV阀和安全阀的整定压力幅度低于进口管道安全阀的整定压力幅度，因此当锅炉超压引起出口管道PCV阀和安全阀启跳时，能确保整个过热器系统中总有足够的蒸汽流过。而出口管道PCV阀的整定压力幅度低于过热器出口安全阀，使安全阀免于经常动作而得到保护。在动力控制泄放阀前设置了一个闸阀，以供PCV阀检修时隔离用。 再热器进、出口管道上分别设置了6只和2只弹簧安全阀。再热器出口管道上安全阀的整定压力幅度低于再热器进口管道上的，因此安全阀动作时，再热器中有足够的蒸汽流过，确保再热器得到一定效果的保护。 锅炉主给水阀门组由主给水电动门及启动给水压力调节阀组成。 给水旁路作用 根据运行给水泵出口压力与给水泵的安全裕量(要求的最低出口压力)的偏差的调节输出控制给水旁路调节阀的开度，使所有给水泵运行在允许的工作范围内，避免给水泵流量超过最大许可范围。经过控制给水旁路调节门使运行给水泵出口压力与给水泵的安全裕量(要求的最低出口压力)的偏差为零。 在主给水电动门旁路门全开后，开启主给水电动门。确认主给水电动门开启后将其停电。 锅炉疏水门:锅炉疏水集箱位于炉右侧，疏水点设在水冷壁进出口集箱、水冷壁混合集箱、储水罐下部连接管、顶棚出口集箱、包墙出口集箱、低过进口集箱、屏过进口集箱、屏过出口集箱、高过出口集箱、再热器进口集箱上等，每一个疏水点配1只手动截止阀、1只电动截止阀(进口) 疏水门作用:在锅炉启动时将蒸汽形成的凝结水排出，达到受热面预热的作用，同时防止受热面内由于疏水不畅发生水冲击;此外，停炉后如要排出蒸汽形成的凝结水也需要有疏水门。 8.某厂锅炉汽水系统的启动 (1)锅炉汽水系统在给水系统启动并运行正常后进行锅炉上水操作。 锅炉上水前检查中高压给水系统阀门位置正确，高压给水系统、启动分离器前系统所有疏水门关闭，启动分离器前系统所有空气门开启，过热器、再热器系统所有空气和疏水门关闭。 现场其实只留50M三个放空气门开启，省煤器出口放气和水冷壁中间联箱A/B侧出口放空气门，当见到连续水流后关闭这三个门。 冷态启动时开启启动分离器至锅炉疏水扩容器排水电动门，关闭启动分离器至凝汽器排水电动门，投入启动分离器储水箱水位自动。当水质合格后切至凝汽器排水。关闭锅炉给水电动门，开启电动给水旁路调节门前后截止门。逐渐开启给水调节旁路门锅炉上水。 锅炉上水期间注意控制给水调节旁路门开度使汽泵出口压力不低于1MPa。根据锅炉受热面空气门见水情况关闭见水的空气门，当启动分离器储水箱见水后关闭启动分离器前的所有空气门。 启动分离器入口温度达到190?，适当调整燃料量维持启动分离器入口温度190?，锅炉开始热态冲洗，联系化学值班员取样化验分离器储水罐水质。分离器储水罐排水Fe?50ppb，热态冲洗结束。锅炉给水流量900T/H后要及时将后备减温水切换到正常减温水后投入一、二级减温水自动。 在锅炉启动过程中还应注意加强疏水的回收和排放管理，防止不合格的疏水进入主系统，防止前级系统产生的氧化皮进入后级系统。在一期锅炉中，由于后备减温水管道是改造后新增加的，所以锅炉上水时，须在电动给水门前低压时开启后备减温水电动门进行管道注水。启动阶段，后备减温水投入期间严禁投入一、二级减温水自动，防止流量大幅度波动造成减温水管道冲击损坏。 (2)该厂锅炉汽水系统停止 锅炉MFT后，通过汽机疏水门自然降压。当主汽压力降低至1.5MPa后开启疏水门对锅炉进行热炉放水。锅炉放水结束，关闭所有进入凝汽器的疏水，破坏线MPa开启汽水系统空气门，烟风系统所有挡板保持关闭状态，维持锅炉系统空气门和疏水门开启状态进行余热干燥。根据锅炉停用时间的长短，可大致分为以下几种保养方式。 锅炉停用时间,60小时 1 、在汽动给水泵停止前调给水PH值在9.4-9.5，省煤器和启动分离器前受热面充水保养。 2 、过热器停炉后关闭高旁和锅炉空气门和疏水门关闭，进行密封保养。再热器在停炉后低旁关闭，开启再热系统疏水门抽真空，在真空破坏前关闭疏水门，再热器干态保养。 锅炉停用时间60小时?T?2周 1、在汽动给水泵停止前调给水PH值在9.4-9.5，省煤器和启动分离器前受热面充水保养。 2、 过热器系统在主汽压力小于0.06Mpa后进行充氮并密封保养，充氮压力0.03-0.06MPa。再热器在停炉后低旁关闭，开启再热系统疏水门抽真空，在真空破坏前关闭疏水门，再热器干态保养 锅炉停用时间?2周 1 、省煤器、锅炉水冷壁、过热器进行充氮置换水后密封(开启锅炉放水门，关闭排空门，开启充氮门进行炉水置换，炉水排空关闭疏水门和充氮门密封保养。充氮置换时主汽压力不高于0.35MPa)，充氮压力0.03-0.06MPa。 2、 再热蒸汽系统在再热蒸汽压力降低到0.06 Mpa后进行充氮并密封保养。 主要参数变化的影响 1)电站锅炉汽水系统主要运行参数一旦偏离目标值,就会导致机组实际循环热效率的降 低,引起煤耗增加。所以,在火电机组运行中要尽可能使运行参数的实际值接近目标值。 (2)对电站锅炉汽水系统建立煤耗偏差分析模型,并进行实时耗差计算能够定量地反映各个运行参数偏离目标值以及多个运行参数同时偏离目标值对火电机组标准煤耗的影响,从而能够及时指导运行人员及时作出调整运行工况,使火电机组始终运行在最佳工况下。 (3)火电机组运行参数煤耗偏差分析方法,为机组的经济运行,提供了一种实时在线监测与计算的手段,能综合反映火电机组的运行水平,具有较高的推广及应用价值。 参考文献: 火电厂锅炉给水温度耗差分析模型的建立赵志红,丁艳,袁隆基,李聪 过热蒸汽气温变化对锅炉经济和安全影响研究丁利,楼波 超临界压力锅炉过热蒸汽、再热蒸汽汽温变工况特性研究 李兵 电站锅炉汽水系统主要运行参数的耗差分析李德育,陈鸿伟,林阿彪,方月兰

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