直流鍋爐的變工況特性課件

1、直流鍋爐的變工況特性2022/7/28直流鍋爐的變工況特性1. 煤水比B/G 保持式中 、 、 和 不變，則當(dāng)鍋爐給水量從變化到 ，對應(yīng)的燃料量變化到 時，過熱器出口焓值的變化量可寫為 式中 、 工況變動前、后的過熱器出口 焓，kJ/kg; 、 工況變動前、后的煤水比， 直流鍋爐的變工況特性 對于亞臨界鍋爐， 。若保持給水流量不變，燃料量增加10%（ ），則過熱蒸汽出口焓將增加216kJ/kg，相應(yīng)的溫升約為 ；如果熱負荷不變，而工質(zhì)流量減少10%（ ），則過熱蒸汽焓增為247kJ/kg，相應(yīng)的溫升約 。 直流鍋爐的變工況特性2給水溫度 當(dāng)給水溫度降低時，若保持煤水比不變，則由上式可知，過熱器

2、出口焓（汽溫）將隨之降低。只有調(diào)大煤水比，使之與增大了的過熱蒸汽總焓升相對應(yīng)，才能保持汽溫穩(wěn)定。直流鍋爐的變工況特性3過量空氣系數(shù) 爐內(nèi)過量空氣系數(shù)主要是通過再熱器相對吸熱量的變化而影響過熱汽溫的。當(dāng)爐內(nèi)送風(fēng)量增大時，對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吸熱量增大，在煤水比未變動的情況下，根據(jù)上式過熱器出口汽溫將降低。運行中也需要改變設(shè)定的煤水比。直流鍋爐的變工況特性4鍋爐效率 當(dāng)鍋爐效率降低時，過熱汽溫將下降。運行中爐膛結(jié)焦、過熱器結(jié)焦、風(fēng)量偏大，都會使排煙損失增大，效率降低；燃燒不完全也是鍋爐效率下降的一個因素。上述情況出現(xiàn)

3、時均會使煤水比發(fā)生變化。直流鍋爐的變工況特性5.變壓運行 變壓運行時的主蒸汽壓力是鍋爐負荷函數(shù)。當(dāng)負荷降低時主蒸汽壓力下降，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。 直流鍋爐的變工況特性 對于再熱汽溫，穩(wěn)定工況下，再熱器出口焓值 (kJ/kg)按下式計算 式中 再熱器進口焓值，kJ/kg； d 再熱汽流量份額，。直流鍋爐的變工況特性 保持式中 、 、 和 不變，則當(dāng)鍋爐給水量從變化到 ，對應(yīng)的燃料量變化到 時，過熱器出口焓值的變化量可寫為 在任何負荷下，當(dāng)燃料量與給水量成比例變化是時（m1=m0）即可保

4、證再熱汽溫為額定值。這個結(jié)論與主汽溫調(diào)節(jié)的要求是一致的。 直流鍋爐的變工況特性 煤發(fā)熱量、過熱空氣系數(shù)、受熱面結(jié)焦、定壓運行、滑壓運行方式等對再熱汽溫影響的分析與過熱汽溫相仿。隨著煤熱值、過量空氣的增加，在煤水比不變時再熱汽溫升高；滑壓運行比定壓運行更易于穩(wěn)定再熱汽溫。直流鍋爐的變工況特性（二）汽壓靜態(tài)特性1燃料量擾動 燃料量增加B，汽輪機調(diào)速汽門開度不變：(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，

5、蒸汽容積增大，汽壓也有所上升。這是由于在汽輪機調(diào)門開度不變的情況下，蒸汽流速增大使流動阻力增大所致。但如果汽溫的升高在允許的較小值，則汽壓無明顯變化。直流鍋爐的變工況特性2給水流量擾動給水流量增加G，汽輪機調(diào)速汽門開度不變： (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。直流鍋爐的變工況特性3汽輪機調(diào)門擾動 若汽輪機調(diào)門開大k，而燃料量和給水流量均不變，由于工況穩(wěn)定后，汽輪機排汽量仍等于給水流量，并未變化。根據(jù)汽輪機凋門的壓

6、力一流量特性可知，汽壓降低。直流鍋爐的變工況特性（三）水冷壁流量負荷特性 直流鍋爐變負荷運行時，質(zhì)量流速相應(yīng)變化，若為滑壓運行，則汽壓也隨之升降，對蒸發(fā)管的水動力特性將發(fā)生影響。1流量偏差特性(1)負荷降低的影響。水冷壁的總壓差按下式計算 (8-4)式中 pzw重位壓差，Pa； Plz流動阻力，Pa。 直流鍋爐的變工況特性 對于一次上升垂直管屏，額定負荷下重位壓差上pzw與流動阻力上Plz相差不多。在低負荷下，汽量與水量等值降低，但pzw降低得更慢，故總壓差中以重位壓差上pzw為主，水冷壁系統(tǒng)在低負荷下是自然循環(huán)特性。高負荷時，總壓差中以流阻上Plz為主，水冷壁系統(tǒng)是強迫流動特性。對于水平管圈

7、，由于管屏高度與管屏長度相比很小，所以重位壓差凸pzw所占比例不大，它顯示強迫流動的流動特性。且隨著負荷的降低，強迫流動特性增強，即在低負荷下，同樣的吸熱不均，會引起更大的流量偏差。 直流鍋爐的變工況特性 對于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相對很小，總壓差中以流阻Plz為主，所以垂直管屏呈現(xiàn)較強的強迫流動特性。與水平管圈一樣，當(dāng)負荷降低時，強迫流動特性增強。直流鍋爐的變工況特性 工質(zhì)流量增加時，重位壓頭也隨之增大，這是由于含汽率減小的緣故。因此，高負荷時的水動力穩(wěn)定性都是較好的。 直流鍋爐的變工況特性（2）壓力降低的影響。

8、直流鍋爐采用滑壓運行，低負荷時壓力相應(yīng)降低。壓力降低時汽水密度差加大，平均管的密度減小，在同樣的質(zhì)量流量下，pzw減小、pz增大，即原來顯示強迫流動特性的管屏將更加增加其強迫特性，因而降低水冷壁的工作安全性。 直流鍋爐的變工況特性2水動力穩(wěn)定性 產(chǎn)生水動力多值性的根本原因是水冷壁進口的給水有欠焓。當(dāng)給水欠焓超過某一定值之后，就會發(fā)生水動力的不穩(wěn)定。 水平管圈式水冷壁，可按下式判斷是否出現(xiàn)水動力多值性 工作壓力（MPa）8.012.016.020.024.0r（/”l）21.133.448.571.1-直流鍋爐的變工況特性 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

9、式中的r（/”l）項降低。也就是說，隨著壓力的降低，滿足上式將變得越來越困難或者說裕度更低。 因此，水平管圈的直流鍋爐低壓力運行時，更應(yīng)注意水動力穩(wěn)定性的問題。 直流鍋爐的變工況特性 對于垂直管圈，重位壓頭不能忽略，水動力特性可認為是水平管圈的特性疊加一個重位壓頭而形成的。因此，垂直管圈的水冷壁一般沒有水動力不穩(wěn)定的問題。但壓力很低時，重位壓頭迅速減小，仍有可能使水動力的穩(wěn)定性變差。直流鍋爐的變工況特性 低負荷下，水冷壁的進水溫度降低，欠焓增大，容易出現(xiàn)水動力多值性。因此運行中應(yīng)限制欠焓h小于420 kJkg，負荷低于一定值時，則必須限制水冷壁質(zhì)量流速的進一步降低，保持你在高于安全流量Glj以

10、上。由圖可知，壓力越低，不發(fā)生水動力多值性的安全邊界流量Glj就越高。直流鍋爐的變工況特性二、動態(tài)特性直流鍋爐的變工況特性1燃料量擾動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)定下來與給水量保持平衡。 其原因是，在變化之初，由于熱負荷立即變化，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D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D重新與給水量相等時，即不再變化。直流鍋爐的變工況特性燃料量增加，過熱段加長，過熱汽溫升高。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

11、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（汽輪機調(diào)速閥開度未變）。直流鍋爐的變工況特性2給水量擾動 在其他條件不變的情況下，給水量增加，熱水段延長。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。這是因為自擾動開始，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。直流鍋爐的變工況特性3功率擾動 功率擾動是指調(diào)速汽門動作取用部分蒸汽，增加汽輪機功率，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