科技信息2008年第24期
SCIENCE &TECHNO LO GY INFORMATION ●
一、概述
热电分厂两台DG130/5.3-13型次高压自然循环汽包炉,由四川东方锅炉厂生产。其结构为单炉膛、“П”型布置、固态排渣平衡通风,采用四角切圆燃烧。
四角切圆燃烧方式由于其能形成稳定的火焰中心,有利于燃烧、燃尽而被广泛采用。然而在实际运行中也暴露出炉膛出口两侧烟温偏差大,主汽温偏差大的问题,这种情况不但严重影响锅炉的经济运行,甚至局部超温爆管被迫停炉停机,危害甚大。
二、热偏差形成原因分析
由于结构上和运行中各种因素的影响,过热器各并列工作的受热面管的热负荷和管内工质流量各不相同,则各管中蒸汽的焓增量(吸热量)就不一样,这样各管的蒸汽温度和管壁温度有差别,运行中某些
管子蒸汽的焓增量超过了整个管组的平均数值,这种现象叫做热偏差。产生热偏差的原因有以下几方面
1.受热不均
受热不均就是并列各管的热负荷不均。受热强即热负荷大的管子,其中蒸汽的吸热量大,蒸汽的焓增量就大,则蒸汽温度及管壁温度都较高,受热不均会产生热偏差。引起受热不均的具体因素很多,主要有以下几点:
(1)炉膛出口残余旋转所形成的烟速偏差是烟温偏差形成的根本原因。四角切圆燃烧煤锅炉在运行时,四列多股风粉气流从四角喷入炉膛,在炉膛中形成一稳定的强烈旋转火焰区。随着旋转气流的上升,旋转强度逐渐减弱,但是到炉膛出口仍然存在着较大的残余旋转,研究表明,从燃烧器区形成的旋转气流,到炉膛出口处仅旋转了1/2～1/4圈,因此在炉膛出口水平烟道处存在较大的速度偏差,同时造成两侧的烟温偏差。
(2)在炉膛中的传热情况是由火焰中心向四周辐射热量给水冷壁,因此炉膛中间的温度高,而四周水冷壁附近的温度低。烟气在离开炉膛转入对流烟道后仍保持着上述温度不均的特点,因而烟道中间的管子受热较强,而烟道两侧的管子受热较弱,形成受热不均。
(3)炉膛火焰中心偏斜,对流烟道两侧的烟温将不同。火焰中心偏向哪一侧,哪一侧的烟气温度就高,则这一侧的管子受热较强。(4)水冷壁局部结渣,也会导致对流烟道两侧的烟温不同,结渣侧的烟温较高,这一侧的管子受热较强。
(5)烟道中的烟气流速不同时,同样会引起受热不均。一般烟道中间的烟速较高而两侧的烟速较低。故烟道中间管子对流传热较强。另外,当烟道中的受热面管排列不均匀,管子之间有较大的烟气通道,即形成所谓“烟气走廊”时,由于其阻力小,烟速高,对流传热加强,而且烟气走廊处的烟气辐射层厚度较大V 辐射传热也增强,因此靠近烟气走廊两侧的管子受热较强。
(6)对于屏式过热器,由于是沿炉宽方向布置的,故中间的屏受热较强,两侧的屏受热较弱。而对于每一片屏而言,外圈管子由于直接受到火焰辐射受热最强,越往里圈的管子则受热越弱。
综上所知可知,当沿烟道截面各处的烟气温度和烟气流速分布不均匀时,就会造成过热器和再热器部分管子受热不均。
当受热不均时,受热强的管子由于蒸汽的温度高,密度小,比容大,流动阻力增大,蒸汽流量减小(即受热不均会引起流量不均),这将加大热偏差的程度。因此,受热不均会造成相当严重的热偏差,沿烟道宽度方向的热偏差甚至可以达到偏差管的吸热量比平均吸热量30%的程度,所以必须减小受热不均。
蒸汽流量不均
当并联各管的蒸汽流量不均匀时,在流量大的管子中每千克蒸汽的吸热量小,则管内蒸汽温度和管壁温低。在流量小的管子中每千克蒸汽焓增量大,则管内蒸汽温度和管壁温度都较高。所以,在同一级过热器中,各管的蒸汽流量是否均习,影响了热偏差。
三、减轻热偏差的方法
由以上对热偏差产生原因的分析可知,要想完全避免热偏差是不可能的。但是严重的热偏差却威胁着锅炉的安全运行,因而应当尽量减轻热偏差的程度,使不致造成过热器和受热面管子超温过热损坏。在锅炉设计中通常采用受热面分级,级间混合;蒸汽的交换流动等方法,在实际运行过程中,我厂采取了以下措施:
1.利用年修期间,安装了一、二次风速测量装置,随时监测调整一、二次风速,保持每层四角风速均匀,火焰中心位置正常,并在炉内充满良好。
2.过多的上部火嘴的投运,配风方式采用正塔型,均使燃烧中心升高,烟温偏差加大。根据锅炉燃用煤种挥发份和煤粉细度,及时调整锅炉各层间一、二次风配比。当煤种挥发份较高或煤粉细度较小时,可以采用锅炉均衡配风;如果煤种挥发份较低高或煤粉细度较大时,可以采用锅炉上大下小的配风方式,从而降低火焰中心位置,为煤粉燃尽提供足够的燃烧时间。
3.燃烧煤质水份、灰份的增加,挥发份和热值的降低,均导致煤粉着火推迟,火焰拖长且中心上移,从而导致烟温偏差的加大。通过调整经济煤粉细度范围,提高热风温度,减少一次风量(即增加煤粉浓度),拉开一、二次风喷口的距离,推迟一、二次风过早的混合,降低一次风速等措施,促进火焰在燃烧器出口附近稳定下来。火焰传播速度加快;煤粉气流的着火热减少,达到高效燃烧的目的。
4.炉膛出口过量空气系数也影响水平烟道的烟温偏差,当炉膛出口的过剩空气系数控制在合适的范围内时,煤粉在炉膛内燃烧有充分的空气供应,及时燃烧完全。锅炉总送风量相对偏高,造成炉内气流速度偏高,烟温偏差增大。锅炉总送风量相对偏低,炉内燃烧不完全,在尾部烟道局部燃烧,同样造成烟温偏差增大。
5.保持燃烧器负荷均匀,切换合理。给粉机的单侧投停和缺角运行,四角给粉不均,实际给粉量差异较大,导致实际燃烧切圆的偏斜和增大,旋转在炉膛出口的水平烟道屏式再热器区域,烟温偏差随流动方向而增大。
6.利用年修检查梳形定位夹的完整,使横向节距均匀,彻底清理过热器间集灰,以免出现烟气走廊。
7.建立吹灰制度,防止受热面局部积灰、
结渣。四、结束语
总之,炉膛结构、燃烧煤种、运行工况、制粉系统性能和运行管理水平等许多因素都对烟温偏差有影响;因此消除烟温偏差的手段有:在设计时,选取合理的切圆、炉膛截面热负荷、燃烧高度和与煤质相适应的燃烧设备等;在运行时,通过冷、热态的试验和调整、燃烧器改反切等有效手段减小烟温偏差。作者简介:仝丽,女,33岁,热力工程师,乌鲁木齐宝钢集团新疆八一钢铁有限公司能源中心;
辛红卫,33岁,1994年毕业于新疆钢铁技校电工专业,现就职于宝钢集团新疆八一钢铁有限公司能源中心热电分厂。主要从事电厂运行(炉机电)管理工作。
[责任编辑张艳芳]
锅炉热偏差问题分析及消除措施
仝丽辛红卫
(宝钢集团新疆八一钢铁有限公司能源中心新疆
乌鲁木齐
830000)
【
摘要】宝钢集团新疆八一钢铁有限公司能源中心热电分厂内设2台130t/h 次高压煤粉、高炉煤气和焦炉煤气混烧锅炉,实际运行过程中存在过热器左右两侧出口汽温偏差超过规范要求的现象,通过对偏差形成的机理、影响因素和对策的分析,寻求认改善和消除热偏差的有效手段。
【关键词】锅炉;过热器;热偏差
○机械与电子○2.:442