影响锅炉安全的典型因素及分析

姜英爽周朝阳(.吉林省吉林市中国石油吉林石化分公司,吉林吉林 30;.吉林省长春市职工技术协作委员会办公室,吉林长春 3005)



影响锅炉安全的典型因素及分析

姜英爽1周朝阳2
(1.吉林省吉林市中国石油吉林石化分公司,吉林吉林 132021;2.吉林省长春市职工技术协作委员会办公室,吉林长春 130051)

【摘 要】燃料的着火和燃烧环境是造成锅炉燃烧不稳定以及故障的最主要因素,对锅炉的是否安全经济运行有着重要影响。从锅炉运行的过程来看,锅炉安全性的原因总体可以分为煤质、燃烧、设计、控制等几个方面,由此产生锅炉安全运行方面的问题分别称作煤质问题、燃烧问题、热偏差和控制问题。以下对这几个问题作详细分析。

【关键词】锅炉 运行安全 分析 评价

1 煤质问题

1.1 锅炉与煤质问题之间的关系

(1)制粉系统。煤质改变给制粉系统带来了较大的影响,因煤质变差,可能导致磨煤机出力不足,电耗增加,煤粉颗粒变粗,一次风温低等问题。另外,粗粉分离器也会受到影响。粗粉分离器的煤粉细度(叶片位置开度)会因煤质而改变。当煤质变化,有可能导致排粉风机担负不了过多排风的任务,这也会限制制粉系统的出力。(2)燃烧系统。煤质对燃烧系统有着重要的影响。首先,如果煤的挥发分降低,而一次风量未作相应的调整,那么一次风中的空气就超过了挥发完全燃烧的需要,回流区中的气体温度就要降低,导致不利于着火。其次,炉膛燃烧温度随着煤的折合水分上升也要下降。例如折合水分增加1%时理论燃烧温度下降24℃左右。最后,根据德国和美国的资料,煤灰增加对着火速度也起着和挥发分减少同样有害的影响,并且影响十分显著。煤质结渣性能差、容易结焦和受热面积影响排烟温度,煤质着火困难、可燃性差会使飞灰可燃物含量升高。(3)热风系统。煤质问题同时也影响热风系统,这种影响表现在一次风量和风速等方面。在煤种变化和煤质下降时,一次风的风量和风速也都相应地变化。

1.2 煤质问题导致的安全隐患

(1)热偏差。煤质问题对锅炉热偏差的影响主要通过燃烧状况变化对锅炉炉膛内的动力场变化体现,实践表明,煤质对锅炉热偏差有较大的影响。(2)高温受热面超温。煤质变化时,随着煤质中的挥发份降低,煤粉着火温度升高,燃烧过程的稳定性降低,火焰中心上移,改变锅炉辐射与对流的吸热比例。另外煤质中的水分也会影响煤粉,改变煤粉着火时间,改变辐射和对流的吸热比例,容易导致高温过热器和高温再热器等高温受热面局部超温,为了防止超温,极端情况下需要控制主蒸汽和再热蒸汽温度,采取此种控制措施必然产生耗差。(3)炉膛结焦和高温腐蚀。煤质偏离设计值,如燃用易结焦煤种时,炉膛结焦和挂渣现象比较突出,目前状况一般来说,主要是由锅炉设计参数不适应煤种变化引起。现在,为适应炉内脱硝,燃烧多采用分级送风方式,由于炉内燃烧中心缺氧,易导致水冷壁高温腐蚀,对锅炉也造成较大的安全隐患。

2 燃烧调整问题

2.1 锅炉与燃烧问题之间的关系

(1)炉膛燃烧。燃烧调整影响着火是否稳定,燃烧火焰中心是否适中,火焰分布是否均匀,要保证不烧坏设备,尽量避免结焦等,通过调节摆角和调整配风等调整燃烧中心和氧量,最终影响到锅炉效率。因此,燃烧对于锅炉来说,影响重大。(2)汽水系统。由燃烧带来的汽水系统的影响主要有水冷壁、过热器和再热器的温度控制。如超临界机组水冷壁的温度由中间点温度来控制,我们通过调整燃烧,改变炉膛火焰中心的位置和辐射吸热量从而改变中间点温度,最终控制水冷壁的温度。过热器和再热器主要是对流吸热较多,我们通过燃烧调整,改变火焰长度和对流吸热比例,从而控制过热器和再热器的吸热量。燃烧调整对汽水的温度控制有重要作用。(3)空气动力场。锅炉燃烧有前后墙对冲、四角切圆等燃烧方式,我们通过改变配风,改变风量大小、角度、位置,可以改变锅炉内部的空气动力场,锅炉的空气动力场特性对锅炉的影响很大,它直接导致热偏差、局部超温等现象。

2.2 燃烧问题带来的安全隐患

(1)热偏差。热偏差从烟气侧找原因,主要是跟锅炉内部空气动力场有关,空气动力场关系着锅炉炉膛出口处烟气均匀性,均匀的烟气不会产生热偏差,而空气动力场跟燃烧有直接关系,当我们在做燃烧调整过程中,配风不合理时会导致炉膛出口处烟气存在较大的残余旋转,直接结果导致较大的热偏差。(2)过热器、再热器超温。燃烧调整通过改变火焰中心改变了辐射、对流吸热的比例,从而能改变水冷壁中间点温度和过再热器温度。当火焰上移拉长,辐射吸热比例减少,对流吸热比例增多,水冷壁中间点温度下降,过热器和再热器汽温会升高。

3 锅炉与设计问题

3.1 锅炉与设计问题的关系

锅炉设计特点影响锅炉的方方面面,包括锅炉的经济性、安全性等。经济性就是指一个合理的设计可以让锅炉的整体参数都能达到指标,各种损失降到最小,达到一个较高的经济性。而安全性则是指锅炉在运行时不会因为某个参数的安全瓶颈,而不得不降低参数运行进而影响锅炉整体经济性。

3.2 设计问题带来的安全隐患

(1)欠热与超温。欠热与超温是锅炉设计中常常带来的后果之一,设计中往往也会考虑锅炉运行的一些变化因素,但是,它在受热面的布置时只能布置固定的,因此,这种矛盾也导致了实际吸热量与设计值有些变化,再加上电厂运行工况与设计变化很大时,汽水系统的欠温与超温时有发生的。(2)经济性偏差。由于设计时不可能考虑每一个煤种、每一个工况,而锅炉建成之后又是固定的,那么运行中它的经济性也会跟设计值有很大偏差,它影响着飞灰含碳量、氧量、排烟温度等,这也是经济性偏差的原因之一。

4 锅炉与控制和运行方式问题

4.1 锅炉与控制和运行方式问题之间的关系

锅炉的控制和运行方式问题是电力生产过程中一个十分重要的环节,是一种实践性很强的技术。由于锅炉机组运行的总要求是安全和经济运行,控制和运行方式影响到锅炉各种参数:蒸汽品质(包括正常的汽温、汽压)、蒸发量、中间点温度等。

4.2 控制和运行方式问题带来的安全隐患

(1)经济性偏差。由于控制和运行方式问题,会影响到锅炉的各项损失、厂用电率等,不仅影响锅炉效率,更是关系到发电成本。(2)蒸汽品质。控制和运行方式在升降负荷、负荷波动中运行不当,直接影响到蒸汽的品质,包括蒸汽温、汽压和蒸发量。(3)材料寿命。

控制和运行方式影响汽温变化率,汽温变化太快对材料来说是一种考验,同时也会使运行燃烧不稳定。

参考文献:

[1]陈宇.电站锅炉燃烧工况诊断系统的研究[D].华北电力大学, 2004.15-18.

[2]姚雅秋.300MW级火电机组热力系统结构的优化研究[D].华北电力大学,2002.14-20.