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正文內(nèi)容

大型鍋爐設(shè)備及其運(yùn)行教材-文庫吧資料

2025-05-22 03:38本頁面
  

【正文】 蝕,其腐蝕機(jī)理和影響可以作以下的分析。燃煤含硫的最大影響,是會(huì)產(chǎn)生煙氣對(duì)低溫受熱面的酸腐蝕和伴隨而來的煙道積灰和堵塞問題。煤中含硫雖然對(duì)著火和燃燒無明顯的影響,但隨著含硫量的增加,煤粉的自燃傾向加大,常會(huì)引起煤粉倉內(nèi)溫度自行升高;而當(dāng)空氣進(jìn)入時(shí),甚至?xí)匀肌N覈姀S用煤的全硫分多在1—%以下,但也有達(dá)到3—%的。硫酸鹽在1000℃以上高溫條件下也可以部分熱解成SO3,可燃硫和可熱解的硫酸鹽硫之和,有時(shí)統(tǒng)稱為揮發(fā)硫。另外灰中也常有少量硫酸鹽類,其硫分稱為硫酸鹽硫。如果ST1350℃,最好限制爐膛容積熱強(qiáng)度qv≤50104kj/(12104kcal/),若ST1350℃,可則提高到qv=(5467)104KJ/ m3h[(1316)104kcal/ m3h]。實(shí)踐表明,對(duì)固態(tài)除渣煤粉爐,當(dāng)灰的軟化溫度ST大于1350℃,就有可能造成爐內(nèi)結(jié)渣,ST1350℃,造成爐內(nèi)結(jié)渣的可能性就不大。為避免高溫對(duì)流管束的沾污和結(jié)渣,通常要控制爐膛出口煙溫低于灰的變形溫度DT以下50—100℃。本鍋爐的設(shè)計(jì)燃料、校核燃料的應(yīng)用基灰分別為11%、%,設(shè)計(jì)燃料屬低灰分燃料,而設(shè)計(jì)燃料灰分稍高,接近高灰分燃料。為了減輕受熱面的飛灰磨損,必須限制煙氣流速及采取有效的防磨措施,此外,燃料中灰分增加,會(huì)增加磨制煤粉的困難;灰分還是造成大氣和環(huán)境污染的根源?;曳衷龆啵瑫?huì)引起對(duì)流受熱面,特別是尾部受熱面的嚴(yán)重磨損。爐膛水冷壁受熱面的起結(jié)渣及過熱器超溫爆管而威脅鍋爐運(yùn)行的安全。5℃。燃煤灰分的增減,會(huì)對(duì)過熱汽溫產(chǎn)生影響,一般是燃煤灰分每變化177。高灰分煤由于著火推遲,燃燒溫度下降,燃燒的穩(wěn)定性就較差,因此要求有較高的預(yù)熱空汽溫度及其他改善著火條件的措施。燃料中灰分增加,可以使火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p慢,影響著火,也會(huì)使火焰降低,這是因?yàn)橛糜诩訜峄曳值臒崃肯碾S之增加。此外,灰含量也與煤的開采、運(yùn)輸和貯藏條件有關(guān)。除油頁巖外,固體燃料灰分的主要成分是硅、鋁、鐵和鈣以及少量的鎂和鈦、鉀、鈉等元素的化合物。各種固體燃料都含有許多不能燃燒的礦物質(zhì),當(dāng)燃料完全燃燒以后,礦物質(zhì)便形成灰分。燃煤中水分多,燃燒時(shí)放出的有效熱量便減少;水分多,會(huì)降低爐內(nèi)燃燒溫度,并增加著火熱,因而可使著火推遲,甚至?xí)怪鸢l(fā)生困難;在燃料燃燒后,燃料中水分吸熱變成水蒸氣并隨煙氣排入大氣,增加煙氣量而使排煙熱損失增加,降低鍋爐熱效率,且使吸風(fēng)機(jī)電耗增加,水分多,也給低溫受熱面的積灰和腐蝕創(chuàng)造了外部條件;水分增大,對(duì)過熱汽溫造成影響,一般經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為,水分每增加1%,℃;此外,原煤中過多的水分會(huì)使煤粉制備增加困難;水分多會(huì)造成原煤倉、給煤機(jī)和落煤管中粘結(jié)堵塞及磨煤機(jī)出力下降等不良后果。較有利于燃料的著火、燃燒和燃盡。在現(xiàn)代的煤粉爐中,煤粉顆粒很小,且爐內(nèi)高溫,加熱速度很高,揮發(fā)分的成分和數(shù)量可能與常規(guī)的工業(yè)分析方法得出的結(jié)果不同。這是因?yàn)椋簱]發(fā)分是氣體的可燃物,其著火溫度較低,揮發(fā)分越多,其著火溫度越低,使煤易于著火;揮發(fā)分多,相對(duì)來說煤中難燃的焦碳便少;大量揮發(fā)分析出,著火燃燒可以放出大量熱量,造成爐內(nèi)高溫,有助于焦碳的迅速著火和燃燒,因而揮發(fā)分多的煤也較容易燃盡;揮發(fā)分是從固體燃料內(nèi)部析出,它析出后使固體燃料具有孔隙性,揮發(fā)分越多,燃料顆粒的孔隙性越多、越大,使燃料與空氣接觸面增加,便于燃燒完全。所以揮發(fā)分是固體燃料的重要特性,它可以作為固體燃料分類的依據(jù),同時(shí)對(duì)燃料的著火和燃燒有很大的影響。不同燃料的揮發(fā)份的熱量差別很大,低的有17000 KJ/kg(4000CaL/kg),高的可達(dá)71000 KJ/kg(17000CaL/kg)。而地質(zhì)年代長,揮發(fā)份含量少的無煙煤則要到400℃左右才能開始析出揮發(fā)份。地質(zhì)年代較短的燃料,不但揮發(fā)份含量多,而且在較低溫度(200℃)下就迅速析出。這是因?yàn)槊褐兴鞣N氣體本身就有揮發(fā)性,埋藏時(shí)間越短,它受大自然干餾揮發(fā)份少,所以含量大。固體燃料的揮發(fā)分含量與燃料的地質(zhì)年代有密切的關(guān)系。10℃時(shí)使煤中有機(jī)物分解而析出的氣體產(chǎn)物,就是揮發(fā)分。此外,灰的熔化性質(zhì)及煤灰組成成分對(duì)爐膛結(jié)渣和受熱面污染關(guān)系密切;煤中含硫會(huì)引起低溫受熱面的積灰和腐蝕,以下就這些方面分別予以分析說明。依照目前對(duì)燃料的常規(guī)分析項(xiàng)目來看,煤燃燒時(shí),除部分固定碳和游離氫外,煤中各元素成分大都不是單質(zhì)狀態(tài)燃燒,而是組成復(fù)雜的有機(jī)化合物參與燃燒,其燃燒過程與工業(yè)分析中成分分析出過程大致相同。C11101250半球流動(dòng)溫度FT176。該廠設(shè)計(jì)煤種和校核煤種灰的性質(zhì)和成分見下表:灰的熔化性質(zhì)項(xiàng)目符號(hào)單位設(shè)計(jì)煤種校核煤種變形溫度DT176。灰中酸性成分增加,會(huì)使灰熔點(diǎn)增加。酸性氧化物包括SiO2,AL2O3和TiO2?;业臒Y(jié)性與灰分的熔化性并沒有直接關(guān)系。為了避免爐膛出口處結(jié)渣,爐膛出口煙氣溫度應(yīng)低于ST,并至少保留50—100℃的余量。 關(guān)于灰分的熔化性質(zhì),目前都用實(shí)驗(yàn)方法來確定三個(gè)溫度指標(biāo),既變形溫度DT、軟化溫度ST、熔化溫度FT。當(dāng)燃料在爐內(nèi)燃燒時(shí),在高溫火焰中心,灰分一般處于熔化或軟化狀態(tài),具有粘性?;业男再|(zhì)灰的性質(zhì)主要是指它的熔化性和燒結(jié)性。電廠煤耗常用標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算。兩者之間關(guān)系為:Qar,net = Qar,grr(9Har/100+War/100)式中:Qar,net、Qar,gr 燃料收到基低位和高位發(fā)熱量KJ/kgHar 、War 燃料收到氫基和水分含量,% r 水的汽化潛熱,通常取 r = 2510KJ/kg各種煤的發(fā)熱量差別很大,低的約8370KJ/kg,高的可達(dá)29310KJ/kg或更高。高位發(fā)熱量包括了燃燒產(chǎn)物中全部水蒸氣凝結(jié)成水所放出的汽化潛熱。燃料的主要特性燃料的發(fā)熱量單位質(zhì)量或容積的燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量,稱為燃料的發(fā)熱量。保證煤粉適當(dāng)流速和流量,以免速度低引起死角和磨內(nèi)及管道積粉自燃;速度高引起靜電火花自燃。灰的軟化溫度為1110℃,小于1350℃,爐膛出口容易結(jié)焦。C13001330此煤種揮發(fā)份適當(dāng),易于著火;發(fā)熱量較高。C10601160軟化溫度ST176。珠江電廠300MW機(jī)組設(shè)計(jì)煤種和校核煤種見表。焦碳是由固定談和灰分組成的。相反,揮發(fā)份少的煤著火困難,也不容易燃燒完全。揮發(fā)份多的煤也容易燃盡,燃燒損失也較小。揮發(fā)份高的煤容易著火。含氧量少,質(zhì)量高的無煙煤和貧煤的揮發(fā)份發(fā)熱量很高,褐煤揮發(fā)份的發(fā)熱量很低。揮發(fā)份燃燒時(shí)放出的熱量取決于揮發(fā)份的成分。褐煤揮發(fā)份Vdaf很大,可達(dá)37—60%。燃料揮發(fā)份含量的多少與燃料性質(zhì)有關(guān)。揮發(fā)份主要由各種碳?xì)浠衔?、氫、一氧化碳、硫化氫等可燃?xì)怏w組成。(1)水分 將試樣放在102—105℃的條件下,干燥兩小時(shí)到恒重,失去的重量就是水分。燃料中的灰分不但不能燃燒,而且還妨礙可燃質(zhì)與氧的接觸,增加了燃料著火和燃盡的困難,使燃燒損失增加,多灰的質(zhì)燃料往往著火困難,燃燒不穩(wěn)定;燃料中灰分的存在,是爐膛結(jié)渣、受熱面積灰和磨損的根源;灰分還會(huì)造成大氣和環(huán)境污染。此外,原煤中過多的水分會(huì)給煤粉制備增加困難,水分多的煤會(huì)造成原煤倉、給煤機(jī)和落煤管粘結(jié)和堵塞及磨煤機(jī)出力下降等不良后果。燃煤中的水分會(huì)降低燃燒溫度,水分多的燃料會(huì)使著火困難。固有水分是不能靠自然干燥除去的,必須加熱到102105℃才能除去。(6)水分 煤中水分的存在不利于燃燒。硫酸會(huì)腐蝕受熱面,含有氧化硫的煙氣排入大氣會(huì)造成環(huán)境污染。故元素分析的硫、只包括可燃硫,即前種狀態(tài),每千克硫燃燒可放出9040KJ的熱量。燃料中的硫有三種形態(tài):一種是有機(jī)硫,它和碳、氫、氧結(jié)合成復(fù)雜的化合物,均勻的存在于燃料中;另一種是黃鐵礦硫(FeS2),它存在于混入煤的黃鐵礦中,因黃鐵礦比重、硬度都比煤大,故必要時(shí)可用物理方法從煤中分離出來,加以清除;第三種是硫酸鹽硫,存在于CaSOMgSOFeSO4等鹽類中。氮在燃燒后會(huì)有少量轉(zhuǎn)化為氧化氮,造成大氣污染。(3)氧 煤中的氧是不利因素,它不但不能燃燒,而且往往和碳、氫結(jié)合成化合物存在,使燃料的發(fā)熱量降低。煤中一部分氫與氧結(jié)合成穩(wěn)定的化合物,不能燃燒;另一部分則存于有機(jī)物中,在加熱時(shí)揮發(fā)出氫氣和各種碳化合物,這些揮發(fā)性氣體比較容易著火和燃燒。固定碳要在較高的溫度下才能著火燃燒,因此煤中固定碳的含量越高,煤就越難燃燒。每千克碳完全燃燒放出的熱量約32700KJ,碳是煤的發(fā)熱量的主要來源。煤的元素分析成分:煤的元素分析成分為:碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)、水分(W)、灰份(A),其含量用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。(二)煤的成分分析煤是包括有機(jī)成分和無機(jī)成分等物質(zhì)的混合物,其分子結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。水分和灰份含量較高,發(fā)熱量較低,一般小于16750KJ/kg。煙煤 其可燃基揮發(fā)份含量約為20—48%,水分和灰份含量較少,發(fā)熱量較高,煙煤容易著火燃燒,對(duì)于揮發(fā)份含量超過25%的煙煤,要防止儲(chǔ)存時(shí)發(fā)生自燃,制粉系統(tǒng)要考慮防爆措施。貧煤 貧煤實(shí)際上是煙煤中揮發(fā)份較少的一種煤。由于揮發(fā)份含量少,故難以點(diǎn)燃。一般把煤分成無煙煤、貧煤、煙煤和褐煤四類。而鍋爐本身投資在很大程度上取決于制造時(shí)的鋼材使用率。鍋爐在運(yùn)行中需要耗用一定量燃料,但燃料燃燒所放出的熱量不能完全被利用,有些燃料未能完全燃燒,鍋爐排出的煙氣也帶走一定熱量等。連續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)越長,事故率越低,可用率越高,鍋爐的安全可靠性就越高。而鍋爐又是高溫高壓的大型設(shè)備,一旦發(fā)生爆炸或破裂事故,將是非常危險(xiǎn)的。除了上述表征鍋爐設(shè)備的基本特征外,鍋爐特征還可以用鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來表示。鍋爐效率:鍋爐效率是指鍋爐有效利用的熱量占輸入鍋爐的熱量的百分?jǐn)?shù),用符號(hào)表示。蒸汽壓力常用符號(hào)P表示,單位為MPa。蒸汽參數(shù):鍋爐的蒸汽參數(shù)是指鍋爐出口處的蒸汽溫度和蒸汽壓力。鋼材使用率是鍋爐生產(chǎn)1 t/h蒸汽所用鋼材的噸數(shù)。鍋爐容量:鍋爐的容量用蒸發(fā)量表示,一般是指鍋爐在額定蒸汽參數(shù)(壓力、溫度)、額定結(jié)水溫度和使用設(shè)計(jì)燃料時(shí),每小時(shí)的最大連續(xù)蒸發(fā)量,常用符號(hào)Da表示,單位為t/h。現(xiàn)大型電廠鍋爐為實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,都設(shè)置一套高度可靠的自動(dòng)化控制系統(tǒng),即自動(dòng)化程度高。 第三節(jié) 鍋爐設(shè)備的基本特征電廠鍋爐存在這樣幾個(gè)明顯特點(diǎn):電廠鍋爐一般都是蒸發(fā)量400t/h以上,汽壓為超高壓以上的鍋爐,且大都進(jìn)行中間再熱,即鍋爐容量大、蒸汽參數(shù)高。這種型式的鍋爐可用于亞臨界壓力,但多數(shù)用于超臨界壓力。從純直流工況切換到再循環(huán)工況時(shí)的負(fù)荷,由不同情況而定。圖1-6(b)是部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐的系統(tǒng)圖。從爐膛蒸發(fā)受熱面出來的汽水混合物進(jìn)入汽水分離器,分離出的蒸汽送至過熱器,而分離出的水則和從省煤器來的給水,在混合器混合后,經(jīng)再循環(huán)泵送入爐膛蒸發(fā)受熱面。全負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐用于亞臨界壓力,其蒸發(fā)系統(tǒng)在整個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)都實(shí)行工質(zhì)的再盾環(huán)。它是依靠鍋水循環(huán)泵的壓頭將蒸發(fā)受熱面出口的部分或全部工質(zhì)進(jìn)行再循環(huán)的鍋爐。 924t/h蘇爾壽盤旋管直流鍋爐采用帶中速磨煤機(jī)的直吹式制粉系統(tǒng),其回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是采用雙流道風(fēng)罩轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。這臺(tái)直流鍋爐采用敷管爐墻,用礦渣棉作保溫材料。在垂直煙道內(nèi),自下而上依次布量了第一級(jí)過熱器、第二級(jí)過熱器、第二級(jí)再熱器、第一級(jí)再熱器、第二級(jí)省煤器和第一級(jí)省煤器,這些對(duì)流受熱面均由爐內(nèi)懸吊管支吊。爐膛四角布置了直流式燃燒器,每角燃燒器高度為13m。爐膛的橫截面為四邊均為13084mm的正方形。燃用的煤種是Vdaf=33%的煙煤。圖15 1002t/h蘇爾壽盤旋管直流鍋爐1一盤旋管水冷璧2一燃燒器;3一盤旋管水冷壁出口聯(lián)箱;4一第一級(jí)過熱器;5一第二級(jí)過熱器;6一第二級(jí)再熱器;7一第一級(jí)再熱器;8一第二級(jí)省煤器;9一第一級(jí)省煤器;10一垂直管屏水冷壁出口聯(lián)箱;11一爐內(nèi)懸吊管出口聯(lián)箱;12-爐頂煙罩;13一下行姻道;14一垂直煙道;15一空氣預(yù)熱器;16一空氣預(yù)熱器出口的熱風(fēng)管道;17一爐內(nèi)懸吊管迸口聯(lián)箱;18一預(yù)熱器后煙氣管道這臺(tái)鍋爐是由比利時(shí)生產(chǎn)的直流煤粉鍋爐。國內(nèi)外的大容量燃煤直流鍋爐多采用塔式或半塔式布置,而根據(jù)我國國情,則多采用半塔式布量。在制造方面,由于沒有汽包,又可不用或少用下降管,因此與汽包爐相比,可節(jié)省鋼材20%~30%。(8)在啟動(dòng)過程中,要有專門的系統(tǒng),以便有足夠的水量通過蒸發(fā)受熱面,以保護(hù)它不致被燒壞。(7)由于沒有厚壁的汽包,直流鍋爐在啟、停過程中,各部件的加熱和冷卻都容易達(dá)到均勻,所以啟動(dòng)和停爐都比較快。(6)在直流鍋爐中,蒸發(fā)受熱面中的水從開始汽化一直到完全汽化,都是在高壓、高含汽率的條件下進(jìn)行的,鍋爐蒸發(fā)受熱面管內(nèi)的換熱有可能處于膜態(tài)沸騰狀態(tài),受熱面的金屬壁溫就會(huì)急劇升高,容易過熱損壞。(4)由于沒有汽包,直流鍋爐一般不能連續(xù)排污,給水帶入鍋爐的鹽類,除由蒸汽帶走一部分外,其余都將沉積在受熱面管子中,為了保證工作可靠,所以直流鍋爐對(duì)給水品質(zhì)的要求很高。(3)由于沒有汽包,直流鍋爐中的水容量及相應(yīng)的蓄熱能力比汽包鍋爐大為降低,一般為同參數(shù)汽包鍋爐的50%以下,因此,直流鍋爐對(duì)負(fù)荷變化較敏感,鍋爐工作壓力也交化得比較快。直流鍋爐由于沒有汽包,其工作過程有如下的特點(diǎn):(1)由于沒有汽包進(jìn)行汽水分離,也就是蒸發(fā)受熱面和過熱器、省煤器沒有中間容器隔開,因此水的加熱、蒸發(fā)和過熱的受熱面沒有固定的分界,而是隨著鍋爐負(fù)荷和工況的變動(dòng)而變動(dòng),過熱汽溫往往也隨著負(fù)荷的變化而有較大的波動(dòng)。進(jìn)口工質(zhì)是水,出口工質(zhì)則為符合設(shè)計(jì)要求的過熱蒸汽。直流鍋爐的特點(diǎn)是沒有汽包,整臺(tái)鍋爐由許多管子并聯(lián),然后用聯(lián)箱連接串聯(lián)組成。尾部煙道的下方布置了兩臺(tái)三分倉式回轉(zhuǎn) 空氣預(yù)熱器。在水平煙道中布置了高溫(末級(jí))再熱器和高溫過熱器。爐膛上部懸吊著4排分隔屏過熱器,在分隔屏過熱器后、爐膛折焰角上方布量了20排后屏過熱器和30排屏式再熱器(第二級(jí)再熱器)。爐膛截面為矩形,深度為12330mm,寬度為14022mm。該爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為1025t/h,/h,過熱蒸汽與再熱蒸汽的出口溫度均為541℃,設(shè)計(jì)煤種是Vdaf=%的煙煤,也可以燃用貧煤。(6)與自然循環(huán)鍋爐
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