一、控制汽溫的意義
過熱器出口汽溫也是蒸汽質量的重要指標之一。運行中如果過熱蒸汽偏離額定值過大,將會直接影響到鍋爐和汽輪機的安全經濟運行。只有當蒸汽處於規定的壓力,同時溫度也符合要求時,熱力設備才能正常工作。因此,蒸汽溫度也是鍋爐運行中必須監視和控制的主要參數。
過熱蒸汽汽溫過高,會加快金屬材料的蠕變。還會使過熱器蒸汽管道汽輪機高壓部分產生額外的熱應力,從而縮短設備的使用壽命。汽溫過低,會使汽輪機最後幾級的蒸汽溼度增加,對葉片的侵蝕作用加劇。嚴重時還會發生水衝擊,威協汽輪機的安全。而且當壓力不變而汽溫加大時,蒸汽的熱焓必然減少,因此蒸汽的做功能力減小。在汽輪機的負荷一定時,汽耗就必然要增加,電廠的經濟性將降低。通常超高壓到亞臨界壓力的鍋爐,過熱蒸汽溫度每降低10,汽耗將增加1.3-1.5%,大約會使循環效率下降0.3%。現代鍋爐對過熱蒸汽汽溫的要求非常嚴格。本鍋爐設計要求:在定壓運行工況下60~100%BMCR範圍內,過熱蒸汽及再熱蒸汽能維持其額定汽溫;在滑壓運行工況45~100%BMCR範圍內,過熱蒸汽及再熱蒸汽能維持其額定汽溫。
二、影響汽溫變化的主要因素
影響汽溫變化的主要因素是多種多樣的,這些因素常常還可能同時發生影響。下面敘述各個因素對汽溫的影響。
影響汽溫變化的因素
1.鍋爐負荷的影響;
1) 燃料量——蒸汽量變動
2) 過量空氣係數變化
3) 主蒸汽壓力變動
4) 再熱器調溫方式
2.給水溫度的影響;
3.火焰中心位置的影響;
1) 煤質
2) 燃燒器運行方式
4.爐頂漏風;
5.制粉系統投停的影響;
6.受熱面粘汙的影響;
7.飽和蒸汽溼度的影響;
8.減溫水量的影響;
9.負荷變動率的影響。
三、煙氣側的主要影響因素
1.燃料性質的變化當燃料的揮發分降低,含碳量增加或者煤粉變粗時,由於煤粉在爐膛中燃燼所需的時間長,火焰中心上移,爐膛出口煙溫升高,將使得汽溫升高。
燃煤水分或者灰分增加,將降低爐膛的溫度,使爐膛的輻射傳熱量減少,爐膛出口煙溫升高;同時水蒸汽增加煙氣容積,煙氣流速提高。這樣就使對流過熱器的傳熱係數增大,吸熱量增多,帶來汽溫升高;對以吸收輻射熱為主的輻射式過熱器和分隔屏過熱器,汽溫則降低;後屏過熱器汽溫變化平穩。一般當水分變化1%時,汽溫變化約為1.5℃,燃煤灰分變化10%,則汽溫變化約為5℃。
2.風量及其分配的變化
由於送風量或者漏風量增加而使爐內過量空氣係數增加時,燃燒生成的煙氣量增多,煙氣流速提高,對流傳熱加強,導致對流過熱器汽溫升高。通常爐膛過量空氣係數變化1%,過熱蒸汽溫度變化約為(10~20)℃。但是,如果風量不足,燃燒不好而在煙道再燃燒時,會使煙氣對流過熱器的汽溫升高,而且可能造成過熱器超溫破壞
在風量不變時,配風工況的改變也會引起汽溫的變化。這是由於配風工況不同引起爐膛火焰中心的位置的改變造成。例如,當燃燒器配風變化,使爐膛火焰中心下移時,爐膛出口煙溫會降低,使汽溫下降。送風機和引風機配合不當,使爐膛負壓發生變化時,也會使火焰中心位置變化,引起汽溫改變。
3.燃燒器運行方式改變擺動燃燒器噴口向上或者向下傾斜,會使火焰中心提高或者降低而使過熱汽溫升高或者降低。對流過熱器布置距爐膛出口越遠,噴口傾角對其吸熱量及出口汽溫的影響就越小。對於沿爐膛高度多排燃燒器,運行中投入不同標高的燃燒器組,也會影響燃燒室火焰中心位置,引起汽溫的變化。例如,把上組燃燒器切換到下組燃燒器運行時,汽溫會降低。
4.受熱面潔淨程度爐膛受熱面結渣或者管內結垢,會使其吸收爐內輻射熱減少,過熱器區域的煙氣溫度會提高,因此使過熱汽溫上升。反之,如果過熱器本身結渣,積灰或者管內結垢,將會導致汽溫下降。所以,運行中要保持過熱器的清潔,進行必要的吹灰和防止結渣,並保證進入過熱器的蒸汽品質。
四、蒸汽側的主要影響因素
1.鍋爐負荷的變化鍋爐運行中負荷是經常變化的。當負荷變化時,過熱蒸汽溫度也會隨之改變。鍋爐負荷增加時,過熱器內工質流量和爐內燃料消耗量按比例增大。但因爐膛內火焰溫度升高不多,致使爐內輻射換熱的份額相對下降,輻射式過熱器中蒸汽焓增減少,汽溫下降;而負荷增加時,爐膛的出口煙溫增加,而且對流過熱器布置距爐膛出口越遠,其汽溫隨負荷增加而升高的趨勢越明顯。對於半輻射式過熱器,由於它接受爐內輻射熱和爐膛出口煙氣對流換熱的份額相差不大,因此汽溫隨負荷變化而改變不大。雖然過熱器是由若干級輻射式,半輻射式和對流式三種受熱面串聯組成,如果布置恰當在很多工況下可以得到相當平穩的汽溫變化特性。但是,在實際情況下,由於鍋爐結構布置的限制和運行可靠的要求,不可能做到使汽溫特性在負荷變化時呈直線。實際鍋爐中,聯合過熱器的負荷特性通常是呈對流式的,即過熱器出口汽溫隨鍋爐負荷增加而升高。
應當說明,上述汽溫隨負荷變化的特性是指變化前後的兩個穩定工況。而對於一個工況向另一個工況變化的動態過程中,汽溫的變化情況則與上述不同。例如,當負荷突然增加燃燒工況還來不及改變,在汽壓未恢復前,由於過熱器的加熱條件沒有改變,而流經過熱器的蒸汽量增加了,因此,這時的汽溫是降低的。只有經過一段時間後,當燃燒的燃料量增加達到新的平衡時,汽溫才逐漸恢復,並最終達到汽溫升高。這也說明,當鍋爐負荷變化量或者變化速度較大時必然會引起過熱汽溫的上下波動。
2.給水溫度的變化
給水溫度變化時,為適應加熱給水熱量的變化,導致汽溫改變。例如:當給水溫度降低時,加熱給水所需的熱量增加,燃料消耗量必然要加大,進入到對流過熱器的煙溫和煙速都要提高,過熱器的吸熱量增加,但此時流經過熱器的蒸汽量並未改變,因此汽溫必然升高。給水溫度的大幅度改變對鍋爐的安全運行和電廠的經濟性帶來影響。運行經驗表明,給水溫度降低10℃,過熱蒸汽溫度約增加4~5 ℃,燃煤耗量增加0.65%。給水高壓加熱器解列是引起過熱器超溫的重要因素,同時也是造成電廠效率大幅度下降的主要原因之一,因此應引起重視。
3. 飽和蒸汽用量的變化當鍋爐用飽和蒸汽吹灰時,為了保證負荷的需要,必須增加燃料消耗量。因此爐膛出口煙溫和煙氣量增加,而流經過熱器的蒸汽量不變,所以汽溫必然升高。
從汽包出來的飽和蒸汽總是含有少量水分,在正常工況下,飽和蒸汽的溫度一般變化很小。但當工況變動,尤其是水位過高,鍋爐水含鹽偏高,鍋爐負荷突然增加等,都會使飽和蒸汽的帶水量大大增加。由於增加的水分在過熱器中汽化要多吸收熱量,在燃燒工況不變情況下,用於幹飽和蒸汽的過熱量相應減少,因此引起過熱汽溫降低。飽和蒸汽如大量帶水則造成過熱汽溫急劇下降。