电站锅炉过热器、再热器试验和热力分析
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技术交流
电站锅炉过热器# 再热器试验和热力分析
杨!涛! 王振文! 刘! 琦
国电热工研究院" 陕西 西安! ! # $ % " " ’ !
% 再热器的试验诊断和热力分析" 对锅炉受热面结构’ 布置及总体设计水平和 摘 ! 要& !通过锅炉过热器’ 运行性能进行全面评估" 寻找出了合理’ 安全的运行方式" 并对锅炉运行及未来设备改造提出了建议$ % 关键词& 再热器% 汽温特性% 热力偏差 !过热器% 中图分类号& 文献标识码& 文章编号& % " # + , ! ! ’ 4 ’ % " " ! ’ ’ # ! " " # " / " " * / " ! L!!!% !!!%
后屏出口壁温 ! 定值& * # ";" ’ # & $ * * * ’ # & ’ * ’ # ’ # & % * ’ ! ’ # & * * ’ $ ’ * ! ! * ’ ’ # & # * ’ $ ’ # & * * ’ $ ’ # & # * ! / ’ * " ’ * ’ &
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" !试验结果及其热力分析
某电厂锅炉过热器% 再热器的试验结果见表% $Leabharlann Baidu
表! 再热器试验结果 !过热器’
! 工况 2 ’ E
减温水量 锅炉出力 过热 ’ 再热 分隔屏出口壁温 F % F % ’ ! 汽温 定值& ’ ( ’ ( ; * " ’;" < 8 < 8 & # ! ! # " % % " # $ $ " & % $ * %" " # & & " & & & & & * & / * & ’ * %" % ! & % # $ % * ’ * # # * # # ’ * # * * # ! ’ * # * # ! ’ * # * # % ’ * # $ * # / ’ * # ’ * # # ’ * # * * # ’ ’ * ’ & * * % ’ * # * * # * ’ # # # $ $ ’ # # $ # $ ’ ’ # ’ * # % ’ # ’ ! # % ’ # * / # & % ’ # # ’ # / ’ # ’ # % ’ # ’ # # " ’ # ’ / # $ ’
% !结!语
! "火力发电厂主厂房的自然通风在设计工况下 % 考虑依靠热压差克服空气流动阻力达到通风降温目 的$在设计中# 通风口两侧的热压差是设计的主要依 据# 这个值的大小既与厂房空气流动过程的阻力分布 有关# 又与厂房内空气温度场的分布状况有关$ 因此# 在设计中应根据工程实际情况# 对热压进行必要的修 正# 并以此来确定通风口两侧的热压差# 以实现应有的 通风降温效果$ ! "计算结果表明# 迎面风的作用可使自然通风 ! 效果得到改善$ 参 ! 考 ! 文 ! 献& %
试验!通过改变燃烧器运行层次或各燃烧器间煤量的 分配# 可以改变火焰中心位置的高低# 从而影响辐射型 或半辐射型受热面及对流受热面的换热能力$ ! # 高压加热器切除试验!随着高压加热器! 高加" # 的切除# 给水温度降低# 如欲保持负荷不变# 则需增加给 煤量和入炉空气量# 这样炉膛火焰中心温度提高# 烟道 烟气流速增大# 整个锅炉受热面的换热能力将提高$ # 吹灰效果试验 ! 炉膛吹灰将增强炉膛水冷壁 ! * 的吸热能力# 使炉膛温度下降# 从而降低炉膛上部受热 面的辐射吸热能力# 而水平烟道和尾部烟道的吹灰则 可提高过热器% 再热器的换热能力$ 变煤种或掺烧试验 ! 不同的煤种对炉膛及烟 ! # 道受热面的粘污能力不同# 从而影响受热面的换热能 力% 减温水量和壁温$
’ 4 ’ 4 # 4 " # 4 # ’ 4 & ’ 4 / ’ 4 * ! 4 & # 4 #
高温过热器 高温再热器 出口壁温 出口壁温 !!!备!!注 定值& 定值& ! ! * / %;" " *;" ’ ’ % * # * * # # * / % .% L C 磨煤机运行 ’ ’ % 吹灰后 L C 磨煤机运行# * # $ * / * # ! * / ! .% ’ ’ % 吹灰后 L C 磨煤机运行# * * % * / * # " * $ % .% 吹灰后 ’ ’ % * # / * & * # % * $ # .% L C 磨煤机运行# ’ ’ % 吹灰后 C% M 磨煤机运行# * * * $ / * ’ & * $ - L ’ ’ % 吹灰后 L C 磨煤机运行# * # * ’ * # ! * / # .% 最大出力 ’ ’ % * # / * $ % * ’ & * / % .% L C 磨煤机运行# 高加切除 ’ ’ % * # " * * * * # * * $ # .% L C 磨煤机运行# ’ ’ % L C 磨煤机运行 * # * * / * # ’ * $ % .%
一次中 ’ " () 机组锅炉为亚临界参数% !!某电厂 ’ 间再热% 自然循环炉# 前墙布置双调风旋流燃烧器$ 在 试生产期间# 曾出现后屏过热器个别壁温测点超温% 过 热器减温水量超限现象# 直接影响锅炉的运行安全$ 对此# 通过试验和热力分析找出了问题的原因# 同时对 锅炉运行和设备改造提出了几点建议$
# !对锅炉运行及设备改造的几点建议
" 下转第$ & 页#
热力发电! " # ! " " # " $
万方数据
A ! 9
技术交流
另外# 由图还可看到厂房北侧较高建筑的遮挡没有影 响厂房的通风$
表’ !风量平衡校核
项目 %层 !层 ’层 厂房 门窗 ’ % " * ! % # / / % ’ % ’ # $ ’ * ’ ’ ! # " & * !层楼板 ’ F % " ’ ’ ! / % " ’ ’ ! / ’ F % & ! $ & & ’ % & ! $ & & ’ F ! # " * $ / ’ ’ F ! # " * $ / ’层楼板 通风器 ’ 6 S R 误差 ’ \ / ’ % " & ’ " % / ’ ’ " # & "
再热器试验 ! !过热器’
为全面掌握过热器% 再热器的运行性能# 可进行下 列工况的试验$ 负荷特性试验!在锅炉不同负荷! 即不同给煤 ! # % 量% 风量" 下# 受热面管里% 外壁换热能力的变化不同# 通过试验可观察汽温和壁温的变化情况$ # ! 变总风量试验!随着入炉空气量的增加# 辐射 ! 或半辐射型受热面换热能力减弱# 另由于烟道中烟气 流速不断提高# 对流型受热面换热能力将增强$ 改变燃烧器运行层次或各燃烧器间煤量分配 ! # ’
注& ’ 各受热面出口壁温为平均出口壁温 单管最高壁温 $
!! 7 A
万方数据 热力发电 ! " # ! " " # " $
技术交流
" 比较工况%和! # 在 .% 吹 % L% C 磨煤机运行时# !!! 灰前过热器一% 二级减温水量均已达到极限# 炉膛实施 ’ % ’ 吹灰后# 二级减温水下降 ! 一级减温水下降# 8 & < ’ < 总共下降$ 由吹 # ’ $后屏出口壁温! % ! < 8 8 L侧第! #屏" 灰前的* 后屏 * *;% * # #;迅速下降至* ’ #;和* ’ ";# 过热器各壁温测点温度值均小于设计值# 无超温现象$ % % 而L 因火焰中心较高# 吹灰效果没 C M 磨煤机运行时# % 有 .% 但经炉膛吹灰后# 后屏出 L C磨煤机运行时明显# 口平均壁温下降了’ 减温水量减少& 原来后屏 ’ # %;# < 8 出口单管壁温超过* # ";的状况全部消失$ ! " 工况! % 运行氧量分别 ! ’和#为变总风量试验# 为’ 随着总风量的增加# 减温水 4 E% # 4 " E和# 4 # E# 量逐渐增加# 对流受热面出口温度增加# 而辐射受热面 出口温度则降低$ 从工况随着负荷的增加# 减温水 ! " % ’ $和&可见# 量增加# 受热面出口温度亦增加$但在低负荷或降压过 程中时# 由于经常是滑压运行# 蒸汽压力较低# 而蒸汽温 度仍达设定值# 从而形成低压高温态势# 引起工质比热 容增大# 密度减小# 故蒸汽对管壁的吸热能力下降# 此时 热负荷合理匹配# 将 如受热面的设计不能与蒸汽流量% 会出现管壁超温现象# 尤其是在降负荷过程中$ ! " 改变燃烧器运行层次# 对过热器% 再热器汽温 # 特性的影响显著# 当 .% % % L C 层燃烧器切换至 L C% M 层运行时# 因火焰中心上移# 使过热器% 再热器各受热 面的出口壁温全面上升# 后屏过热器出口总体平均壁 温由# 高温过热器出口壁温也由 & *; 上升到 * ! !;# 后屏过热器共有-片屏的单管出 * # /;升高到* * -;# 口壁温超过设计定值 * 同时减温水总量增加了 # ";# 工况 # 和工况 * " $ 另外# 在 .% ’ ! % # * < 8 L C 磨煤机运 行的情况下# 若 C 磨煤机给煤量增加% . 磨煤机给煤 量减少# 由于火焰中心上移# 过热器% 再热器各受热面 出口壁温均将提高# 减温水总量也将增加# 这说明磨煤 机间煤量的分配情况与过热器% 再热器的出口温度水 平密切相关# 但其影响程度远低于燃烧器运行层次改 变的影响$ ! " 高加切除试验在炉膛吹灰后立即进行# 从试验 * 结果看# 尽管经吹灰后各受热面的出口壁温水平尚在 正常范围# 后屏出口单管壁温最高也仅 * ! /;$ 但高 加切除后# 过热器减温水总量已达& ’ # 接近现有容 % < 8 量的极限值) 再热器出口蒸汽温度曾达到 * 并伴 * ";# ’ 有/ 则必须 8事故喷水$而这时如要降低再热汽温# < 关小尾部再热器侧的烟气偏流挡板开度# 但这样做势必 增加低温过热器侧的烟气流量# 使过热蒸汽温度失去控 通常引起受热面出口温度偏离设计值# 导致在设 计规定的范围内不能使汽温稳定在额定值运行的原因 有以下’个方面& ! "系统结构选择及布置不当) ! " % ! "热力计算与 运行条件变化! 如煤种 " 或操作不当) ! ’ 实际不符等$ 该锅炉在试验的全过程中# 过热器% 再热器各受热 面的出口汽温# 在正常运行工况下都在设计允许的范 说明过 围内# 后屏出口平均汽温也大多在* " ";以内# 热器% 再热器受热面的结构% 布置基本是合理的$ 另 外# 锅炉燃用煤种与设计相近# 炉膛无明显结焦现象# 高温过热器前炉膛出口烟温测量结果与锅炉厂设计基 本吻合! 实测平均烟温 %" # 因此可以认为在 * # 4 *;" 个别工况下# 后屏过热器出口单管壁温偏高是由于热 力计算与实际不符# 造成受热面设计偏大# 以及原设计 减温器容量偏小# 喷水量严重不足# 运行时未按运行规 程要求吹灰等所致$ 为此# 对锅炉运行及未来设备改 造提出以下几点建议$ 炉膛吹灰是改善后屏过热器出口温度水平的 ! " % 可使减温水量下降 ! 有效办法$每吹灰 % 次# " # "#" 或后屏出口平均汽温下降’ 故建议电厂 ’ # "; 以上# < 8 每班对炉膛吹灰%次$ " ! 该炉原设计一级喷水管路及所用阀门均为 ! 后 因 采 购 失 误# 将减温调节阀门口径变成 / &>># E 这样就形成节流# 不但使压损增大# 而且还导 $ ->># E 致喷水量不足$ 故应将阀门恢复至 E / &>> 或更大# 另外还可考虑在分隔屏与后屏之间增加一级喷水$ 由于后屏过热器设计受热面偏大# 故炉膛火焰 ! " ’ 中心位置对其出口温度水平影响很大$ 根据试验结 不管是高负荷# 还是低负荷运行# 都建议尽量使下 果# 在* 只需两台磨煤 ’层燃烧器运行# " EL (C O 以下# 机运行时# 也应运行下两层磨煤机 ! $ 在运行磨 .% L" 煤机煤量的分配上# 可采用塔形分配方式 ! 上层煤量 小# 下层煤量大" # 在不得已必须上’层磨煤机运行时# 更应特别注意加强吹灰和塔形配煤方式$ ! " 因限于设计水平和实际燃用煤种多变等原因# # 制) 如果采用不停顿连续吹灰# 可能暂时可以控制超温# 但却是长期运行所不允许的$ 因此# 在当前设备状态 下# 高加全部解列时# 锅炉能带额定负荷# 可是要长期运 " $ 行既不安全# 又不经济# 只能作为应急使用! 工况/
电站锅炉过热器# 再热器试验和热力分析
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减温水量 锅炉出力 过热 ’ 再热 分隔屏出口壁温 F % F % ’ ! 汽温 定值& ’ ( ’ ( ; * " ’;" < 8 < 8 & # ! ! # " % % " # $ $ " & % $ * %" " # & & " & & & & & * & / * & ’ * %" % ! & % # $ % * ’ * # # * # # ’ * # * * # ! ’ * # * # ! ’ * # * # % ’ * # $ * # / ’ * # ’ * # # ’ * # * * # ’ ’ * ’ & * * % ’ * # * * # * ’ # # # $ $ ’ # # $ # $ ’ ’ # ’ * # % ’ # ’ ! # % ’ # * / # & % ’ # # ’ # / ’ # ’ # % ’ # ’ # # " ’ # ’ / # $ ’
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试验!通过改变燃烧器运行层次或各燃烧器间煤量的 分配# 可以改变火焰中心位置的高低# 从而影响辐射型 或半辐射型受热面及对流受热面的换热能力$ ! # 高压加热器切除试验!随着高压加热器! 高加" # 的切除# 给水温度降低# 如欲保持负荷不变# 则需增加给 煤量和入炉空气量# 这样炉膛火焰中心温度提高# 烟道 烟气流速增大# 整个锅炉受热面的换热能力将提高$ # 吹灰效果试验 ! 炉膛吹灰将增强炉膛水冷壁 ! * 的吸热能力# 使炉膛温度下降# 从而降低炉膛上部受热 面的辐射吸热能力# 而水平烟道和尾部烟道的吹灰则 可提高过热器% 再热器的换热能力$ 变煤种或掺烧试验 ! 不同的煤种对炉膛及烟 ! # 道受热面的粘污能力不同# 从而影响受热面的换热能 力% 减温水量和壁温$
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技术交流
另外# 由图还可看到厂房北侧较高建筑的遮挡没有影 响厂房的通风$
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再热器试验 ! !过热器’
为全面掌握过热器% 再热器的运行性能# 可进行下 列工况的试验$ 负荷特性试验!在锅炉不同负荷! 即不同给煤 ! # % 量% 风量" 下# 受热面管里% 外壁换热能力的变化不同# 通过试验可观察汽温和壁温的变化情况$ # ! 变总风量试验!随着入炉空气量的增加# 辐射 ! 或半辐射型受热面换热能力减弱# 另由于烟道中烟气 流速不断提高# 对流型受热面换热能力将增强$ 改变燃烧器运行层次或各燃烧器间煤量分配 ! # ’
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万方数据 热力发电 ! " # ! " " # " $
技术交流
" 比较工况%和! # 在 .% 吹 % L% C 磨煤机运行时# !!! 灰前过热器一% 二级减温水量均已达到极限# 炉膛实施 ’ % ’ 吹灰后# 二级减温水下降 ! 一级减温水下降# 8 & < ’ < 总共下降$ 由吹 # ’ $后屏出口壁温! % ! < 8 8 L侧第! #屏" 灰前的* 后屏 * *;% * # #;迅速下降至* ’ #;和* ’ ";# 过热器各壁温测点温度值均小于设计值# 无超温现象$ % % 而L 因火焰中心较高# 吹灰效果没 C M 磨煤机运行时# % 有 .% 但经炉膛吹灰后# 后屏出 L C磨煤机运行时明显# 口平均壁温下降了’ 减温水量减少& 原来后屏 ’ # %;# < 8 出口单管壁温超过* # ";的状况全部消失$ ! " 工况! % 运行氧量分别 ! ’和#为变总风量试验# 为’ 随着总风量的增加# 减温水 4 E% # 4 " E和# 4 # E# 量逐渐增加# 对流受热面出口温度增加# 而辐射受热面 出口温度则降低$ 从工况随着负荷的增加# 减温水 ! " % ’ $和&可见# 量增加# 受热面出口温度亦增加$但在低负荷或降压过 程中时# 由于经常是滑压运行# 蒸汽压力较低# 而蒸汽温 度仍达设定值# 从而形成低压高温态势# 引起工质比热 容增大# 密度减小# 故蒸汽对管壁的吸热能力下降# 此时 热负荷合理匹配# 将 如受热面的设计不能与蒸汽流量% 会出现管壁超温现象# 尤其是在降负荷过程中$ ! " 改变燃烧器运行层次# 对过热器% 再热器汽温 # 特性的影响显著# 当 .% % % L C 层燃烧器切换至 L C% M 层运行时# 因火焰中心上移# 使过热器% 再热器各受热 面的出口壁温全面上升# 后屏过热器出口总体平均壁 温由# 高温过热器出口壁温也由 & *; 上升到 * ! !;# 后屏过热器共有-片屏的单管出 * # /;升高到* * -;# 口壁温超过设计定值 * 同时减温水总量增加了 # ";# 工况 # 和工况 * " $ 另外# 在 .% ’ ! % # * < 8 L C 磨煤机运 行的情况下# 若 C 磨煤机给煤量增加% . 磨煤机给煤 量减少# 由于火焰中心上移# 过热器% 再热器各受热面 出口壁温均将提高# 减温水总量也将增加# 这说明磨煤 机间煤量的分配情况与过热器% 再热器的出口温度水 平密切相关# 但其影响程度远低于燃烧器运行层次改 变的影响$ ! " 高加切除试验在炉膛吹灰后立即进行# 从试验 * 结果看# 尽管经吹灰后各受热面的出口壁温水平尚在 正常范围# 后屏出口单管壁温最高也仅 * ! /;$ 但高 加切除后# 过热器减温水总量已达& ’ # 接近现有容 % < 8 量的极限值) 再热器出口蒸汽温度曾达到 * 并伴 * ";# ’ 有/ 则必须 8事故喷水$而这时如要降低再热汽温# < 关小尾部再热器侧的烟气偏流挡板开度# 但这样做势必 增加低温过热器侧的烟气流量# 使过热蒸汽温度失去控 通常引起受热面出口温度偏离设计值# 导致在设 计规定的范围内不能使汽温稳定在额定值运行的原因 有以下’个方面& ! "系统结构选择及布置不当) ! " % ! "热力计算与 运行条件变化! 如煤种 " 或操作不当) ! ’ 实际不符等$ 该锅炉在试验的全过程中# 过热器% 再热器各受热 面的出口汽温# 在正常运行工况下都在设计允许的范 说明过 围内# 后屏出口平均汽温也大多在* " ";以内# 热器% 再热器受热面的结构% 布置基本是合理的$ 另 外# 锅炉燃用煤种与设计相近# 炉膛无明显结焦现象# 高温过热器前炉膛出口烟温测量结果与锅炉厂设计基 本吻合! 实测平均烟温 %" # 因此可以认为在 * # 4 *;" 个别工况下# 后屏过热器出口单管壁温偏高是由于热 力计算与实际不符# 造成受热面设计偏大# 以及原设计 减温器容量偏小# 喷水量严重不足# 运行时未按运行规 程要求吹灰等所致$ 为此# 对锅炉运行及未来设备改 造提出以下几点建议$ 炉膛吹灰是改善后屏过热器出口温度水平的 ! " % 可使减温水量下降 ! 有效办法$每吹灰 % 次# " # "#" 或后屏出口平均汽温下降’ 故建议电厂 ’ # "; 以上# < 8 每班对炉膛吹灰%次$ " ! 该炉原设计一级喷水管路及所用阀门均为 ! 后 因 采 购 失 误# 将减温调节阀门口径变成 / &>># E 这样就形成节流# 不但使压损增大# 而且还导 $ ->># E 致喷水量不足$ 故应将阀门恢复至 E / &>> 或更大# 另外还可考虑在分隔屏与后屏之间增加一级喷水$ 由于后屏过热器设计受热面偏大# 故炉膛火焰 ! " ’ 中心位置对其出口温度水平影响很大$ 根据试验结 不管是高负荷# 还是低负荷运行# 都建议尽量使下 果# 在* 只需两台磨煤 ’层燃烧器运行# " EL (C O 以下# 机运行时# 也应运行下两层磨煤机 ! $ 在运行磨 .% L" 煤机煤量的分配上# 可采用塔形分配方式 ! 上层煤量 小# 下层煤量大" # 在不得已必须上’层磨煤机运行时# 更应特别注意加强吹灰和塔形配煤方式$ ! " 因限于设计水平和实际燃用煤种多变等原因# # 制) 如果采用不停顿连续吹灰# 可能暂时可以控制超温# 但却是长期运行所不允许的$ 因此# 在当前设备状态 下# 高加全部解列时# 锅炉能带额定负荷# 可是要长期运 " $ 行既不安全# 又不经济# 只能作为应急使用! 工况/