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1、锅炉运行控制锅炉工况变动的影响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有关的运行参数来反映。如锅炉的蒸发量、工质的压力和温度、烟气温度、燃料量o锅炉在一定条件下运行时，用来反映锅炉工作状况的各个参数都具有确定的数值，如果运行条件改变，则这些工况参数就要相应地发生变化。如果工况参数一直保持不变，则这时的工况称为稳定工况。事实上绝对的稳定是没有的，在实际运行中，即使在所谓稳定工况下，锅炉的各工况参数也不断地发生微小的变化。从锅炉运行角度来看，蒸汽负荷的变动是来自外界的一种干扰，或称为外扰，此外，即使没有蒸汽负荷的变动，锅炉工况也不是一成不变的。例如燃料量、燃料水分、烟道漏风、受热面积灰
2、等的变动也都会影响锅炉的工作。这类变化是由锅炉设备本身所引起的，故称为内扰。锅炉的工况经常因受到外扰和内扰而发生变动，任何工况的变动都将引起某些指标和参数的变化，如汽压、汽温和效率等。因此，充分了解工况变动时锅炉工作所受到的影响对运行人员来说是十分重要的。每一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，各种影响则相互交错，不易清晰地反映出变化的规律。为了便于分析，下面就一个因素改变时对锅炉静态特性的影响的简单情况进行定性讨论，同时假定其它条件均保持不变，这时，我们可以认为，几个因素同时改变时给锅炉工作所带来的总的影响，就是每一因素单独改变时的影响的总和。一.燃料量变动的影响1
3、、炉内辐射传热特性当送入炉膛的燃料量变动时，炉膛内的温度和燃料在炉内的逗留时间均将发生变化，这两种变化对燃烧效率有相反的影响，在一定范围内，它们的影响是不大的。倡当负荷过大或过低时，将使燃烧效率降低很多，对本炉来说，由于燃用低挥发分煤，燃烧损失将增加很多。燃料量增加时，炉膛出口烟温随之升高，当理论燃烧温度不变而炉膛出口烟浊升高时,炉内的平均温度水平也升高,炉内总的辐射传热量增加。炉膛出口烟温升高表明炉膛出口烟气焰II”相应增大,然而单位燃料量送入炉膛的热量Ql未变，故单位燃料量在炉内的辐射热量Q减少了。Q=(Ql-H)式中E保热系数2、对流传热特性由上述可知，当增大燃料量B时，炉膛出口烟温和烟
4、气量均将增大，必然会增大对流受热面的传热量。单位燃料的对流传热量为Qd=KHtB式中K传热系数。K=(d+f)受热面平均热有效系数；H对流传热面积；t传热温压。At=-t当燃料量增大时，放热系数ad和af及传热温压均增加，而且，Kt的增加幅度一般要超过燃料量本身的增加，因此使单位燃料的对流传热增大，而且对流受热面离炉膛出口愈近，对流传热量增加得愈多。实际上，当燃料量变动不大时，锅炉的效率可假定不变，这时燃料量B与锅炉蒸发量成正比。这样燃料量增大时,单位燃料量的对流放热增大,也就说明提高负荷时，单位工质在对流区中的吸热量增多，其特性恰好同前述辐射传热特性相反。见图11-Io图中Aif和Aid分别
5、表示工质辐射吸热和对流吸热。锅炉负荷变化对其它参数的影响示图11-2中。由图可知，当负荷变化时，效率也随之变化，在某一负荷时可以到达最高的效率，这一负荷叫做经济负荷，在经济负荷以下时，炉内温度随着负荷的降低，使不完全燃烧损失显著增大，锅炉效率也随之降低；在经济负荷以上时，如锅炉负荷降低，则由于排烟损失和燃料不完全燃烧损失的减小，锅炉效率相应地提高。二、过量空气系数改变的影响当送风量变化或各部漏风量变化时，都会引起过剩空气系数的变动。1.送风量改变炉内过量空气系数是指炉膛出口处的过量空气系数cd”。当空气量增多时，所生成的烟气的热容VC增大,因而绝热燃烧温度Ta降低;空气量增多还会使炉膛黑度减小
6、，并使火焰中心位置升高，所有这些均将影响炉内的辐射传热，绝热燃烧温度降低，将导致炉膛出口烟温降低，但炉内辐射传热的减少又会使炉膛出口烟温升高。图10-3示出过量空气系数同各处烟温的关系。当炉内过量空气系数cd”增大时，燃烧生成的烟气量增多，烟气在对流区中的温降减小使排烟温度升高，烟气量的增多和排烟温度的升高，将使排烟热损失q2增大（图10-4）。在一定范围内过量空气的增多有利于燃烧，使未燃尽损失q3和q4有所减小。对应各项热损失最小（热效率最高）的过量空气系数称为最佳过量空气系数。加大炉内过量空气系数对锅炉的影响同增大燃料量相近，同样会减少炉内单位辐射传热量并增大单位对流传热量。2、各部漏风量
7、变化漏风同上述过量空气系数增大的影响是一样的，只是漏入的是冷空气，危害性更为严重，漏风的地点不同，产生的影响也不相同。燃烧器附近或炉膛下部的漏风，对燃烧和辐射传热损失。对流烟道的漏风将降低漏风点的烟气温度，使该段的传热温差和传热量降低，至于离开该段的烟温可能比无漏风时更高或更低。但无论如何，有漏风时，都会增大锅炉的排烟热损失。三、给水温度变动的影响锅炉的给水是由除氧器经过给水泵，高压加热器送来的，所以当高压加热器的运行状况（如是否投用或发生故障，以及加热器受热面的清洁程度等）改变时，将会引起给水温度的变化。另外，汽轮机负荷变化时，也会导致给水温度的变化。当给水温度降低时，燃料量的增加会使炉膛出
8、口烟温比同样负荷下要高,加之烟气流速的增加，因而增加了每公斤燃料在对流受热面区域的放热量Qd,因此单位重量的工质在对流受热面的吸热B-QD必然增加。因而具有对流特性的过热器，其出口蒸汽温度将升高。此外给水温度降低会增大省煤器中的传热温压，又会进一步增加省煤器的吸热量，并降低出口烟温。四、燃料性质变动的影响在运行中，进入锅炉的燃料的性质可能发生变动，在某些情况下还需改用其它燃料，当燃料品种改变时，燃料的发热量、挥发分、水分、灰分以及灰渣性质等都会改变，对锅炉工作有多种不同影响。如挥发分会影响燃料的着火和燃烧，灰分含量和性质会影响未燃尽损失受热面污染、磨损和环保；燃料水分不仅影响着火、燃嫡口受热面
9、腐蚀，而且还会使各区的烟温和传热发生显著变化。1.燃料灰分的变动当燃料灰分增大时，其可燃物含量减少，故发热量、燃烧所需的空气量和燃烧后所生成的烟气量都比设计值降低。如果保持燃料量不变，则由于燃料发热量降低，使炉内总放热量随之降低因而锅炉蒸发量降低，同时将使炉膛出口的烟气温度降低，以致对流受热面的传热温差减少，燃料灰分增大之后，燃烧产物的体积也缩小，因此对流受热面的吸热量显著降低。要保持蒸发量不变，则必须增加燃料消耗量，烟气中的飞灰含量将大幅度增加，就会加剧受热面的磨损并容易造成堵灰。2、燃料水分的变动图10-5示出燃料折算水分对锅炉工作的影响。燃料的水分对炉内烟温、传热和排烟热损失的影响正如过
10、量空气的影响一样。燃料水分增加则烟气窖增大，而绝热燃烧温度降低，但是由于水分的比热较空气大得多，影响程度就更为严重。随燃料水分的增加，绝热燃烧温度会显著降低，因而炉膛出口烟温也将降低这时，炉内辐射传热减少和对流传热增大的程度，要比增大炉内过量空气时更为显著。锅炉运行参数的调节锅炉机组运行的好坏在很大程度上决定了电厂运行的安全经济性。锅炉机组的运行,必须与外界负荷相适应，由于外界负荷是经常变动的，因此锅炉机组的运行,实际上只能维持相对地稳定。当外界负荷变动时，必须对锅炉进行一系列的调整操作,使供给锅炉机组的燃料量、空气量、给水量等作相应的改变，使锅炉的蒸发量与外界负荷相适应，否则，锅炉运行参数就
11、不能保持在规定的范围内，严重时，将对锅炉机组和电厂的安全经济运行产生重大影响，甚至给人身安全和国家财产带来严重危害。同时，即使在外界负荷稳定的情况下，锅炉机组内部某一因素的改变，也会引起锅炉运行参数的变化，因而必须经常地监视其运行情况，并及时正确地进行适当的调节工作。在运行中对锅炉进行监视和调整的主要任务是:(1)使锅炉的蒸发量随时适应外界负荷变化的需要；(2)均衡给水，并随时维持汽包水位正常；(3)汽压、汽温稳定在规定的范围内；(4)保证合格的蒸汽品质；(5)减少各项热损失，提高锅炉的效率。一、蒸汽压力的调节1、汽压变化的原因引起锅炉汽压发生变化的原因可归纳为两个方面：一是锅炉外部的因素,称
12、为外扰；二是锅炉内部的因素，称为内扰，而汽压变化的实质是由于锅炉蒸发量与外界负荷的平衡关系遭到了破坏。(1)外扰外扰是指外界负荷的正常增减以及事故情况下的电负荷，它具体反映在汽轮机所需蒸汽量的变化上，譬如，外界负荷增加时，由锅炉送往汽轮机的蒸汽量就增多，则在锅炉蒸汽管内的蒸汽分子数量就减少。适当地增加燃料量和风量，使锅炉产生的蒸汽数量相应地增加，则汽压将能较快地恢复至正常数值。(2)内扰即由锅炉机组本身的因素引起汽压变化，这主要是指炉内燃烧工况的变动（如燃烧不稳定或燃烧失常等）和锅炉内工作情况（如热交换情况）不正常。在外界负荷不变的情况下，汽压的稳定或燃烧失常时，炉膛热强度将发生变化，使蒸发受
13、热面的吸热量发生变化，因而水冷壁管中产生的蒸汽量将增多或减少，这就必然引起汽压发生较大的变化。此外，锅炉热交换情况的改变也会影响汽压的稳定，水冷壁管外积灰或结渣以及管内结垢时，由于灰、渣和水垢的导热系数很低，都会使水冷壁受热面的热交换条件恶化，使受热面内的工质得不到所需要的热量，则必然会影响产生的蒸汽量，而引起汽压的变化。（3）内扰和外扰的判断在锅炉运行中，当蒸汽压力发生变化时，一般可根据汽压与蒸汽流量的变化关系，来判断引起汽压变化的是由于外扰或内扰的影响。如果汽压P与蒸汽流量D的变化方向是相同的，则大多是由于内扰的影响,譬如当汽机调门开度不变时,如燃料量减少,则锅炉产汽量减少，最终导致汽压下
14、降。实际上，单元机组内扰的影响过程是这样的：外界负荷不变时，若锅炉燃料量突然增加最初压力上升，同时蒸发量相应增加，但为与外界负荷相适应，汽轮机关小调速汽门。使汽压继续上升，蒸发量适当减少；反之亦然。2、汽压波动的影响汽压过高是很危险的，安全阀万一发生故障不动作，则可能发生爆炸事故，对设备和人身安全都会带来严重的危害。另一方面，即使安全阀工作正常。汽压过高时由于机械应力过大，也将危害锅炉设备各承压部件的长期安全性，当安全阀动作时，排出大量高压蒸汽，也会造成经济上的损失。如果汽压低于额定值，则会降低发电厂运行的经济性，这主要是由于汽压降低将减少蒸汽在汽轮机中作功的焰降，使蒸汽作功能力降低，因而使汽
15、耗增大，若汽压降低过多，以致不能保持汽轮机的额定负荷，甚至影响发电厂的负荷，此外，汽压过低使汽轮机的轴向推力增加，容易发生推力瓦烧毁事故。(1)汽压变化速度的影响当负荷变化引起汽压变化时，汽压变化的速度说明了锅炉保持或恢复规定汽压的能力，汽压变化的速度主要与负荷变化速度，锅炉的储热能力以及燃烧设备的惯性有关。负荷变化速度越快，引起汽压变化的速度也较快，反之，汽压变化速度越慢。锅炉的储热能力越大，汽压变化的速度越慢；储热能力越少，汽压变化的速度越快，所谓储热能力是指当外界负荷变动而燃烧工况不变时，锅炉能够放出或吸收的热量的大小，锅炉的储热能力与锅炉的水容积和受热面金属质量的大小及蒸汽参数有关。水
16、容积和受热面金属量越大，则储热能力越大；蒸汽压力越高，液体热的变化越小，工质和金属能储存或释放的热量越小。燃烧设备的惯性是指从燃料量开始变化到炉内建立起新的热负荷所需要的时间,燃烧设备的惯性大,当负荷变化时,恢复汽压的速度也就慢，燃烧设备的惯性与燃料种类和制粉系统的惯性比中间储仓式制粉系统的惯性要大。汽压变化速度对锅炉工作有下述影响：汽包压力的变动速度过大，会使水循环恶化，当循环回路下降管中水的下降流速不大，而汽包流速不大，而汽包压力又急剧降低时，水在下降管中可能发生汽化，当汽包压力急剧上升时，由于饱和温度升高，上升管中产生的汽量就会减少。若由于负荷突然增加使汽压突然降低时，可能引起蒸汽大量带水，因而使蒸汽品质恶化和过热汽温降低。另外，当汽压急剧变化时
