锅炉的启动和停用第一节 锅炉启动与停运的基本特点锅炉启动锅炉由静止状态静止状态带负荷状态带负荷状态的过程锅炉停运由带负荷状态静止状态的过程特点启动和停炉中锅炉的安全性和经济性的矛盾安全性包括烟气侧炉膛温度低引起的燃烧不稳定问题受热面的安全性和工质 的循环安全性经济性包括为燃烧安全的投油受热面的温度上升速度和温度的均匀性的矛盾 工质侧的排放和热量损失安全方面考虑对象炉外热应力部件包括汽包外置式汽水 分离器等厚壁部件热应力安全炉内部件过热器省煤器 受热面安全结论金属温度梯度越大热应力越大减小热应力限制 升压升负荷速度增加了启动时间启动工况的特点安全方面冷却受热面的能力差金属壁工作温度可能超过材料的许用 温度(简称金属壁超温)汽包等靠工质间接加热的部件将发生不均匀的温度场过热器或部分并联管蒸汽流量很少省煤器管暂停给水时无 流量这些都可能由于受热面缺少冷却条件而发生管壁超温启动热损失经济性方面锅炉在启动过程中的利用热量 用于加热工质和各部件还要用于为稳定汽压与冷却受热面 需要排放一定量工质的热量损失的热量第二节受热面在启动过程中的安全性一水冷壁1水循环的意义水冷壁是蒸发设备循环回路中的受热面它直接受到炉膛内火 焰的辐射传热水冷壁都为膜式结构管间刚性连接不允许有相对位移故 邻管之间的温差会产生很大的热应力水循环不良造成的管间流量偏差以及水冷壁热偏差都会造成邻 管间的温差为了限制膜式水冷壁管间热应力邻管间工质温 差不允许超过50水冷壁是蒸发受热面正常时为核态沸腾传热放热系数很大 约为1110316103W(m2)管壁金属温度与工质温度很 接近略高于工质温度但是当发生膜态沸腾传热时放热系数大幅度下降壁温迅 速升高称为沸腾传热恶化蒸发受热面可能发生两类沸腾传 热恶化:第一类沸腾传热恶化发生在核态沸腾区称为偏离核态沸腾 (DNB)其特点是热负荷很高发生偏离核态沸腾时的热负荷称 为临界热负荷蒸汽干度增大则临界热负荷下降第二类沸腾传热恶化发生在环状流动后期含水不足区液膜蒸干 或破裂处称为蒸干传热恶化(DO)发生蒸干传热恶化时的蒸 汽干度称为临界蒸汽干度锅炉启动过程中如果水循环不正常 个别水冷壁管可能含水不足而蒸干发生蒸干传热恶化2水冷壁并联管热偏差启动过程中燃料投入量少燃烧常集中在炉膛局部地区 火焰偏离炉膛中心或直接冲刷水冷壁这些问题加重了水 冷壁并联管热负荷偏差自然循环锅炉水冷壁影响流量偏差的主要因素是重位压 头流动阻力可以忽略不计一次上升型直流锅炉水冷壁锅炉高负荷时以流动阻力为 主重位压头可略去不计低负荷时以重位压头为主流 动阻力可以略去不计控制循环锅炉和螺旋管圈型直流锅炉的水冷壁以流动阻 力为主重力压头可略去不计对流动阻力的影响规律热负荷工质平均密度产汽流阻流量对重位压头的影响规律热负荷工质平均密度产汽重位压头流量通过对水冷壁热偏差的分析可得到以下四个重要的结论(1)重位压头为主的水冷壁热负荷小的偏差管子流量小 它可能发生蒸干传热恶化(2)流动阻力为主的水冷壁热负荷大的偏差管流量小 它可能发生蒸干传热恶化(3)自然循环锅炉水冷壁以及锅炉负荷较低时的一次上升 型直流锅炉水冷壁具有重位压头为主的热偏差特性控制循 环锅炉螺旋管圈型直流锅炉以及锅炉负荷较高时的一次上 升型直流锅炉它们的水冷壁具有流动阻力为主的热偏差特 性(4)要十分重视启动过程中水冷壁屏间管间热负荷均匀 性3建立水循环方法启动过程中及早建立稳定的水循环是安全启动的重要目标(1)自然循环锅炉可采用以下方法在启动过程中增大运动压头1)锅炉点火后就投入一定量的燃料加强水冷壁吸热量 以降低水冷壁管内的工质密度2)启动初期保持较低的水冷壁工质压力有利于提高运动 压头压力较低时产汽较多3)借用邻炉蒸汽接入水冷壁下联箱加热水冷壁中的锅水 待起压后再点火(2)控制循环锅炉启动锅水循环泵建立水循环冷态时水冷壁内无蒸汽 流动阻力小循环质量流速最高点火后随着水冷壁产汽量 增多循环质量流速有所下降下页图由图可看出全负荷范围内控制循环锅炉循环质量流速比自然 循环高而且变化平坦特别在启动初期克服了自然循环锅 炉循环质量流速低与不稳定的缺点(3)直流锅炉直流锅炉水冷壁管安全工作要求工质质量流速(w)s界限值(w)j1)保持比较高的给水流量约(2530)MCR这个给水流量 称为启动流量2)利用锅水循环泵使水冷壁工质再循环提高的质量流速二过热器与再热器1受热面壁温超温原因(1)设计壁温接近材料的许用温度限值(2)冷却能力差按照正常情况应产生较多的蒸汽但由于 对锅炉金属炉墙等加热受热面管内蒸汽流量低于正常工 况下相应的水平(3)热偏差大启动过程中过热器与再热器热偏差常比正常运 行时为大在燃烧方面常有炉膛温度分布不均匀火焰位置可 能较高炉内上升气流速度分布不均引起出口烟温不均烟速 不均等这些都使过热器再热器热偏差加重启动过程中常用喷水减温器调节汽温但是这时蒸汽流量少 减温水在蒸汽中汽化差可能蒸汽夹带水份进入分配联箱造 成流量分配不均匀锅炉水压试验或化学清洗受热面时会使过热器与再热器内积 水锅炉停运蒸汽在过热器与再热器内冷却凝结成水而形成 积水立式蛇形管过热器与再热器内的积水是不能用放水方法 疏掉的启动初期积水形成水塞障碍蒸汽畅流受热面得不 到足够的冷却并由于水柱波动引起管壁金属温度波动2水塞疏通条件要使水塞管疏通必须满足下列条件疏通管压差水塞管压差过热器与再热器在没有达到疏通流量之前部分管子可能处 于水塞状态此时应限制过热器与再热器的进口烟温并注 意管壁温度3启动保护过热器与再热器的启动保护就是在启动过程中限制过热器 与再热器受热面金属温度防止“超温”控制各部分的热应 力变化减少寿命损耗(1)过热器启动保护过热器未达到疏通蒸汽流量时用限制进口烟温的方法防止受 热面金属超温此时过热器进口烟温应低于受热面金属许 用温度限值并考虑热偏差必须有一定的余度过热器蒸汽流量超过疏通流量后主要用通汽冷却受热面的 方法保护过热器限制蒸汽温升率汽轮机冲转前过热器 蒸汽排放的途径决定于机组系统(2)再热器启动保护配置大旁路或过热器小旁路系统的机组 汽轮机冲转前无蒸汽通过再热器再热器处于干烧状态用限 制进口烟温的方法保护再热器1)两级旁路系统过热蒸汽通过旁路系统向再热器通汽2)I级旁路系统再热器出口有向空排汽阀或大型疏水管至凝 汽器过热蒸汽通过I级旁路再热器再热器出口向空排汽 阀排放大气或由再热器出口疏水管排入凝汽器(3)壁温检测初次投运的机组应在过热器与再热器受热面 的最高计算温度点装置壁温测点在启动过程中进行检测检测过热器与再热器壁温调整启动工况的原则在受热面金属 不超温的前提下尽力减少工质和热量损失缩短启动时间获 得最佳启动工况三尾部受热面省煤器与空气预热器统称为尾部受热面1安全启动条件尾部受热面安全启动的条件有以下几方面(1)省煤器受热面不发生“超温”和产生过大的波动热应力(2)省煤器内壁不发生腐蚀(3)尾部受热面烟气侧不发生低温腐蚀和积灰(4)防止尾部受热面二次燃烧2省煤器启动保护(1)给水除氧启动初期除氧器至少维持0.02MPa(表压)除 氧压力并补充化学除氧(2)省煤器再循环省煤器保持大于0.5ms工质流速以 防止腐蚀气体和水蒸气在内壁上停滞并对管壁金属进行冷却(3)连续给放水用连续给水维持省煤器的最低流速当锅炉产 汽量小于连续给水量时要放掉部分锅水以维持汽包正常水 位这种方法简单可靠但是工质和热量损失较大有的锅炉 适当降低连续给水量补充用限制省煤器进口烟温来保持省煤 器安全运行3尾部受热面防腐蚀尾部受热面壁温等于或低于烟气露点温度时就会发生受热面 低温腐蚀和粘结性积灰在启动过程中由于以下原因尾部 受热面可能发生低温腐蚀(1)启动时排烟温度低尾部受热面壁温低(2)给水温度低使省煤器壁温低(3)锅炉点火及30MCR以下负荷时燃烧重油一般燃油 含硫量高烟气露点温度高图2-12为燃油含硫量与烟气露 点温度燃煤粉含硫量与烟气露点温度之间的关系在启动过程中防止尾部受热面低温腐蚀的措施一般有以下几点(1)提高热力除氧器压力及早投入高压加热器等以提高给水温 度和省煤器壁温(2)采用热风再循环和暖风器(图213)以提高空气预热器入 口风温和受热面壁温本节结束