直流鍋爐運(yùn)行特性

1、直流鍋爐的運(yùn)行特性直流鍋爐的運(yùn)行特性一、靜態(tài)特性（一）、汽溫靜態(tài)特性（一）、汽溫靜態(tài)特性 穩(wěn)定工況下，以給水為基準(zhǔn)的過(guò)熱蒸汽總焓升可按下式計(jì)算式中 鍋爐輸入熱量，kJ/kg; 鍋爐效率； 、 給水焓、過(guò)熱器出口焓，kJ/kg; 再熱器相對(duì)吸熱量， 再熱器吸熱量，kJ/kg。(1)zrgrgsBQrrhhGrQgshgrhzrrzrrQ()zrrzrrQrQ1. 煤水比B/G 保持式中 、 、 和 不變，則當(dāng)鍋爐給水量從變化到 ，對(duì)應(yīng)的燃料量變化到 時(shí)，過(guò)熱器出口焓值的變化量可寫為 式中 、 工況變動(dòng)前、后的過(guò)熱器出口 焓，kJ/kg; 、 工況變動(dòng)前、后的煤水比， gshQrzrr1B0G1G

2、0,1,01()(1)grgrgrgrgsmhhhhhm,0grh,1grh0m1mo 對(duì)于亞臨界鍋爐， 。若保持給水流量不變，燃料量增加10%（ ），則過(guò)熱蒸汽出口焓將增加216kJ/kg，相應(yīng)的溫升約為 ；如果熱負(fù)荷不變，而工質(zhì)流量減少10%（ ），則過(guò)熱蒸汽焓增為247kJ/kg，相應(yīng)的溫升約 。 101.1mm2160/grgshhkJ kg100 C101.11mm110 C=B/B, g=G/G2給水溫度 當(dāng)給水溫度降低時(shí)，若保持煤水比不變，則由上式可知，過(guò)熱器出口焓（汽溫）將隨之降低。只有調(diào)大煤水比，使之與增大了的過(guò)熱蒸汽總焓升相對(duì)應(yīng)，才能保持汽溫穩(wěn)定。3過(guò)量空氣系數(shù) 爐內(nèi)過(guò)量空

3、氣系數(shù)主要是通過(guò)再熱器相對(duì)吸熱量的變化而影響過(guò)熱汽溫的。當(dāng)爐內(nèi)送風(fēng)量增大時(shí)，對(duì)流式再熱器的吸熱量因煙氣流量的增大而增加，而輻射式再熱器的吸熱量則基本不變，因此再熱器總吸熱量及相對(duì)吸熱量增大，在煤水比未變動(dòng)的情況下，根據(jù)上式過(guò)熱器出口汽溫將降低。運(yùn)行中也需要改變?cè)O(shè)定的煤水比。4鍋爐效率 當(dāng)鍋爐效率降低時(shí)，過(guò)熱汽溫將下降。運(yùn)行中爐膛結(jié)焦、過(guò)熱器結(jié)焦、風(fēng)量偏大，都會(huì)使排煙損失增大，效率降低；燃燒不完全也是鍋爐效率下降的一個(gè)因素。上述情況出現(xiàn)時(shí)均會(huì)使煤水比發(fā)生變化。5.變壓運(yùn)行 變壓運(yùn)行時(shí)的主蒸汽壓力是鍋爐負(fù)荷函數(shù)。當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)主蒸汽壓力下降，與之相應(yīng)的工質(zhì)理論熱量（從給水加熱至額定出口汽溫所必須吸收

4、的熱量）增大，如煤水比不變，則汽溫將下降。如保持汽溫，則煤水比按比例增加。 再熱汽溫 穩(wěn)定工況下，再熱器出口焓值 (kJ/kg)按下式計(jì)算 式中 再熱器進(jìn)口焓值，kJ/kg； d 再熱汽流量份額。zrhr zrzrzrBQ rhhdGzrh 保持式中 、 、 和 不變，則當(dāng)鍋爐給水量從變化到 ，對(duì)應(yīng)的燃料量變化到 時(shí)，再熱器出口焓值的變化量可寫為 在任何負(fù)荷下，當(dāng)燃料量與給水量成比例變化是時(shí)（m1=m0）即可保證再熱汽溫為額定值。這個(gè)結(jié)論與主汽溫調(diào)節(jié)的要求是一致的。 Qrzrr1B0G1Gzrh0,1,001() (1)zrzrzrzrzrmhhhhhm 煤發(fā)熱量、過(guò)量空氣系數(shù)、受熱面結(jié)焦、定

5、壓運(yùn)行、滑壓運(yùn)行方式等對(duì)再熱汽溫影響的分析與過(guò)熱汽溫相仿。隨著煤熱值降低、過(guò)量空氣的增加，在煤水比不變時(shí)再熱汽溫升高；滑壓運(yùn)行比定壓運(yùn)行更易于穩(wěn)定再熱汽溫。（二）、汽壓靜態(tài)特性（二）、汽壓靜態(tài)特性1燃料量擾動(dòng) 燃料量增加B，汽輪機(jī)調(diào)速汽門開(kāi)度不變：(1)給水流量隨燃料量增加，保持煤水比不變（mo ml），由于鍋爐產(chǎn)汽量增大，汽壓上升。(2)給水流量保持不變，煤水比增大（m1m。），為維持汽溫必須增加減溫水量，同樣由于蒸汽流量增大，汽壓上升。(3)給水流量和減溫水量都不變，則汽溫升高，蒸汽容積增大，汽壓也有所上升。這是由于在汽輪機(jī)調(diào)門開(kāi)度不變的情況下，蒸汽流速增大使流動(dòng)阻力增大所致。但如果汽溫的

6、升高在允許的較小值，則汽壓無(wú)明顯變化。2給水流量擾動(dòng)給水流量增加G，汽輪機(jī)調(diào)速汽門開(kāi)度不變：（1）燃料量隨給水流量增加，保持煤水比不變（m。ml），由于蒸汽流量增大，汽壓上升。（2）燃料量不變，減小減溫水量保持汽溫，則汽壓不變。（3）燃料量和減溫水量都不變，如汽溫下降在許可范圍內(nèi)，則蒸汽流量的增大使汽壓上升。3汽輪機(jī)調(diào)門擾動(dòng) 若汽輪機(jī)調(diào)門開(kāi)大k，而燃料量和給水流量均不變，由于工況穩(wěn)定后，汽輪機(jī)排汽量仍等于給水流量，并未變化。根據(jù)汽輪機(jī)調(diào)門的壓力一流量特性可知，汽壓降低。（三）水冷壁流量負(fù)荷特性 直流鍋爐變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，質(zhì)量流速相應(yīng)變化，若為滑壓運(yùn)行，則汽壓也隨之升降，對(duì)蒸發(fā)管的水動(dòng)力特性將發(fā)生影

7、響。1流量偏差特性(1)負(fù)荷降低的影響。水冷壁的總壓差按下式計(jì)算 式中 pzw重位壓差，Pa； Plz流動(dòng)阻力，Pa。 2/2/22wRphgpwRhgppplzzwlzzwz 對(duì)于一次上升垂直管屏，額定負(fù)荷下重位壓差上pzw與流動(dòng)阻力上Plz相差不多。在低負(fù)荷下，總壓差中以重位壓差上pzw為主，水冷壁系統(tǒng)在低負(fù)荷下是自然循環(huán)特性。高負(fù)荷時(shí)，總壓差中以流阻上Plz為主，水冷壁系統(tǒng)是強(qiáng)迫流動(dòng)特性。 對(duì)于水平管圈，由于管屏高度與管屏長(zhǎng)度相比很小，所以重位壓差凸pzw所占比例不大，它顯示強(qiáng)迫流動(dòng)的流動(dòng)特性。且隨著負(fù)荷的降低，強(qiáng)迫流動(dòng)特性增強(qiáng)，即在低負(fù)荷下，同樣的吸熱不均，會(huì)引起更大的流量偏差。 對(duì)于

8、由水平管圈和垂直管屏聯(lián)合組成的水冷壁系統(tǒng)，由于垂直管屏入口已為含汽率較高的汽水混合物，故垂直管屏pzw相對(duì)很小，總壓差中以流阻Plz為主，所以垂直管屏呈現(xiàn)較強(qiáng)的強(qiáng)迫流動(dòng)特性。與水平管圈一樣，當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，強(qiáng)迫流動(dòng)特性增強(qiáng)。 工質(zhì)流量增加時(shí)，重位壓頭也隨之增大，這是由于含汽率減小的緣故。因此，高負(fù)荷時(shí)的水動(dòng)力穩(wěn)定性都是較好的。 （2）壓力降低的影響 直流鍋爐采用滑壓運(yùn)行，低負(fù)荷時(shí)壓力相應(yīng)降低。壓力降低時(shí)汽水密度差加大，平均管的密度減小，在同樣的質(zhì)量流量下，pzw減小、pz增大，即原來(lái)顯示強(qiáng)迫流動(dòng)特性的管屏將更加增加其強(qiáng)迫特性，因而降低水冷壁的工作安全性。 2水動(dòng)力穩(wěn)定性 產(chǎn)生水動(dòng)力多值性的根本原

9、因是水冷壁進(jìn)口的給水有欠焓。當(dāng)給水欠焓超過(guò)某一定值之后，就會(huì)發(fā)生水動(dòng)力的不穩(wěn)定。 水平管圈式水冷壁，可按下式判斷是否出現(xiàn)水動(dòng)力多值性 ) 1(46. 7arh工作壓力工作壓力（MPa）8.012.016.020.024.0r（/”l）21.133.448.571.1- 隨著壓力的降低，汽化潛熱 r 和密度比 /”均增大，但后者增大得更快，使式中的r（/”l）項(xiàng)降低。也就是說(shuō)，隨著壓力的降低，滿足上式將變得越來(lái)越困難或者說(shuō)裕度更低。 因此，水平管圈的直流鍋爐低壓力運(yùn)行時(shí)，更應(yīng)注意水動(dòng)力穩(wěn)定性的問(wèn)題。 對(duì)于垂直管圈，重位壓頭不能忽略，水動(dòng)力特性可認(rèn)為是水平管圈的特性疊加一個(gè)重位壓頭而形成的。因此，

10、垂直管圈的水冷壁一般沒(méi)有水動(dòng)力不穩(wěn)定的問(wèn)題。但壓力很低時(shí)，重位壓頭迅速減小，仍有可能使水動(dòng)力的穩(wěn)定性變差。 低負(fù)荷下，水冷壁的進(jìn)水溫度降低，欠焓增大，容易出現(xiàn)水動(dòng)力多值性。因此運(yùn)行中應(yīng)限制欠焓h小于420 kJkg，負(fù)荷低于一定值時(shí)，則必須限制水冷壁質(zhì)量流速的進(jìn)一步降低，保持你在高于安全流量Glj以上。由圖可知，壓力越低，不發(fā)生水動(dòng)力多值性的安全邊界流量Glj就越高。二、動(dòng)態(tài)特性(一) 動(dòng)態(tài)過(guò)程鍋內(nèi)工質(zhì)貯存量變化1 物理現(xiàn)象附加蒸發(fā)量：由于鍋內(nèi)貯存水量的變化而使蒸汽 質(zhì)量流量增加或減小的部分。分析分析兩工況間水冷壁管段貯水空間變化Vs=Vs2-Vs1穩(wěn)定工況下受熱管段長(zhǎng)度和熱負(fù)荷燃料量擾動(dòng)貯水

11、空間變化給水流量擾動(dòng)貯水空間變化 鍋內(nèi)工質(zhì)貯水量變化1燃料量擾動(dòng)w在其他條件不變的情況下，燃料量B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(lái)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(guò)熱蒸汽流量D增大，其長(zhǎng)度也逐步縮短，當(dāng)蒸發(fā)段和熱水段的長(zhǎng)度減少到使過(guò)熱蒸汽流量D重新與給水量相等時(shí)，即不再變化。w燃料量增加，過(guò)熱段加長(zhǎng)，過(guò)熱汽溫升高。但在過(guò)渡過(guò)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(guò)熱汽溫要經(jīng)過(guò)一定時(shí)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

12、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。w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(kāi)度未變）。2給水量擾動(dòng) 在其他條件不變的情況下，給水量增加，熱水段延長(zhǎng)。蒸汽流量逐漸增大到擾動(dòng)后的給水流量。過(guò)渡過(guò)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(guò)熱段的減小，出口過(guò)熱汽溫漸漸降低。但在汽溫降低時(shí)金屬放出貯熱，對(duì)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

13、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(dòng)時(shí)，蒸發(fā)量、汽溫和汽壓的變化都存在時(shí)滯。這是因?yàn)樽詳_動(dòng)開(kāi)始，給水自入口流動(dòng)到原熱水段末端時(shí)需要一定的時(shí)間，因而蒸發(fā)量產(chǎn)生時(shí)滯。蒸發(fā)量時(shí)滯又引起汽壓和汽溫的時(shí)滯。3功率擾動(dòng) 功率擾動(dòng)是指調(diào)速汽門動(dòng)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(kāi)大，蒸汽流量立即增加，汽壓下降。汽壓沒(méi)有像蒸汽流量那樣急劇變化。 在給水壓力和給水門開(kāi)度不變的條件下，由于汽壓降低，給水流量實(shí)際上是自動(dòng)增加的。這樣，平衡后的給水流量和蒸汽流量有所增加。在燃料量不變的情況下，這意味著單位工質(zhì)吸熱量必定減小，或者說(shuō)出口汽溫（焓）必定減小。 在超臨界區(qū)運(yùn)行時(shí)，動(dòng)態(tài)特性與亞臨界鍋爐相似，但變化過(guò)程較為和緩。燃料量B增加時(shí)，鍋爐熱水、過(guò)熱段的