直流鍋爐的主要優(yōu)點(diǎn):
?。?)金屬耗量??;
(2)啟停時間短,調(diào)節(jié)靈敏;
?。?)不受壓力限制,既可用于亞臨界壓力鍋爐,也可用于超臨界壓力鍋爐。
直流鍋爐的主要缺點(diǎn):
?。?)對給水品質(zhì)要求高;
?。?)給水泵電耗量大;
?。?)對自動控制系統(tǒng)要求高;
(4)必須配備專用的啟動旁路。
直流鍋爐的特點(diǎn):
水的臨界點(diǎn)22.15MPa、374.15℃,大于這個壓力,超臨界機(jī)組。蒸汽壓力超過27MPa,超超臨界火電機(jī)組。由于超臨界壓力下無法維持自然循環(huán)即不能采用汽包鍋爐,直流鍋爐成為唯一型式。超臨界機(jī)組不僅煤耗大大降低,污染物排污量也相應(yīng)減少,經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。超臨界機(jī)組與亞臨界汽包鍋爐結(jié)構(gòu)和工藝過程有著顯著不同,其特點(diǎn):
1、超臨界直流爐沒有汽包環(huán)節(jié),給水經(jīng)加熱、蒸發(fā)和變成過熱蒸汽時一次性連續(xù)完成,隨著運(yùn)行工況不同,鍋爐將運(yùn)行在亞臨界或超臨界壓力下,蒸發(fā)點(diǎn)會自發(fā)的在一個或多個加熱區(qū)段內(nèi)移動,汽水之間沒有一個明確的分界點(diǎn)。這要求更為嚴(yán)格保持各種比值的關(guān)系(如給水量/蒸汽量、燃料量/給水量及噴水量/給水量等)。對直流鍋爐來說,熱水段、蒸發(fā)段和過熱段受熱面之間是沒有固定界限的。這是直流爐的運(yùn)行特性與汽包爐有較大區(qū)別的基本原因。
2、由于沒有儲能作用的汽包環(huán)節(jié),鍋爐的蓄能顯著減小,負(fù)荷調(diào)節(jié)的靈敏性好,可實(shí)現(xiàn)快速啟停和調(diào)節(jié)負(fù)荷,適合變壓運(yùn)行。但汽壓對負(fù)荷變動反映靈敏,變負(fù)荷性能差,汽壓維持比較困難。
3、直流爐由于汽水是一次完成,因而不象汽包爐那樣。汽包在運(yùn)行中除作為汽水分離器外,還作為煤水比失調(diào)的緩沖器。當(dāng)煤水比失去平衡時,利用汽包中的存水和空間容積暫時維持鍋爐的工質(zhì)平衡關(guān)系,以保持各斷受熱面積不變。
直流爐的運(yùn)行特性:
動態(tài)特性指給水量、燃料量、功率(調(diào)門開度)變化而其他條件不變情況下蒸汽流量、汽溫、汽壓的變化。
1.給水量
給水量擾動時,在其他條件不變的情況下,給水量增加。由于壁面熱負(fù)荷未變化,故熱水段都要延長,蒸汽流量逐漸增大到擾動后的給水流量。過渡過程中,由于蒸汽流量小于給水流量,所以工質(zhì)貯存量不斷增加。
隨著蒸汽流量的逐漸增大和過熱段的減小,出口過熱汽溫漸漸降低,但在汽溫降低時金屬放出貯熱,對汽溫變化有一定的減緩作用。汽壓則隨著蒸汽流量的增大而逐漸升高。值得一提的是,雖然蒸汽流量增加,但由于燃料量并未增加,故穩(wěn)定后工質(zhì)的總吸熱量并未變化,只是單位工質(zhì)吸熱量減?。ǔ隹谄麥亟档停┒?。
當(dāng)給水量擾動時,蒸發(fā)量、汽溫和汽壓的變化都存在時滯。這是因?yàn)樽詳_動開始,給水自入口流動到原熱水段末端時需要一定的時間,因而蒸發(fā)量產(chǎn)生時滯,蒸發(fā)量時滯又引起汽壓和汽溫的時滯。
2. 燃料量
燃料量擾動時,在其他條件不變的情況下,燃料量增加,蒸發(fā)量在短暫延遲后先上升,后下降,最后穩(wěn)定下來與給水量保持平衡。其原因是,在變化之初,由于熱負(fù)荷立即變化,熱水段逐步縮短;蒸發(fā)段將蒸發(fā)出更多的飽和蒸汽,使過熱蒸汽流量增大,其長度也逐步縮短,當(dāng)蒸發(fā)段和熱水段的長度減少到使過熱蒸汽流量重新與給水量相等時,即不再變化。在這段時間內(nèi),由于蒸發(fā)量始終大于給水量,鍋爐內(nèi)部的工質(zhì)儲存量不斷減少(一部分水容積漸漸為蒸汽容積所取代)。
燃料量增加,過熱段加長,過熱汽溫升高,已如前述。但在過渡過程的初始階段,由于蒸發(fā)量與燃燒放熱量近乎按比例變化,再加以管壁金屬貯熱所起的延緩作用,所以過熱汽溫要經(jīng)過一定時滯后才逐漸變化。如果燃料量增加的速度和幅度都很急劇,有可能使鍋爐瞬間排出大量蒸汽。在這種情況下,汽溫將首先下降,然后再逐漸上升。
蒸汽壓力在短暫延遲后逐漸上升,最后穩(wěn)定在較高的水平。最初的上升是由于蒸發(fā)量的增大,隨后保持較高的數(shù)值是由于汽溫的升高(汽輪機(jī)調(diào)速閥開度未變)。
3.功率(調(diào)門開度)
這里功率擾動是指主汽調(diào)門動作取用部分蒸汽,增加汽輪機(jī)功率,而燃料量、給水量不變化的情況,若調(diào)速汽門突然開大,蒸汽流量立即增加,汽壓下降。汽壓沒有像蒸汽流量那樣急劇變化。
這是由于當(dāng)汽壓下降時,飽和溫度下降,鍋爐工質(zhì)“閃蒸”、金屬釋放貯熱,產(chǎn)生附加蒸發(fā)量,抑制汽壓下降。隨后,蒸汽流量因汽壓降低而逐漸減少,最終與給水量相等,保持平衡,同時汽壓降低速度也趨緩,最后達(dá)到一穩(wěn)定值。
直流爐運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié):
1、直流鍋爐汽壓控制
機(jī)組負(fù)荷增加時,汽機(jī)調(diào)門開大,蒸汽流量立即增加,使得汽輪機(jī)功率也同樣立即增加。由于包頭鍋爐給水流量和燃燒率還未變化,蒸汽流量和汽輪機(jī)功率的暫時增加是由于蒸汽壓力下降而使鍋爐放出蓄熱引起。由于直流鍋爐蓄熱能力小,壓力下降的速度大一些。穩(wěn)定后汽壓維持在偏低的數(shù)值,這是需要增加給水量和燃料量來維持主汽壓力的下降,保持汽機(jī)的調(diào)門開度不能波動太大。
2、直流鍋爐汽溫控制
汽溫調(diào)節(jié)的主要方式是調(diào)節(jié)給煤量與給水量之比,輔助手段是噴水減溫或煙氣側(cè)調(diào)節(jié)。由于沒有固定的汽水分界面,隨著給水流量和燃料量的變化,受熱面的省煤段、蒸發(fā)段和過熱段長度發(fā)生變化,汽溫隨著發(fā)生變化,汽溫調(diào)節(jié)比較困難。
過熱汽溫控制。過熱蒸汽溫度是由煤/水比和兩級噴水減溫來控制。取自過熱器的減溫水取自高加出口和省煤器的出口聯(lián)箱,每級減溫器噴水量為該負(fù)荷下的3%主蒸汽流量。系統(tǒng)在35%~100%BMCR負(fù)荷范圍內(nèi)維持出口汽溫在569±5℃。在20%BMCR負(fù)荷以下不允許投噴水。如果噴水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉超過10秒之后且過熱汽溫低于控制的目標(biāo)值,則應(yīng)關(guān)閉每個隔離閥。
再熱汽溫控制?;瑝哼\(yùn)行時,在50%~100%BMCR負(fù)荷之間,再熱器出口蒸汽溫度控制在569±5℃。正常運(yùn)行期間,再熱蒸汽溫度由布置在尾部煙道中的煙氣擋板控制。兩個煙道的擋板以相反的方向動作。煙氣擋板的連桿有一個執(zhí)行器,可調(diào)節(jié)滿行程限制值,使之在關(guān)閉位置下至少有20%的煙氣量通過。
再熱汽溫偏低時,再熱器煙道擋板向全開位置調(diào)整,以減小再熱器煙道阻力,增加通過再熱器煙道煙氣量,提高再熱汽溫。在負(fù)荷低于約85%時再熱器擋板全開。過熱器煙道擋板向關(guān)閉位置調(diào)整可增大過熱器煙道阻力,這樣將增加通過再熱器對流受熱面的煙氣量以提高再熱器出口汽溫。(過再熱器煙氣擋板正常運(yùn)行時兩個開度之和必須大于120)煙氣擋板系統(tǒng)的響應(yīng)有一定的滯后性,在瞬變狀態(tài)時,可以投布置在冷再管道上的事故減溫器。
1)水煤比
水煤比越高,主汽溫越低;反之,主汽溫越高
2)給水溫度
給水溫度低時(如高加切除),燃料量不變時,主汽溫度會下降,負(fù)荷也會下降
3)過量空氣系數(shù)
過量空氣系數(shù)大時,由于爐膛吸熱為輻射型吸熱,溫度對其影響較大,所以過多的冷風(fēng)進(jìn)入爐膛導(dǎo)致爐膛吸熱量減小,造成過熱器進(jìn)口溫度降低;反之,過熱汽溫增高
4)火焰中心高度
火焰中心高度上移時,導(dǎo)致爐膛吸熱量減小,造成過熱器進(jìn)口溫度降低;反之,過熱汽溫增高
5)受熱面結(jié)渣
水冷壁受熱面結(jié)渣,主汽溫有所下降;過熱器受熱面結(jié)渣,主汽溫明顯下降
3、直流鍋爐燃燒控制
燃燒器區(qū)域的過量空氣系數(shù)是隨鍋爐負(fù)荷變化的,并受投運(yùn)磨煤機(jī)數(shù)量的影響。燃燒器區(qū)域的風(fēng)量是指經(jīng)過燃燒器進(jìn)入鍋爐的風(fēng)量,包括運(yùn)行燃燒器的一次風(fēng),二次風(fēng),未運(yùn)行燃燒器的漏風(fēng)/冷卻風(fēng)和所有燃燒器的中心風(fēng)。停運(yùn)燃燒器的漏風(fēng)量是由二次風(fēng)擋板最小位置決定的,并隨著該負(fù)荷下熱二次風(fēng)道與爐膛負(fù)壓之間的壓差而變化。根據(jù)氧量信號操縱燃燒器風(fēng)室風(fēng)量和燃燼風(fēng)量兩者的比例,使燃燼風(fēng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)趨勢最小。
4、直流鍋爐給水控制
鍋爐給水系統(tǒng)配置了一臺30%容量的電動泵和兩臺50%容量的汽動泵。在低負(fù)荷和啟動時,用電動給水泵或氣泵前置泵進(jìn)行鍋爐啟動上水,用給水旁路控制閥調(diào)整給水流量。一旦該閥開啟大于75%,應(yīng)將旁路切至給水主路運(yùn)行。兩臺汽動泵運(yùn)行時,一臺泵甩負(fù)荷,負(fù)荷降低至50%以下,燃燒率、減溫水量相應(yīng)的降低,此時給水量應(yīng)等于送出的蒸汽流量。
低負(fù)荷運(yùn)行時,給水流量和壓力降低,受熱面入口的工質(zhì)欠焓增大,容易發(fā)生水動力不穩(wěn)定。由于給水流量降低,水冷壁流量分配不均勻性增大;壓力降低,汽水比容變化增大;工質(zhì)欠焓增大,會使蒸發(fā)段和省煤段的阻力比值發(fā)生變化。