余热锅炉ppt课件.ppt

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1、余热锅炉,锅炉的热力过程,一.锅炉的传热导热对流换热辐射换热,传热方程式,QKtA J/s或W Q一传热量； K一传热系数，W/(m2)； t一平均温差，； A一管子的传热面积，m2。,锅炉的热力过程,二.锅炉热量转换的过程在发电锅炉的热量传递过程中，前面所述的导热、对流、辐射三种传热方式同时存在，只是在锅炉不同的部位，以一种传递方式为主。例如：锅炉炉膛水冷壁的传热是以辐射为主，尾部省煤器、空气预热器是以对流传热为主，而炉膛出口的过热器受热面，有以辐射传热为主的辐射过热器，也有以对流传热为主的对流过热器。,什么是余热锅炉？,HRSG 是余热锅炉的缩写。余热锅炉是锅炉的一种，它主要是利用燃气轮机

2、排气的余热产生蒸汽。,产生蒸汽,余热锅炉,燃气轮机,燃气轮机排气,燃料,空气,给水,在燃气轮机内做功后排出的燃气，仍具有比较高的温度，一般在540左右，利用这部分气体的热能，可以提高整个装置的热效率。通常是利用此热量加热水，使水变成蒸汽。蒸汽可以用来推动蒸汽轮机一发电机，也可用于生产过程的加热或供生活取暖用。利用燃气轮机排气的热量来产汽的设备，称为“热回收蒸汽发生器”，表明回收了排气的热量。我国习惯上称为“余热锅炉，并把燃气轮机的排气简称为“烟气”。,“余热锅炉”通常是没有燃烧器的，如果需要高压高温的蒸汽，可以在“余热锅炉”内装一个附加燃烧器。通过燃料的燃烧使整个烟气温度升高，能够产生高参数的

3、蒸汽。例如某余热锅炉不装燃烧器时，入口烟气温度为500，装设附加燃烧器后，可使入口烟气温度达到756。蒸汽的压力可以从4MPa升到10MPa，蒸汽的温度可以从450升到510，蒸汽可以供高温高压汽轮机用，从而增加了电功率输出。,余热锅炉应用,余热锅炉应用领域:热电联产为工厂提供工艺用汽；联合循环电厂为蒸汽轮机提供蒸汽。,余热锅炉与常规锅炉的区别：,余热锅炉主要是利用燃气轮机排气作为热源，因此不需要燃烧系统 (除非有补燃要求)。 余热锅炉不用风机 (通风来自于燃气轮机的排气)。余热锅炉可在多压状态下产生蒸汽提高了热回收效率。对流热交换而不是辐射热交换。余热锅炉不采用膜式水冷壁结构。余热锅炉采用翅

4、片管提高传热效率。,余热锅炉与常规锅炉的区别,余热锅炉,常规电站锅炉,典型的余热锅炉断面图,余热锅炉组成及工作过程,通常余热锅炉由省煤器、蒸发器、过热器以及联箱和汽包等换热管组和容器等组成，在有再热器的蒸汽循环中，可以加设再热器。在省煤器中锅炉的给水完成预热的任务，使给水温度升高到接近饱和温度的水平；在蒸发器中给水相变成为饱和蒸汽；在过热器中饱和蒸汽被加热升温成为过热蒸汽；在再热器中再热蒸汽被加热升温到所设定的再热温度。,余热锅炉布置图,烟气系统,从燃气轮机出来的高温烟气有两路出口，一路进入余热锅炉，从主烟囱排入大气，另一路进入旁路烟囱排入大气。每路烟道上都装有挡板，共有三个挡板，主烟道上的挡

5、板称“主挡板”，旁路烟道上的档板称“旁路档板”，主烟囱处的档板称“烟囱挡板”，各挡板是配合使用的。燃气轮机工作而余热锅炉不工作，要开启旁路挡板，关闭主挡板。燃气轮机与余热锅炉同时工作，要关闭旁路挡板，开启主挡板。另一方面为调节余热锅炉的产汽量，主挡板和旁路挡板可以部份开启或部份关闭。余热锅炉工作时，应该开启烟囱挡板。当余热锅炉短时间停炉，可以关闭烟囱挡板，以防止余热锅炉内的热量损失。因为余热锅炉内温度比较高，周围冷空气可以进入余热锅炉，形成自然对流将热量带走，关闭烟囱挡板就能防止外界气流进入余热锅炉，以保存热量，准备随时起动余热锅炉。如果余热锅炉要停炉检修，希望冷却速度快些，可以开启烟囱挡板。

6、,过热器,过热器的作用是将蒸汽从饱和温度加热到一定的过热温度。它位于温度最高的烟气区，而管内工质为蒸汽，受热面的冷却条件较差，从而在余热锅炉各部件中最高的金属管壁温度。,省煤器,省煤器的作用是利用尾部低温烟气的热量来加热余热锅炉给水，从而降低排气温度，提高余热锅炉以及联合循环的效率，节约燃料消耗量。 常规锅炉的省煤器分为沸腾式和非沸腾式两种，前者允许产生蒸汽而后者不允许产生蒸汽。通常不希望联合循环中的余热锅炉在省煤器中产生蒸汽，因为蒸汽可能导致水击或局部过热，在机组刚起动以及低负荷时，省煤器管内工质流动速度很低，此时较容易产生蒸汽。采用省煤器再循环壁可以增加省煤器中水的质量流量，从而解决这个问

7、题。另外可以布置烟气旁路系统，在部分负荷时将部分省煤器退出运行，这样也可以增加省煤器的工质流速。,蒸发器,在蒸发器内，水吸热产生蒸汽。 通常情况下只有部分水变成蒸汽，所以管内流动的是汽水混合物。汽水混合物在蒸发器中向上流动，进入对应压力的汽包。,汽包,自然循环和强制循环的余热锅炉中，汽包是必不可少的重要部件。 汽包除了汇集省煤器给水和汇集从省煤器来的汽、水混合物外，还要提供合格的饱和蒸汽进入过热器或供给用户。 汽包内装有汽水分离设备，来自蒸发器的汽水混合物进行分离 。是很大的储水容器，从而具有较大的水容量和较多热惯性，对负荷变化不敏感。 汽包通常不受热，因为在接近饱和温度下运行时抗拉和屈服强度

8、是关键的。,减温器,减温器通常位于过热器或再热器出口管组的进口处，比如一、二级过热器之间。减温水一般来自锅炉给水泵，为了能够正常的工作，它的压力要比蒸汽压力高2.76Mpa左右。 减温水通过喷口雾化后喷入湍流强烈的蒸汽中，蒸汽的速度和雾化的水滴尺寸是确定减温效果的两个最重要因素。 一个好的过热器或再热器设计，在额定负荷稳定运行时需要很少的喷水量。,余热锅炉主要特性参数,1.高压部分,2.再热部分,NG-901FA-R型余热锅炉设计参数如下所示：,3.低压部分,4.中压部分,5.其他部分参数,余热锅炉主要特性参数,1. 热端温差 热端温差是指换热过程中过热器入口烟气与过热器出口过热蒸汽之间的温差

9、。 降低热端温差，可以得到较高的过热度，从而提高过热蒸汽品质。但降低热端温差，同时也会使过热器的对数平均温差降低，也就是增大了过热器的传热面积，加大了金属耗量。 大量计算表明，当热端温差选择在3060范围内，是比较合适的。,余热锅炉主要特性参数,2节点温差 节点温差也叫窄点温差，是换热过程中蒸发器出口烟气与被加热的饱和水汽之间的最小温差。 当节点温差减小时，余热锅炉的排气温度会下降，烟气余热回收量会增大，蒸汽产量和汽轮机输出功都随之增加，即对应着高的余热锅炉热效率，但平均传热温差也随之减小，这必将增大余热锅炉的换热面积。显然，是不允许等于零的，否则，余热锅炉的换热面积将为无穷大，这是不现实的。

10、 此外，随着余热锅炉换热面积的增大，燃气侧的流阻损失也将增大，有可能使燃气轮机的功率有所减小，导致联合循环的热效率有下降的趋势。,余热锅炉主要特性参数,3接近点温差 接近点温差是指余热锅炉省煤器出口压力下饱和水温度和出口水温之间的温差。,余热锅炉的分类,按余热锅炉烟气侧热源分类 1无补燃的余热锅炉 这种余热锅炉单纯回收燃气轮机排气的热量，产生一定压力和温度的蒸汽。 2有补燃的余热锅炉 由于燃气轮机排气中含有1418的氧，可在余热锅炉的恰当位置安装补燃燃烧器，充天然气和燃油等燃料进行燃烧，提高烟气温度，还可保持蒸汽参数和负荷稳定，以相应提高蒸汽参数和产量，改善联合循环的变工况特性。一般来说，采用

11、无补燃的余热锅炉的联合循环效率相对较高。目前，大型联合循环大多采用无补燃的余热锅炉。,余热锅炉的分类,按余热锅炉产生的蒸汽的压力等级分类 目前余热锅炉采用有单压、双压、双压再热、三压、三压再热等五大类的汽水系统。 1单压级余热锅炉 余热锅炉只生产一种压力的蒸汽供给汽轮机。 2双压或多压级余热锅炉 余热锅炉能生产两种不同压力或多种不同压力的蒸汽供给汽轮机。,余热锅炉的分类,按受热面布置方式分类 1卧式布置余热锅炉 2立式布置余热锅炉,卧式布置余热锅炉,立式布置余热锅炉,余热锅炉的分类,按工质在蒸发受热面中的流动特点(工作原理)分类 1自然循环余热锅炉 烟气是水平方向地流过垂直方向安装的管簇的。管

12、簇中的水汽混合物与下降管中冷水的密度差，是维持蒸发器中汽水混合物自然循环的动力。 2强制循环余热锅炉 烟气通常总是垂直地流过水平方向布置的管簇的。通过循环泵来保证蒸发器内循环流量的恒定。 3直流余热锅炉 直流余热锅炉靠给水泵的压头将给水一次通过各受热面变成过热蒸汽。在蒸发受热面中，工质的流动是由给水泵压头来实现。,卧式与立式燃机余热锅炉对比,卧式与立式燃机余热锅炉对比,余热锅炉的结构,通常，大型余热锅炉采用模块结构，这种经过工厂试验的各模块，便于装运，可缩短安装工期，降低建造费用。NG-901FA-R型余热锅炉为三压、再热、卧式、无补燃、自然循环燃机余热锅炉，主要由进口烟道、锅炉本体（本体受热

13、面和钢架护板）、出口烟道、主烟囱、高中低压锅筒、管道、平台扶梯等部件以及给水泵、排污扩容器等辅机组成。锅炉本体受热面采用N/E标准设计模块结构，由垂直布置的顺列螺旋鳍片管和进出口集箱组成，以获得最佳的传热效果和最低的烟气压降。,燃机排出的烟气通过进口烟道进入锅炉本体，依次水平横向冲刷各受热面模块，再经出口烟道由主烟囱排出。沿锅炉宽度方向各受热面模块均分成三个单元，各受热面模块内的热面组成见下表,锅炉从入口法兰至尾部总长为50.6 m，宽度约为18m（包括平台宽度），高压锅筒中心标高为28.1 m，中压锅筒中心标高为27.71 m，低压锅筒中心标高为28.275 m，烟囱顶部标高为80m。,蒸发

14、设备,锅炉受热面中用以吸收炉内高温火焰或烟气的热量来加热水产生饱和蒸汽的受热面称为蒸发受热面。蒸发受热面及与它直接相配合工作的设备称为蒸发设备，蒸发设备组成了锅炉的蒸发系统。,蒸发设备的作用及组成,蒸发设备是锅炉的重要组成部分，其作用就是吸收燃料燃烧放出的热量，使水受热汽化变成饱和蒸汽。自然循环锅炉的蒸发设备是由汽包、下降管、水冷壁、联箱及一些连接管道所组成。汽包下降管下联箱水冷壁上联箱再回到汽包，就形成了一个闭合的流动回路，称为锅炉蒸发设备的水循环回路。,汽包,汽包是锅炉蒸发设备中的主要部件，是一个汇集锅水和饱和蒸汽的圆筒形容器。1汽包的作用汽包与下降管、联箱、水冷壁管等共同组成锅炉的水循环

15、回路：它接受省煤器来的给水，并向过热器输送饱和蒸汽。所以，汽包是生产过热蒸汽的过程中加热、蒸发、过热这三个阶段的连接枢纽或大致分界点。汽包中储存有一定的汽量、水量，因而汽包具有一定的储热能力。在运行工况变化时，可以减缓汽压变化的速度，对锅炉运行调节有利。汽包中装有各种装置，能进行汽水分离，清洗蒸汽中的溶盐，排污，以及进行锅内水处理等，从而可以改善蒸汽品质。,2汽包的结构,汽包本体是一个圆筒形的钢质受压容器，由筒身(圆筒部分)和两端的封头组成。筒身由钢板卷制焊接而成，凸形封头用钢板冲压而成，然后两者焊接成一体。封头上开有人孔，以便进行安装和检修，同时起通风作用。人孔盖一般由汽包里面向外关紧，封头

16、为了保证其强度，常制成椭球形的结构，或制成半球形的结构。汽包外面有许多管座，用以连接各种管道，如给水管、下降管、汽水混合物引入管、蒸汽引出管、连续排污管、事故放水管、加药管、连接仪表和自动装置的管道等。 (称为管座)，安装时只需将管子对焊在管座上即可。汽包内部装有各种提高蒸汽品质的装置，如汽水分离装置、蒸汽清洗装置、连续排污装置、加药装置、分段蒸发装置，还有给水分配装置、事故放水管等。由于现代锅炉普遍采用悬吊式构架，故汽包的支吊方式都是悬吊式，即用吊箍将其悬吊在炉顶钢梁上，以保证运行中汽包能自由膨胀。在中小型锅炉上一般是用滚柱支座将汽包支承在钢架上。,超高压400t/h锅炉的汽包结构 1汽包筒

17、身； 2汽包封头；入孔口,下降管,下降管的作用是将汽包中的水或将直接引入下降管的给水连续不断地送至下联箱并供给水冷壁，以维持正常的水循环。下降管的一端与汽包连接，另一端直接或通过分配支管与下联箱连接。为了保证水循环的可靠性，下降管自汽包引出后都布置在炉外，不受热，并加以保温以减少散热损失。为了减小阻力，加强水循环，节约钢材，简化布置，现在生产的高压以上大容量锅炉都采用大直径集中下降管根数较少(一般为46根)的大直径下降管，其下部是通过分配支管与水冷壁各下联箱连接，以达到配水均匀之目的。,联箱,除蒸发设备外，过热器、再热器、省煤器等设备上也有联箱。现代锅炉都采用圆形联箱，实际上是直径较大、两端封

18、闭的圆管，可用来连接两部分相同或不同管数和管径的管子，起汇集、混合和分配工质的作用。联箱一般布置在炉外不受热，其材料常用20号碳钢。其长度由所需连接的管数决定。联箱与管子的连接现在都采用焊接。水冷壁下联箱，通常都装有定期排污装置和膨胀指示器，有的还装有锅炉启动时加强水循环用的蒸汽加热装置即循环推动器。,水冷壁,水冷壁是由许多根并列的上升管组成的。它一般垂直的布置在炉膛内壁四周或部分布置在炉膛中间。水冷壁是现代锅炉的蒸发受热面。采用水冷壁作为蒸发受热面可以节省金属，水冷壁可以保护炉墙、可以简化炉墙结构。,余热锅炉蒸发器的选择,蒸发器作为受热面组件之一，使蒸发器中给水相变成为饱和蒸汽。自然循环余热

19、锅炉的蒸发器传热管束通常是23排一组并联焊接在上下的混合联箱上，上联箱由汽水导出管与汽包连接，汽水混合物在汽包中进行汽水分离，水经下降管返回下联箱，蒸汽进入过热器过热。强制循环的蒸发器依靠循环水泵建立汽水的循环流动，通常采用较小直径的管子，因而结构紧凑，同时也减少了锅炉的水容积和运行热惯性，有利与实现快速启动和符合迅速变动的要求。,水循环,锅炉水循环分两种：一种是自然循环；另一种是强制循环。在余热锅炉中较广泛采用自然循环。 锅水受热后产生的汽水混合物密度变小，沿上升管进入汽包。新进入汽包的水温度低、密度大，便顺下降管进入下集箱来补充受热后上升水的位置。这样水在炉管内不断地流动、不断地吸收受热面

20、金属壁的热量同时冷却金属壁，使金属壁不会超温，保证水的正常循环 。,蒸汽净化,锅炉生产出的蒸汽的质量，除了要求蒸汽参数；压力、温度符合规定外，还要求蒸汽品质合格。蒸汽品质即蒸汽的洁净程度是指蒸汽中杂质含量的多少。蒸汽中所含的杂质为各种盐类、碱类及氧化物等，其中绝大部分是盐类，故通常多以蒸汽的含盐量表示蒸汽含杂质的多少。,锅炉用水指标,1.悬浮物含量悬浮物的成分主要是不溶解的矿物质和有机物2含氧量水中溶解氧对热力设备有氧化腐蚀作用，必须把它除掉3含盐量含盐量是指水中含有各种盐类的总量 4. 硬度水中结垢性物质的总含量。结垢性物质主要包括钙盐和镁盐两大类 5氢离子浓度水的酸性和碱性常用氢离子浓度来

21、表示而氢离子浓度又常用PH值来间接表示,蒸汽的污染,当蒸汽中含有杂质时称为蒸汽被污染。造成蒸汽被污染有两方面的原因： 1.由于蒸汽携带有含盐浓度大的锅水水滴，这种因携带锅水水滴而导致蒸汽带盐的现象称为蒸汽的机械携带；在锅水含盐浓度一定的情况下，蒸汽的机械携带就决定于蒸汽的带水量。 2.由于某些盐分能直接被高压蒸汽所溶解，这种蒸汽带盐的现象称为蒸汽溶盐或蒸汽的溶解性携带，由于高压蒸汽对盐分的溶解具有选择性，故蒸汽溶盐又称为蒸汽的选择性携带。,提高蒸汽品质的途径,对给水进行严格的炉外水处理 进行汽水分离，即在汽包内装设汽水分离设备，以减少蒸汽对水分的机械携带 装设蒸汽清洗装置对蒸汽进行清洗，以减少

22、蒸汽对盐分的选择性携带 进行锅炉排污和实行分段蒸发，以降低锅水的含盐量,汽水分离的基本原理,(1)重力分离 利用汽与水的密度不同，在重力作用下使水与汽分离。 (2)离心分离 利用汽水混合物作旋转运动时产生的离心力作用进行分离 。 (3)惯性分离 利用汽水混合物改变流向时产生的惯性力作用进行分离 。 (4)水膜分离 当蒸汽带着水滴沿金属壁面流动时，水滴因附着力作用粘附在金属壁面上，形成水膜下流而与蒸汽分离。,蒸汽清洗,蒸汽清洗的目的和原理 汽水分离设备只能降低蒸汽机械携带的盐量，而无法减少蒸汽溶解携带的盐量。进行蒸汽清洗正是为了减少直接溶解于蒸汽中的盐分，从而进一步提高蒸汽品质。 蒸汽清洗就是用

23、清洗水(一般就是给水)去清洗蒸汽。也就是使蒸汽与清洁的给水相接触，用给水去清除溶解在蒸汽中的盐分，减少蒸汽的选择性携带。,锅炉排污,锅炉在运行中排出一部分含盐浓度大的和含水渣浓度大的锅水，叫做锅炉排污。锅炉排污分为定期排污和连续排污两种。,锅内水处理,为了防止水垢的形成，现在广泛采用对锅水进行锅内补充处理的措施。方法是在锅水中加入一些专用的药剂，这些药剂的阴离子，与给水中的钙离子和镁离子发生作用，生成难溶且不易粘附在受热面上的泥浆状的沉淀物，很容易随排污水排出。 常用的药剂是磷酸三钠。它能使锅水中的钙离子和镁离子与磷酸根化合，生成难溶的磷酸钙和磷酸镁沉淀物。,典型余热锅炉简介,我国香港Blac

24、kPoint电站中的不补燃余热锅炉型燃气蒸汽联合循环。现场设计条件： 大气温度：235 冷却水温度：1633，设计值为28 主燃料：天然气替换燃料：蒸馏油全厂性能： 联合循环台数 8台(109FA型)每台联合循环的净功率 312MW 净热耗率(LHV) 6811kJ(kWh) 供电效率 529,燃气轮机：制造厂家 欧洲四台，GE四台型号 PG9311FA 燃气初温 1288 压缩比 15排气温度 613.1 排气流量 575.5kSs 蒸汽轮机： 制造厂家 GECAlsthom 型式 单流高压单流低压 高压蒸汽进口压力 10.3MPa高压蒸汽温度 534 低压蒸汽进口压力 0.48MPa低压蒸

25、汽温度 286 压缩比 15,余热锅炉(HRSG)： 制造厂家 BabcockEnergyLtd 型式 双压、强制循环 发电机： 制造厂家 GE公司 型式 氢冷 额定功率 391.255MW 电压 23kV,不补燃余热锅炉型燃气蒸汽联合循环的系统图,余热锅炉的控制系统,锅炉机组的运行参数主要是过热蒸汽压力、过热蒸汽温度、再热蒸汽温度、汽包水位和锅炉蒸发量等。 对锅炉运行总的要求是既要安全又要经济。运行中对汽包锅炉进行监视和调节的主要任务是： 1. 使锅炉的蒸发量随时适应外界负荷的需要； 2. 均衡给水并维持汽包正常水位； 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.

26、尽量减少热损失，提高锅炉效率。 余热锅炉自动控制系统主要包括汽包、除氧器的水位和压力调节，主蒸汽温度、压力调节，省煤器出口温度调节等。,余热锅炉的汽压控制与调节,一、汽压波动的影响 主蒸汽压力是蒸汽质量的重要指标之一，汽压波动过大会直接影响到锅炉和汽轮机的安全与经济运行。汽压降低使蒸汽做功能力下降，减少其在汽轮机中膨胀做功的焓降。 汽压过高，机械应力大，将危及锅炉、汽轮机和蒸汽管道的安全。 汽压变化对汽包水位和蒸汽温度等主要运行参数也有影响。当汽压降低时，由于相应的饱和温度下降，会使部分锅水蒸发，引起锅水体积“膨胀”，故汽包水位要上升。反之，锅水体积要“收缩”，汽包水位下降。,余热锅炉的汽压控

27、制与调节,汽压变化对汽温的影响一般是汽压升高时过热蒸汽温度也要升高。 汽压的变化速率对锅炉也有影响，其影响主要有以下三点： 1.汽压的突然变化，例如负荷突然增加使汽压下降，汽包水位升高时，汽包的蒸汽空间高度和容积会突然减小，蒸汽携带能力增加(蒸汽速度提高)，将可能造成蒸汽大量携带锅水，使蒸汽品质恶化和过热汽温降低(若是由于燃烧恶化引起汽压突然降低时，一般不会增加蒸汽的机械携带)。2.汽压的急剧变化还可能影响锅炉水循环的安全性，变化速率和幅度越大，影响越严重。根据高压锅炉研究的结果，不致引起水循环破坏的允许汽压下降速度，建议不大于(0.250.3)MPamin，锅炉在中等负荷以上时，压力升高率不

28、大于0.25MPamin。3.汽压经常反复地变化，使锅炉承压受热面金属经常处于交变应力的作用下，如果再加其他应力(如温差热应力)的影响，可能导致受热面金属发生疲劳损坏。,余热锅炉的汽压控制与调节,二、影响汽压变化速度的因素 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。汽压变化速度主要与负荷变化速度、锅炉的储热能力、燃烧设备的惯性和调节操作等有关。 1.负荷变化速度 是影响汽压变化速度最主要的，也是最大的因素。外界负荷变化速度越快，引起汽压变化的速度越快，恢复规定汽压的速度越慢；反之，汽压的变化速度越慢，恢复规定汽压的速度就越快。2.锅炉的储热能力 汽包锅炉由于具

29、有厚壁的汽包以及大水容积，因而其储热能力较大，而当外界负荷变动时，锅炉自行保持出力的能力就大，引起参数变化的速度就慢，这有利于锅炉的运行。但另一方面，当人为地需要主动改变锅炉出力时，则由于储热能力大，使出力和参数的反应较为迟钝，因而不能迅速跟上工况变动的要求。3.燃烧设备的惯性 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，则汽压变化速度就快。反之，汽压变化速度就慢。,余热锅炉的汽压控制与调节,三、影响汽压变化的因素 锅炉运行时蒸汽压力能否稳定取决于锅炉蒸发量和外界负荷是否平衡。若锅炉蒸发量大于外界负荷，汽压就升高；反之，汽压则降低。当锅炉蒸发量在每个瞬间

30、都等于外界负荷时，则汽压维持稳定。因此，从物质平衡观点看，汽压是衡量锅炉蒸发量与外界负荷是否平衡的标志。 一是锅炉外部的因素，称为“外扰”，二是锅炉内部的因素，称为“内扰”。,余热锅炉的汽压控制与调节,四、汽压的控制和调节 控制汽压稳定于规定范围内，实际上就是力图保持锅炉蒸发量与汽轮机 负荷之间的平衡。汽压的控制和调节是以改变锅炉蒸发量作为基本的调节手段，而锅炉蒸发量的大小决定于送入炉内燃料量的多少和燃烧情况的好坏，调节汽压实质上就是调节锅炉的燃烧。 对于单元机组锅炉运行中，在一般情况下，无论引起汽压变化的原因是外扰还是内扰，只要根据汽压的变化，适当增、减燃料量和送风量就可以达到调节的目的。当

31、锅炉汽压降低时，加强燃烧，即增加燃料量，同时增加送风量；反之，则减弱燃烧，即减少燃料量和送风量。,余热锅炉的汽温控制与调节,一、汽温控制的意义 过热器的任务是把饱和蒸汽加热到设计温度的过热蒸汽，满足汽轮机的用汽要求。运行中如果过热汽温偏离额定值过大，则将会直接影响到锅炉和汽轮机的安全、经济运行。过热汽温偏高会加快金属材料的蠕变，还会使过热器、蒸汽管道、汽轮机高压缸等承压部件产生额外的热应力，缩短设备的使用寿命。 现代锅炉对过热汽温的控制是非常严格的。一般规定汽温允许波动范围为额定值的10+5。 再热汽温过高也会使设备使用寿命缩短，甚至发生爆管事故。,余热锅炉的汽温控制与调节,二、影响汽温变化的

32、因素 1.影响过热汽温变化的因素 影响过热汽温发生变化的因素有两个方面：一是烟气侧,另一是蒸汽侧。（1）烟气侧的主要影响因素 燃料性质的变化 风量及其分配的变化 受热面的清洁程度 （2）蒸汽侧的主要影响因素 锅炉负荷的变化 饱和蒸汽湿度的变化减温水变化 给水温度的变化,余热锅炉的汽温控制与调节,2.影响再热汽温变化的因素 （1）锅炉工况变化对再热汽温的影响 （2）高压缸排汽温度的变化对再热汽温的影响,余热锅炉的汽温控制与调节,三、过热汽温的调节 汽温变化是由蒸汽侧和烟气侧两方面的因素引起的，因而对汽温的调节也就可以从这两方面来进行。1.蒸汽侧调节汽温 从蒸汽侧调节汽温是通过改变蒸汽的热焓来达到

33、。 2.烟气侧调节汽温 从烟气侧调节过热汽温就是变更过热器区的烟气放热量，通常是通过改变流经过热器的烟气量和烟气温度来实现。,对主蒸汽温度的监视和调节中应注意以下几个问题,1.运行中要控制好汽温。首先要监视好汽温，并经常根据有关工况的改变分析汽温的变化趋势，尽量使调节工作恰当地做在汽温变化之前。如果等汽温变化以后再采取调节措施。则必然形成较大的汽温波动。 2.调节过热蒸汽温度的方法很多，这些方法又各有其优缺点，故在应用时应根据具体的情况予以选择。在高参数大容量锅炉中，为了得到良好的汽温调节特性，往往应用两种以上的调节方法，并常以喷水减温与一种或两种烟气侧调温方法相配合。在一般情况下，烟气侧调温

34、只能作为粗调，而蒸汽侧(用减温器)调温才能进行细调。 3.在进行汽温调节时，操作应平稳均匀。例如对于减温调节门的操作，不可大开大关，以免引起急剧的温度变化，危害设备安全。 4.在锅炉低负荷运行时，应尽量少用减温水。因为在这样的工况下，流经过热器的蒸汽量很少，流速低。如果这时大量使用减温水，局部过热器将会产生水塞，而高温烟气冲刷，使水塞管圈的上部管段由于蒸汽停滞而过热损坏。 5.锅炉运行中，过热器出口汽温稳定在规定范围内。但甲、乙两侧常常会出现热偏差，必须加强监视和调整。过热器出现热偏差会引起管壁温度过热甚至烧坏，因此要根据不同的原因采取相应的措施，消除热偏差。要求过热器各点蒸汽温度相差不超过2

35、0，过热器两侧烟气温度相差不超过30。对过热器管壁温度亦应给予同样的重视,余热锅炉的水位控制与调节,一、保持汽包正常水位的意义 锅炉运行中，汽包水位过高、过低，将给锅炉和汽轮机的安全运行带来严重的威胁。 汽包水位过高，汽空间缩小，会引起蒸汽中的水分增加，蒸汽品质恶化；容易造成过热器管内积盐垢，管子过热损坏；汽包严重满水时，会造成蒸汽大量带水，引起蒸汽管道和汽轮机产生严重的水冲击，甚至打坏汽轮机叶片。 汽包水位过低，将可能破坏水循环，水冷壁管超温过热；严重缺水时，还可能造成更严重的设备损坏事故。 所以，锅炉运行中，对水位监视不严，操作不当，都会造成巨大的损失。尤其是现代大型锅炉，与蒸发量相比汽包

36、中的存水量是不多的，容许变动的水量更少。如果给水中断而继续运行，则在1030s内，汽包水位计中的水位就会消失或降到危险水位。即使是给水量与蒸发量不相适应，也会在几分钟内发生锅炉缺水或满水事故。 一般汽包正常水位在汽包中心线之下100200mm，其正常波动范围一般为土50mm。,余热锅炉的水位控制与调节,二、影响汽包水位变化的因素 锅炉运行中，汽包水位是经常变化的。引起水位变化的根本原因有两方面： 蒸发设备的物质平衡遭到破坏，即给水量与蒸发量不一致； 工质状态发生了改变，如蒸汽压力变化引起工质比容改变和水容积中的含汽量变化。 其中任一方面的原因都能引起汽包水位发生变化，其变化的剧烈程度，与受扰动

37、的大小有关。根据上述根本原因，可归纳出运行中影响汽包水位变化的具体因素主要有锅炉负荷、燃烧工况和给水压力等。,余热锅炉的水位控制与调节,1.锅炉负荷汽包水位的稳定与锅炉负荷的变化有密切的关系。 因为负荷改变不仅影响到蒸发设备中水的消耗量，而且还影响到压力的变化，从而锅水状态发生变化，引起锅水体积也相应发生变化。如当锅炉负荷D突然增加时，在给水量G和燃烧未作相应调节之前，锅炉的汽压p和汽包水位H的变化如图所示。从图中可以看出：汽包水位开始先迅速升高，而后又逐渐降低。开始时升高的水位，称之为“虚假水位”。,锅炉负荷对水位和汽压的影响,余热锅炉的水位控制与调节,2.燃烧工况 在锅炉负荷和给水未变的情

38、况下，炉内燃烧工况变动多数是由于燃烧不良，给粉不稳定引起的。燃烧工况变动不外乎燃烧加强或减弱两种情况。当燃烧增强时，锅水汽化加强，工质体积膨胀，使水位暂时升高。由于产汽增加，汽压升高，相应的饱和温度提高，锅水中的汽泡数量又有所减少，水位又下降。对于单元机组，如果这时汽压不能及时调整而继续升高，由于蒸汽做功能力提高而外界负荷又不变，因此，汽轮机调节汽门将关小，减少进汽量，保持功率平衡，由于给水量没变，所以汽包水位又要升高。,余热锅炉的水位控制与调节,3.给水压力如果给水系统运行不正常，给水压力变化时，将使送入锅炉的给水量发生变化，从而破坏了给水量与蒸发量的平衡，则必将引起汽包水位的变动。因此，汽

39、包水位的变化与给水压力有关。在其他条件不变的情况下，给水压力对水位的影响是：给水压力增高时，给水量增大，水位升高；给水压力降低时，给水量减小，水位降低。在母管制给水系统中，给水母管与汽包之间有压力差，给水就是靠这个压力差流入汽包的。如果汽包压力和给水调节阀的开度不变，给水母管中的压力增高，则给水流量也就增大。因此，为了保证均匀进水并使水位稳定，要求给水母管中的压力要稳定。,余热锅炉的水位控制与调节,三、汽包水位的监视和调节 汽包水位的高低是通过水位计来监视的。在监视水位时，应随时注意给水压力以及蒸汽流量与给水流量的差值是否在正常范围内。汽包水位的调节方法比较简单，对于采用定速给水泵向锅炉供水的

40、机组，改变给水调节阀的开度，即可改变给水量。给水投入自动调节时，仍必须对有关表计和自动调节器的工作情况加强监视，一旦发现自动失灵或锅炉工况发生剧烈变化时，应迅速将自动解列改为远方手动操作，以保证水位的正常。,余热锅炉的运行和维护,余热锅炉的启动 锅炉设备的启动过程是一个极其不稳定的变化过程。在启动初期，锅炉各受热面内工质流动不正常，工质的流量、流速较小，甚至工质短时间断续流动会影响受热面的冷却而造成局部受热面金属管壁的超温。在锅炉点火后的一段时间内，燃料投入量少，炉膛温度低，燃烧不易控制，容易出现燃烧不完全、不稳定，炉膛热负荷不均匀的现象，可能出现灭火和爆炸事故。 余热锅炉的启动与煤粉炉有相同

41、之处，尤其是起动前的检查与准备工作。余热锅炉的起动步骤一般分为：起动前的检查、升火前的准备、点火升压、暖管并汽等。,余热锅炉的启动,1.起动前的检查工作余热锅炉在起动点火之前必须作好下列项目的检查工作。(1)各阀门应处的位置蒸汽系统：主汽门关闭，对空排汽门开启、过热器疏水门开启；给水系统：给水门开启、省煤器入口水门开启、旁路门关闭；各集箱放水门、排污门关闭；蒸汽、炉水取样一次门、锅筒加药门开启；锅筒过热器空气阀开启，水位报警器平衡容器门处于工作状态；安全阀处于完好状态；给水压力表、锅筒饱和蒸汽压力表、过热器压力表门开启；锅筒水位计、低读水位计处于工作状态。(2)关闭炉墙各人孔门、检查孔和看火孔

42、。(3)检查给水箱的水位，保证锅炉运行有足够的水量。(4)检查锅炉各辅机(水泵、螺旋输送机)是否完好。,余热锅炉的启动,2.升火前的准备工作 (1)起动给水泵，经省煤器向锅炉上水。上水的速度不要太快，从无水到最低可见水位线要控制在1.52h，水温要控制在4060。当锅筒水位上到最低可见水位时，关闭给水阀，停止给水。此时，还要监视锅筒水位是否下降，如果下降，要立即检查是否有漏泄之处，查明原因，处理完毕后方可点火。(2)关闭引风机挡板，起动引风机，通风5lOmin，防止残存煤粉或可燃气体在点火后发生爆燃。(3)起动链板除灰机和螺旋输送机，运转正常以后，可以联系点火。,余热锅炉的启动,3.点火、升压

43、 (1)点火升压 将引风机挡板开启，满足窑炉对负压的要求，可以联系窑炉点火。 当蒸汽压力升到0.2MPa时，关闭锅筒空气阀，对底部各集箱排污一次，均匀 各受热面温度，加强水循环。打开主汽门的旁路门和主蒸汽管道的疏水门。 压力升到0.30.4MPa时，冲洗校对水位表。 当蒸汽压力上升到1MPa时，对底部各集箱排污一次。 当蒸汽压力上升到1.6MPa时，进行安全阀手动放汽试验，全开主汽门，关闭旁路门，通知汽轮机人员暖机。 当蒸汽压力上升到接近工作压力2.4MPa时，再次冲洗水位表，同时对各受压元件进行全面检查，如果发现异常，要立刻停止升压，进行处理，正常后方可继续升压。 当压力升到工作压力时，进行

44、安全阀定压工作(检修后点火)，定铊压力按规程执行。 在升压过程中，必须监视水位变化情况，维持正常水位。 在升压过程中，还要根据烟气温度控制引风挡板和对空排汽阀，控制升压速度。严禁采用关闭对空排汽阀来加快升压。,余热锅炉的启动,(2)升压过程中的定期工作 锅炉点火以后，随着压力的逐渐升高，锅炉运行人员应按照一定的要求，在不同的压力下进行有关操作和检查工作等。这些工作的时间在规程中都有规定，故称为定期工作。 当汽压升至12表大气压左右，空气已排完，应关闭空气门、冲洗一次水位计，冲洗后应仔细校对水位，以保证指示的正确。当汽压升至24表大气压时，可进行锅炉下部放水，以使蒸发面各部分受热均匀，并放出沉淀

45、物提高炉水品质，同时也可检查水冷壁放水系统是否畅通。在放水过程中，应密切注意汽包水位的变化。为尽早建立正常的水循环，在点火升压的开始阶段，对水冷壁下联箱的放水时间可长一些。高压锅炉的压力升至1530表大气压时再放水一次。另外，在升压中期，根据汽包壁温差及水冷壁膨胀情况，可再放水12次。对膨胀量小的联箱尤应注意加强放水。除采用定期放水外，如水质很差，还可以进行连续放水。当中压锅炉汽压升至3表大气压，高压锅炉升至5表大气压时，应稳压一段时间，以便拧紧检修中拆卸过的螺栓，如汽包人孔门螺栓等，因为部件受热膨胀后螺栓可能松动。高压以上的锅炉，紧螺栓时的压力有时高于上述压力，使部件充分膨胀后再行拧紧，有利

46、于连接的更紧密。但是，为了安全起见，一般禁止在较高的压力下进行螺栓的热紧工作。当汽压升至46表大气压时，可以开始进行主蒸汽管的暖管工作。当汽包压力升至工作压力的50以上时，应对锅炉机组进行全面检查，如有故障，应予消除，然后继续升压。 当汽压升到接近并炉压力之前(约为工作压力的8090)，应再次冲洗水位计，并校对二次水位计是否正确可靠。检修过的安全门，在并炉以前应进行校验工作。,余热锅炉的启动,4.暖管、并炉 (1)暖管 当汽压升至0.2MPa时，蒸汽管道的暖管工作已经开始。开启主汽门旁路门时应通知汽轮机人员开疏水门。要严格控制暖管的速度、一般以每分种温度升高23为宜。如果温度上升过快，管道内外

47、温差大，就会产生温度应力而导致管子金属裂纹。在暖管过程中，如果发现异常，应立即停止操作，加强疏水，待异常排除后再进行暖管工作。 (2)并炉当锅炉汽压比母管的汽压低0.050.1MPa时，就可以进行并炉。如果并汽锅炉汽压高于母管压力时，并汽门开启后，蒸汽会大量地进入母管，会使锅炉瞬间出力过大，蒸汽带水。如果压力过低，母管内的蒸汽产生倒流，使运行的锅炉系统压力急剧下降。余热锅炉因窑炉燃烧不稳定，所以在并炉前必须与窑炉操作人员加强联系，保持窑炉燃烧稳定。并炉时开启并汽门的操作要缓慢，防止因并炉速度过快使蒸汽带水，蒸汽温度下降。并炉必须具备下列条件： 蒸汽品质合格，司炉工接到化验结果合格的通知后方可以

48、并炉； 蒸汽温度在规定数值范围内； 蒸汽压力低于母管压力0.050.1MPa； 保持锅筒水位比正常水位稍低一点。 并汽门全开以后，应回半圈以防卡住。接着关闭对空排汽阀和蒸汽管道疏水阀。在并汽时如果发生水冲击现象，应当立即停止并汽，加强管道疏水，待查明原因恢复正常以后，方可以重新并汽。 锅炉从升压到并汽这个过程的时间应控制在l.52h。并汽后，应当再次校对水位表，核查水位的变化情况。如果一切都正常，可以通知司炉操作人员调整燃烧。,余热锅炉启动示例,余热锅炉冷态启动流程,余热锅炉启动示例,温态启动流程,余热锅炉启动示例,冷态启动曲线,余热锅炉启动示例,热态启动曲线,余热锅炉启动示例,温态启动曲线,

49、余热锅炉快速启动的探讨,1.联合循环启动速度慢原因分析 根据近年来联合循环调试运行的实际情况,影响启动速度的因素有以下几类:（1）余热锅炉受热和承压部件热应力的制约, 反应在对升温升压速率的严格控制。如汽包在启动期间最大温升应低于7min，过热汽联箱升温速率低于25min；汽包壁间温差小于20,除氧器壁间温差则小于12；汽包压力上升速率应低于3barmin。（2）主蒸汽管道较长而且疏水管径小因此其暖管、疏水时间较长。（3）汽机暖机,通流部分热膨胀的需要。（4）主控程序尚不完善,许多阀门有时不会自动开启,水位、汽温的调节时常需人工干涉,程序自动执行时,要求较高,通常因次要的环节卡住,整个程序即无

50、法执行。并且在烟气挡板开启前,规定燃机的负荷必须降至20MW以下。（5）烟气挡板仅能在3个位置上动作,即全关（）,半开（50）,全开（100）,不能发挥调节烟气流量的作用,需改变燃机的运行方式来满足余热锅炉的启动要求。（6）汽包和除氧器的容量偏小,当烟气挡板开度大时无法进行水位控制。（7）除氧器、汽包、主汽温度控制特性不好,无法满足在高负荷快速启动时水位和温度控制。（8）主控和联合循环启动程序设计存在不合理的限制条件。,余热锅炉快速启动的探讨,2.余热锅炉快速启动的可能性 余热锅炉快速启动是指改变现在联合循环的启炉方式,锅炉的启动尽量少或不影响燃机简单循环的正常运行,并且大大缩短启动时间,能使