影響鍋爐安全的典型因素及分析

姜英爽周朝陽(.吉林省吉林市中國石油吉林石化分公司,吉林吉林 30;.吉林省長春市職工技術協(xié)作委員會辦公室,吉林長春 3005)

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影響鍋爐安全的典型因素及分析

姜英爽1周朝陽2
(1.吉林省吉林市中國石油吉林石化分公司,吉林吉林 132021;2.吉林省長春市職工技術協(xié)作委員會辦公室,吉林長春 130051)

【摘 要】燃料的著火和燃燒環(huán)境是造成鍋爐燃燒不穩(wěn)定以及故障的最主要因素,對鍋爐的是否安全經(jīng)濟運行有著重要影響。從鍋爐運行的過程來看,鍋爐安全性的原因總體可以分為煤質(zhì)、燃燒、設計、控制等幾個方面,由此產(chǎn)生鍋爐安全運行方面的問題分別稱作煤質(zhì)問題、燃燒問題、熱偏差和控制問題。以下對這幾個問題作詳細分析。

【關鍵詞】鍋爐 運行安全 分析 評價

1 煤質(zhì)問題

1.1 鍋爐與煤質(zhì)問題之間的關系

(1)制粉系統(tǒng)。煤質(zhì)改變給制粉系統(tǒng)帶來了較大的影響,因煤質(zhì)變差,可能導致磨煤機出力不足,電耗增加,煤粉顆粒變粗,一次風溫低等問題。另外,粗粉分離器也會受到影響。粗粉分離器的煤粉細度(葉片位置開度)會因煤質(zhì)而改變。當煤質(zhì)變化,有可能導致排粉風機擔負不了過多排風的任務,這也會限制制粉系統(tǒng)的出力。(2)燃燒系統(tǒng)。煤質(zhì)對燃燒系統(tǒng)有著重要的影響。首先,如果煤的揮發(fā)分降低,而一次風量未作相應的調(diào)整,那么一次風中的空氣就超過了揮發(fā)完全燃燒的需要,回流區(qū)中的氣體溫度就要降低,導致不利于著火。其次,爐膛燃燒溫度隨著煤的折合水分上升也要下降。例如折合水分增加1%時理論燃燒溫度下降24℃左右。最后,根據(jù)德國和美國的資料,煤灰增加對著火速度也起著和揮發(fā)分減少同樣有害的影響,并且影響十分顯著。煤質(zhì)結渣性能差、容易結焦和受熱面積影響排煙溫度,煤質(zhì)著火困難、可燃性差會使飛灰可燃物含量升高。(3)熱風系統(tǒng)。煤質(zhì)問題同時也影響熱風系統(tǒng),這種影響表現(xiàn)在一次風量和風速等方面。在煤種變化和煤質(zhì)下降時,一次風的風量和風速也都相應地變化。

1.2 煤質(zhì)問題導致的安全隱患

(1)熱偏差。煤質(zhì)問題對鍋爐熱偏差的影響主要通過燃燒狀況變化對鍋爐爐膛內(nèi)的動力場變化體現(xiàn),實踐表明,煤質(zhì)對鍋爐熱偏差有較大的影響。(2)高溫受熱面超溫。煤質(zhì)變化時,隨著煤質(zhì)中的揮發(fā)份降低,煤粉著火溫度升高,燃燒過程的穩(wěn)定性降低,火焰中心上移,改變鍋爐輻射與對流的吸熱比例。另外煤質(zhì)中的水分也會影響煤粉,改變煤粉著火時間,改變輻射和對流的吸熱比例,容易導致高溫過熱器和高溫再熱器等高溫受熱面局部超溫,為了防止超溫,極端情況下需要控制主蒸汽和再熱蒸汽溫度,采取此種控制措施必然產(chǎn)生耗差。(3)爐膛結焦和高溫腐蝕。煤質(zhì)偏離設計值,如燃用易結焦煤種時,爐膛結焦和掛渣現(xiàn)象比較突出,目前狀況一般來說,主要是由鍋爐設計參數(shù)不適應煤種變化引起。現(xiàn)在,為適應爐內(nèi)脫硝,燃燒多采用分級送風方式,由于爐內(nèi)燃燒中心缺氧,易導致水冷壁高溫腐蝕,對鍋爐也造成較大的安全隱患。

2 燃燒調(diào)整問題

2.1 鍋爐與燃燒問題之間的關系

(1)爐膛燃燒。燃燒調(diào)整影響著火是否穩(wěn)定,燃燒火焰中心是否適中,火焰分布是否均勻,要保證不燒壞設備,盡量避免結焦等,通過調(diào)節(jié)擺角和調(diào)整配風等調(diào)整燃燒中心和氧量,最終影響到鍋爐效率。因此,燃燒對于鍋爐來說,影響重大。(2)汽水系統(tǒng)。由燃燒帶來的汽水系統(tǒng)的影響主要有水冷壁、過熱器和再熱器的溫度控制。如超臨界機組水冷壁的溫度由中間點溫度來控制,我們通過調(diào)整燃燒,改變爐膛火焰中心的位置和輻射吸熱量從而改變中間點溫度,最終控制水冷壁的溫度。過熱器和再熱器主要是對流吸熱較多,我們通過燃燒調(diào)整,改變火焰長度和對流吸熱比例,從而控制過熱器和再熱器的吸熱量。燃燒調(diào)整對汽水的溫度控制有重要作用。(3)空氣動力場。鍋爐燃燒有前后墻對沖、四角切圓等燃燒方式,我們通過改變配風,改變風量大小、角度、位置,可以改變鍋爐內(nèi)部的空氣動力場,鍋爐的空氣動力場特性對鍋爐的影響很大,它直接導致熱偏差、局部超溫等現(xiàn)象。

2.2 燃燒問題帶來的安全隱患

(1)熱偏差。熱偏差從煙氣側找原因,主要是跟鍋爐內(nèi)部空氣動力場有關,空氣動力場關系著鍋爐爐膛出口處煙氣均勻性,均勻的煙氣不會產(chǎn)生熱偏差,而空氣動力場跟燃燒有直接關系,當我們在做燃燒調(diào)整過程中,配風不合理時會導致爐膛出口處煙氣存在較大的殘余旋轉(zhuǎn),直接結果導致較大的熱偏差。(2)過熱器、再熱器超溫。燃燒調(diào)整通過改變火焰中心改變了輻射、對流吸熱的比例,從而能改變水冷壁中間點溫度和過再熱器溫度。當火焰上移拉長,輻射吸熱比例減少,對流吸熱比例增多,水冷壁中間點溫度下降,過熱器和再熱器汽溫會升高。

3 鍋爐與設計問題

3.1 鍋爐與設計問題的關系

鍋爐設計特點影響鍋爐的方方面面,包括鍋爐的經(jīng)濟性、安全性等。經(jīng)濟性就是指一個合理的設計可以讓鍋爐的整體參數(shù)都能達到指標,各種損失降到最小,達到一個較高的經(jīng)濟性。而安全性則是指鍋爐在運行時不會因為某個參數(shù)的安全瓶頸,而不得不降低參數(shù)運行進而影響鍋爐整體經(jīng)濟性。

3.2 設計問題帶來的安全隱患

(1)欠熱與超溫。欠熱與超溫是鍋爐設計中常常帶來的后果之一,設計中往往也會考慮鍋爐運行的一些變化因素,但是,它在受熱面的布置時只能布置固定的,因此,這種矛盾也導致了實際吸熱量與設計值有些變化,再加上電廠運行工況與設計變化很大時,汽水系統(tǒng)的欠溫與超溫時有發(fā)生的。(2)經(jīng)濟性偏差。由于設計時不可能考慮每一個煤種、每一個工況,而鍋爐建成之后又是固定的,那么運行中它的經(jīng)濟性也會跟設計值有很大偏差,它影響著飛灰含碳量、氧量、排煙溫度等,這也是經(jīng)濟性偏差的原因之一。

4 鍋爐與控制和運行方式問題

4.1 鍋爐與控制和運行方式問題之間的關系

鍋爐的控制和運行方式問題是電力生產(chǎn)過程中一個十分重要的環(huán)節(jié),是一種實踐性很強的技術。由于鍋爐機組運行的總要求是安全和經(jīng)濟運行,控制和運行方式影響到鍋爐各種參數(shù):蒸汽品質(zhì)(包括正常的汽溫、汽壓)、蒸發(fā)量、中間點溫度等。

4.2 控制和運行方式問題帶來的安全隱患

(1)經(jīng)濟性偏差。由于控制和運行方式問題,會影響到鍋爐的各項損失、廠用電率等,不僅影響鍋爐效率,更是關系到發(fā)電成本。(2)蒸汽品質(zhì)。控制和運行方式在升降負荷、負荷波動中運行不當,直接影響到蒸汽的品質(zhì),包括蒸汽溫、汽壓和蒸發(fā)量。(3)材料壽命。

控制和運行方式影響汽溫變化率,汽溫變化太快對材料來說是一種考驗,同時也會使運行燃燒不穩(wěn)定。

參考文獻:

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[2]姚雅秋.300MW級火電機組熱力系統(tǒng)結構的優(yōu)化研究[D].華北電力大學,2002.14-20.