锅炉课程设计结果分析

第十五节热力计算结果数据分析

一、关于炉内结焦与炉膛出口烟温的分析

结焦的根本原因是熔化状态下的灰沉积在受热面上，煤灰对于高温受热面沾污结焦的倾向，可用灰熔点温度及灰的主要成分来判断煤灰的结渣指标。造成炉内结焦原因：（1）有炉内呈还原性气氛，结渣性增强；（2）一次风速偏低；（3）一次风管风量分配不均，造成炉膛火焰偏斜；（4）锅炉运行时负压太高，漏风严重，使主燃烧区严重缺风，还原性加强；（5）运行中燃烧器向下摆动过低，致使煤粉气流直接冲刷冷灰斗；（6）所烧的煤种易结焦；（7）长时间未吹灰；（8）分级燃烧过度，主燃烧区域缺氧，氧量及总风量偏小等原因。而在该设计校核中主要需要进行分析的是炉膛出口烟温与炉内结焦的关系。

从经济观点分析，燃煤炉膛出口烟温在1200~1250℃时，大中容量锅炉内辐射受热面和对流受热面吸热的分配率最好，可使总的受热面金属消耗量最少，但是炉内受热面的布置应保证锅炉运行的安全，即保证炉膛出口后的受热面不结焦为前提，因此炉膛出口烟温实际选取值比上述范围要低一些。在任何情况下，进入密集对流受热面的烟温不得高于煤质灰分的变形温度（我所核算的煤质灰分的变形温度DT=1060℃），并应留有一定的富裕度。但是，给我的煤质的核算结果却是炉膛出口烟温为1205℃，远大于煤质灰分的变形温度，因此，如果在这种锅炉中燃烧我所选取的煤种，那么必然会产生炉内结焦。

解决方案：如果核算给出的这种锅炉一定要燃烧该种煤，那么就需要调整炉膛结构尺寸和布置，重新对炉膛进行热力计算，一般情况调整炉膛的高度比较方便。

二、关于过热汽温的控制分析

维持稳定的过热汽温是保证锅炉机组运行安全和经济所必须的，对于电厂锅炉来说，

要求在运行中维持过热汽温的变动不超过±5~10℃。另外，从保护过热器受热面来说，除了

汽温应维持正常以外，还要保持某一级过热器的管壁温度不超过这一级过热器所采用的钢材

的许用温度，因此锅炉汽温的调节除了满足汽轮机的要求之外，还有保护过热器本身的作用。

一般情况是锅炉负荷在75%~100%内能够维持额定蒸汽温度，由于许多因素影响到汽温，过

热蒸汽一般规定每级中的焓增量不得超过170kJ/kg，以减小热偏差的绝对值，另一方面是在

保证最高金属温度的管段安全工作的条件下，尽量节省投资。我所核算的锅炉采用的喷水减

温器。

锅炉的过热器分布多为分级布置，我所核算的锅炉的过热器亦是。为提高运行的安全

性和改善气温特性，通常在过热器中布置有二级喷水减温器。第一级布置在屏式过热器前，

喷水量大些，作为气温的粗调，并起到保护屏的作用。第二级布置在末级过热器前，作为蒸汽温度的细调，控制过热器出口温度。

在核算的过程中，当在定压运行时，过热器采用喷水调节，一级喷水量假设为6t/h，二级喷水量设为5 t/h，经过热力计算，当假设一级喷水量为6.3 t/h，其减温水误差校核比原来的误差ΔD=0.33﹪增加到ΔD，=2.83﹪；当一级喷水量设为5.7t/h，其误差增加到－2.37﹪；同样，当二级喷水量增加到5.3 t/h，其减温水校核误差ΔD，=3.36﹪，相对之前增加很多；二级喷水设为4.7t/h，ΔD，=－3.26﹪，也超过误差范围内。由此可见，两级喷水量的设置时较合理的。

三、再热汽温的控制分析

维持稳定的再热汽温是保证锅炉机组运行安全和经济所必须的，在机组的整个运行过程中，维持汽温的相对稳定是非常重要的。为了提高发电厂的循环热效率，汽温是按材料的许用温度取安全上限值，当汽温过高时，会使锅炉受热面及蒸汽管道材料的蠕变速度加快，影响使用寿，若严重超温，会因材料的强度急剧下降而导致管道发生爆破。同时，还会使汽轮机的汽缸、汽门、前几级叶片、喷咀等部件的机械强度降低，导致使用年限缩短和设备损坏；若汽温降低，不仅使机组循环热效率降低，煤耗增大，还增加了末几级叶片的蒸汽湿度，降低了汽轮机的内效率，造成汽轮机末几级叶片侵蚀加剧，还使汽轮机转子承受的轴向推力增加，对机组的安全不利，降低寿命；若汽温波动大，将会导致部件的疲劳损伤，引起汽轮机胀差的变化，甚至产生剧烈振动，危及机组安全。所以，在机组的运行过程，变工况的调整过程中，汽温应尽量保持相对稳定，波动范围尽可能小，汽温的波动范围离其额定值不超过-10℃～+5℃。

再热器不在采用喷水控来调节气温，一般采用烟气挡板来调节气温，只有发生事故情况下，才会采用喷水调节。将尾部竖井烟道分割成两个平行烟道，在一个烟道内布置低温再热器，在另一个烟道内布置省煤器，在烟井下部的省煤器出口，烟温较低处装置烟气挡板。当再热气温改变时，调节挡板开度，改变流过再热器的烟气量，使再热器吸热量改变达到调节气温的目的。核算结果表明，当第二转向室的烟气旁通量份额为δ=0.72（其中低温再热器引出管的烟气旁通量份额为δ=0.15），旁路省煤器的烟气旁通量份额为δ=0.28时候可以明显提高再热蒸汽的终温，并且达到核算要求。

四、烟气流速与管道磨损的分析

进入尾部烟道的飞灰由于温度较高，具有一定的硬度，因此随烟气冲击受热面管排时，会对管壁产生磨损作用。飞灰一定的烟速烟气流速增加时，飞灰颗粒对管壁的撞击力，冲刷

力加大，磨损加快，飞灰磨损与烟气流速的三次方成正比关系，由此可见，烟气流速对受热面的磨损起决定性作用。

我所核算烟气流速的结果是：后屏流速为6.68m/s ，对流过热器流速11.86m/s ，高温再热器烟气流速11.12m/s ，低再引出管烟气流速1.56m/s ，低温再热器烟气流速9.05m/s ，旁路省煤器和主省煤器的烟气流速分别是9.96m/s 和7.52m/s ，空气预热器热端和冷端的烟气流速分别是13.52m/s 和10.84m/s ，根据我国有关单位的研究，对于固态排渣煤粉炉，提出最佳的过热器受热面的烟速为10~14m/s 。偏高对磨损较大，偏低则容易积灰，但烟温高于700℃的时候可以选择在6m/s 以上则可。参考以上结果，核算结果总体上看还是比较合理的。

五、排烟温度与低温腐蚀的分析

对于锅炉的设计来说，选用较低的排烟温度会使锅炉效率提高，但另一方面，却使尾部受热面烟气侧与工质侧的温差减小，增加了受热面的金属消耗量。锅炉造价也会因此增大，运行中风机所消耗的电能也随之而增高。此外，如排烟温度过低，还会引起空气预热器的严重低温腐蚀。因此在选择最经济的排烟温度值还应该考虑到它对低温受热面工作的可靠性的影响。燃料中的硫在燃烧后有一小部分辗转产生SO 3，它在烟气中与烟气中的水蒸汽形成硫酸蒸汽，当受热面壁温低于硫酸蒸汽的露点温度时，碰在受热面上的硫酸蒸汽就会冷凝下来，使壁面金属锈蚀。如果受热面壁温低于烟气中的水蒸汽的露点，则水蒸汽也会冷凝在管壁上，此时发生的锈蚀更为严重。低温腐蚀将严重影响到锅炉工作的经济性和可靠性，防止的主要方法是提高受热面壁温，使它不低于烟气中硫酸蒸汽和水蒸汽的露点。提高壁温可提高排烟温度或提高进空气预热器的空气温度等，但这两种方法都将影响到排烟温度值的选择。烟气中水蒸汽的露点与烟气中水蒸汽分压力有关，一般在35~65℃左右，它随水蒸汽分压力增大而增高。但烟气中的酸蒸汽露点却很高，烟气中的硫酸蒸汽存在时，即使它含量很少，它对露点的影响也很大。

因为我核算所选取的煤质中对含应用基的折算硫份为S y zs =0.21%＞0.2%的燃料，燃烧后烟气的酸蒸汽露点可以达120~150℃。由烟气的酸露点的经验公式估算可得我所选取的煤质的酸露点t sld =ld y zs fh y zx

t A S +αβ05.13=139℃。对于我所核算的排烟温度是141℃，既能有效的降低低

温腐蚀的危害，也保证了该锅炉较好的经济效益。