鍋爐過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-06-10 13:35 本頁面
【正文】 采用中間再熱時(shí)，理論上可使循環(huán)經(jīng)濟(jì)性相對(duì)提高6%~8%，在實(shí)際設(shè)備中，由于有壓降損失，熱經(jīng)濟(jì)性的提高比理論值稍低。 過熱器可以根據(jù)它所采用的傳熱方式分為對(duì)流過熱器、半輻射過熱器及輻射過熱器三種?，F(xiàn)代大容量高參數(shù)鍋爐的過熱器主要由對(duì)流過熱器，屏式過熱器，包覆過熱器，頂棚過熱器，聯(lián)箱及減溫器構(gòu)成。 由于過熱器管壁金屬在鍋爐受壓部件中承受的溫度最高，因此必須采用耐高溫的優(yōu)質(zhì)低碳鋼和各種鉻鉬合金鋼等，在最高的溫度部分有時(shí)還要用奧氏體鉻鎳不銹鋼 。鍋爐運(yùn)行中如果管子承受的溫度超過材料的持久強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度或表面氧化所容許的溫度限值，則會(huì)發(fā)生管子爆裂等事故。 二．蒸汽溫度 控制系統(tǒng)的組成與對(duì)象 靜 動(dòng)態(tài)特性 鍋爐過熱蒸汽溫度是影響機(jī)組生產(chǎn)過程安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù)。現(xiàn)代鍋爐的過熱器是在高溫、高壓的條件下工作的，過熱器出口的過熱蒸汽溫度是機(jī)組整個(gè)汽水行程中工質(zhì)溫度的最高點(diǎn)，也是金屬壁溫的最高處。過熱器采用的是耐高溫高壓的合金剛材料，過熱器正常運(yùn)行的溫度已接近材料所允許的最高溫度。如果過熱蒸汽溫度過高，容易損壞過熱器 ，也會(huì)使蒸汽管道、汽輪機(jī)內(nèi)某些零部件產(chǎn)生過大的熱膨脹而毀壞，影響機(jī)組的安全運(yùn)行。如果過熱蒸汽溫度過低，將會(huì)降低機(jī)組的熱效率，一般蒸汽溫度降低 510℃，熱效率約降低 1%，不僅增加燃料的消耗量，浪費(fèi)能源，而且還將使汽輪機(jī)最后幾級(jí)的蒸汽濕度增加，加速汽輪機(jī)葉片的水蝕。另外，過熱汽溫的降低還會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)高壓級(jí)部分蒸汽的焓值減小，引起反動(dòng)度增大，軸向推力增大，也對(duì)汽輪機(jī)安全運(yùn)行帶來不利的影響。所以，過熱蒸汽溫度過高或過低都是生產(chǎn)過程所不允許的。 過熱蒸汽溫度控制對(duì)象的靜動(dòng)態(tài)特性 靜態(tài)特性 鍋爐負(fù)荷與過熱汽溫的關(guān)系 [4] 鍋爐負(fù)荷增加時(shí)，爐膛燃燒的燃料增加，但是，爐膛中的最高的溫度沒有多大的變化，爐膛輻射放熱量相對(duì)變化不大，因此爐膛溫度增高不大。這就是說負(fù)荷增加時(shí)每千克燃料的輻射放熱百分率減少，而在爐膛后的對(duì)流熱區(qū)中，由于煙溫和煙速的提高，每千克燃料的對(duì)流放熱百分率將增大。因此，對(duì)于對(duì)流式過熱器來說，當(dāng)鍋爐的負(fù)荷增加時(shí)，會(huì)使出口汽溫的穩(wěn)態(tài)值升高；輻射式過熱器則具有相反的汽溫特性，即當(dāng)鍋爐的負(fù)荷增加時(shí)，會(huì)使出口汽溫的穩(wěn)態(tài)值降低。如果兩種過熱器串聯(lián)配合，可以取得較平坦的汽溫特性，但一 般在采用這兩種過熱器串聯(lián)的鍋爐中，過熱器出口蒸汽溫度在某個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)，仍隨鍋爐負(fù)荷的增加有所升高。 過?？諝庀禂?shù)與過熱汽溫的靜態(tài)關(guān)系 過?？諝饬扛淖儠r(shí)，燃燒生成的煙氣量改變，因而所有對(duì)流受熱面吸熱隨之改變，而且對(duì)離爐膛出口較遠(yuǎn)的受熱面影響顯著。因此，當(dāng)增大過剩空氣量時(shí)將使過熱汽溫上升。 給水溫度與汽溫關(guān)系 提高給水的溫度，將使過熱汽溫下降，這是因?yàn)楫a(chǎn)生每千克蒸汽所需的燃料量減少了，流過過熱器煙氣也就減少了。也可以認(rèn)為：提高給水溫度后，在相同燃料下，鍋爐的蒸發(fā)量增加了，因此過熱汽溫 將下降。則是否投入高壓給水加熱器將使給水溫度相差很大，這對(duì)過熱汽溫有顯著的影響。 燃燒器的運(yùn)行方式與過熱汽溫的靜態(tài)關(guān)系 在爐膛內(nèi)投入高度不同的燃燒器或改變?nèi)紵鞯臄[角會(huì)影響爐內(nèi)溫度分布和爐膛出口煙溫，因而也會(huì)影響過熱汽溫，火焰中心相對(duì)提高時(shí)，過熱汽溫將升高。 動(dòng)態(tài)特性 目前，火電機(jī)組廠廣泛采用噴水減溫方式來控制過熱蒸汽溫度。影響汽溫變化的因素很多，但主要有蒸汽流量、煙氣傳熱量和減溫水量等。在各種擾動(dòng)下，汽溫控制對(duì)象是有煙池、慣性和自平衡能力的。 蒸汽流量擾動(dòng)下 的蒸汽溫度對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 大型鍋爐都采用復(fù)合式過熱器，當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加時(shí)，鍋爐燃燒率增加，通過對(duì)流式過熱器的煙氣量增加，而且煙氣溫度也隨負(fù)荷的增大而升高。這兩個(gè)因素都使對(duì)流式過熱器的氣溫升高。然而，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，爐膛溫度升高的并不明顯，由爐膛輻射傳給過熱器的熱量比鍋爐蒸汽量增加所需熱量少，因此使輻射式過熱器出口溫度下降?？梢?，這兩種型式的過熱器對(duì)蒸汽流量的擾動(dòng)的反映恰好相反，只要設(shè)計(jì)上配合得當(dāng)，就能使過熱其出口汽溫隨蒸汽流量變化的影響減小。因此在生產(chǎn)實(shí)踐中，通常把對(duì)流式過熱器與輻射式過熱器結(jié)合使用，還增設(shè)屏式 過熱器，且對(duì)流方式下吸收的熱量比輻射方式下吸收的熱量多，綜合而言，過熱器出口汽溫是隨流量 D 的增加而升高的。動(dòng)態(tài)特性曲線如圖 21（ a）所示。 蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)，沿過熱器長度上各點(diǎn)的溫度幾乎是同時(shí)變化的，延遲時(shí)間較小，約為 15s 左右。 圖 21 在擾動(dòng)下溫度的變化曲線 煙氣側(cè)熱量擾動(dòng)下蒸汽溫度對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 當(dāng)燃料量、送風(fēng)量或煤種等發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起煙氣流速和煙氣溫度的變化，從而改變了傳熱情況，導(dǎo)致過熱器出口溫度的變化。由于煙氣傳熱量的改變是沿著整個(gè)過熱器長度方向上同時(shí)發(fā)生的，因此汽溫變化的 遲延很小，一般在 1525s 之間。煙氣側(cè)擾動(dòng)的汽溫響應(yīng)曲線如圖 21（ a）所示。它與蒸汽量擾動(dòng)下的情況類似。 蒸汽溫度在減溫水量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性 當(dāng)減溫水量發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，雖然減溫器出口處汽溫已發(fā)生變化，但要經(jīng)過較長的過熱器管道才能使出口汽溫發(fā)生變化，其擾動(dòng)地點(diǎn)（過熱器入口）與測(cè)量蒸汽溫度的地點(diǎn)（過熱器出口）之間有著較大的距離，此時(shí)過熱器是一個(gè)有純滯后的多容對(duì)象。 .動(dòng)態(tài)曲線圖如圖21（ b）所示。當(dāng)擾動(dòng)發(fā)生后，要隔較長時(shí)間才能是蒸汽溫度發(fā)生變化，滯后時(shí)間比較大，滯后時(shí)間約為 3060s。 綜上所述 ，可歸納出以下幾點(diǎn)： （ 1）過熱器出口蒸汽溫度對(duì)象不管在哪一種擾動(dòng)下都有延遲和慣性，有自平衡能力。而且改變?nèi)魏我粋€(gè)輸入?yún)?shù)（擾動(dòng)），其他的輸入?yún)?shù)都可能直接或間接的影響出口蒸汽溫度，這使得控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)過程十分復(fù)雜。 （ 2）在減溫水流量擾動(dòng)下，過熱器出口蒸汽溫度對(duì)象具有較大的傳遞滯后和容量滯后，縮減減溫器與蒸汽溫度控制點(diǎn)之間的距離，可以改善其動(dòng)態(tài)特性。 （ 3）在煙氣側(cè)熱量和蒸汽流量擾動(dòng)下，蒸汽溫度控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性比較好。 三． 過熱蒸汽溫度控制原理簡介 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)采用兩級(jí)噴水減溫，這樣做的
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