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蒸汽锅炉如何减小热偏差的措施

(2013-02-27 09:16:26)
标签:

锅炉

蒸汽锅炉

强制循环蒸汽锅炉

大型蒸汽锅炉

分类: 锅炉技术文章

   蒸汽锅炉热负荷和流量分布不均匀时引起热偏差的主要原因。尽管蒸汽锅炉不可能完全消除热偏差,但在蒸汽锅炉设计和运行中可通过采取有效措施减小热偏差,使得实际热偏差小于允许热偏差。虽然提高允许热偏差也能达到安全运行的效果,但却要采用耐更高温度的金属材料,这往往是不经济的。事实上,除了尽量保证蒸汽锅炉各并联管结构一致外,采取的主要措施是减小蒸汽锅炉热负荷与流量的不均匀性,并力求使管内的流量与热负荷相适应,即符合热负荷的管中流量大,热负荷弱的管中流量小的基本原则,力求各并联管的工质出口焓值相接近,以减小热偏差。
    在现代大型蒸汽锅炉中,为了减小由于蒸汽锅炉炉膛中烟气的温度场分布不均匀对受热面热负荷的影响,采用烟气再循环方式,即将低温烟气送入炉膛上部以均匀沿炉宽的烟气温度。如果在对流过热器管束中形成烟气走廊,即在个别蛇形管之间具有较大的烟气流通截面,则该处的烟气流速加快和气室辐射作用加强,使得走廊两侧管子吸热增多,热负荷不均匀系数增大,故应尽量避免。
    根据蒸汽锅炉热负荷分布情况将并联管组进行分组是一种有效的减小蒸汽锅炉热负荷不均匀的方法。对蒸汽锅炉炉膛辐射受热面可把管组成或管圈的宽度减小,将其分为若干个独立的并联组,则在同样的蒸汽锅炉炉膛温度场分布情况下可减少各独立管组管间的热负荷不均匀性。通常要求水平围绕并联管带的高度小于3m,如一组管带流速过高,可将蒸发受热面分成两股或三股并绕,而垂直独立管组的宽度一般为1.5~2.5m。
    蒸汽锅炉投运或大修后,必须做好炉内冷态空气动力场试验和热态燃烧调整试验。在正常运行时,应根据出力要求,合理投运燃烧器,调整好炉内燃烧。烟气要均匀充满炉膛空间,避免产生偏斜和冲刷蒸汽锅炉屏式过热器。尽量使沿炉宽方向烟气流量和温度分布比较均匀,控制水平烟道左右烟温偏差不能过大。及时吹灰,防止因结渣和积灰而引起的受热不均现象产生。
蒸汽锅炉的过热器及再热器系统中可能产生的热偏差往往是人们关心的重点。减轻热偏差的主要措施包括:
    将过热器、再热器分级,级间进行中间混合,即减少每一级过热器、再热器焓增△ipi,从而减少出口汽温的偏差,对于中压蒸汽锅炉一般将过热器分成两级,对于高压以上蒸汽锅炉常将过热器分成三到四级,甚至更多。过热器分级过后,每级中工质的焓增量一般不超过250~400kJ/kg,末级过热器焓增一般不超过120~200 kJ/kg。因为在工质温度最高的末级过热器中,其比热容最小,使得在同样热偏差的条件下产生的温度偏差最大,采用较小的焓增可以保证过热器工作可靠性。如过热器分组和交叉混合的过热器系统中,低温过热器分为两组,高温过热器分为三组,各组之间采用交叉管和中间混合集箱,这些方法都有助于减小沿烟道宽度对流受热面热负荷的不均匀性。但在再热器系统中一般不宜采用左右分叉,其目的为了减少系统的流动阻力,以提高再热蒸汽的作功能力。
    直流蒸汽锅炉的蒸发受热面中,也可以采用中间混合集箱进行分级布置,减小每级受热面的工质焓增以减小热负荷偏差和流量偏差,并可提高其允许热偏差值,但应特别注意防止中间混合集箱中的汽水混合物的分配不均匀性。
    减少屏前或管束前烟气空间尺寸,减少屏间、片间烟气空间的差异。受热面前烟气空间深度越小,烟气空间对同屏、同片各管辐射传热的偏差也越小、用水冷或汽冷定位管固定各屏或各片受热面,以防止其摆动,并使烟气空间固定,传热稳定。
    适当均衡并列各管的长度和吸热量,增大部分管段的管径,减少其阻力(以及过热器或再热器按受热条件、壁温工况采用不同材料、不同管径)。
    减少蒸汽锅炉炉膛出口烟气残余旋转,减少炉膛出口及水平烟道的左右烟温偏差,减少过热蒸汽,再热蒸汽的左右汽温偏差。例如,在炉膛上部加装分隔屏(前屏)过热器,以减少蒸汽锅炉炉膛出口用全耐残余选装旋转的能量,以减少水平烟道受热面(包括折焰角上部受热面)的左右流动偏差和左右烟温偏差;部分二次风反切,以减少蒸汽锅炉炉膛出口烟气的旋转能量。
    蒸汽锅炉垂直上升管中的重位压差可以减少热效流量偏差,对于单行程的垂直管组应该不止工质向上流动的系统,当条件限制必须布置向下流动系统时,则应提高工质的流速以增加阻力,减小重位压差对热效流量偏差的不良影响。若采用垂直上升—下降的流动系统,或水平的蛇形管受热面,都推荐汇集集箱在上,分配集箱在下的连接方式。
    为了减小集箱效应产生的流量偏差,应合理选择集箱的尺寸和连接方式,这对过热器和再热器尤其重要。加大集箱直径,采用多点均匀引入和引出的集箱连接系统,可以降低集箱内的工质流速,减小集箱中的压力变化。特别在汇集集箱中,蒸汽经吸热后其比容更大,流速更高,且静压变化系数Kh值也较大,增加直径的方法更有效。另一种方法是在汇集集箱两端并联一根较粗的分流管,以分流部分蒸汽,减小集箱中的流速。
    为了解决对流过热器和再热器烟道两侧烟温低,中间烟温高引起的热负荷不均匀性,应选择烟道中部管子流量大,两侧管子流量小的集箱连接系统,如分配集箱两端引入,汇集集箱中点引出的方式,从而减少热偏差。
    在管子入口单相水处加装节流圈,增大受热面管子的流动阻力,可以同时减小重位压差和集箱效应对流量偏差的影响,还能在不计这两项(如水平蒸发管)时,提高节流圈的阻力,使结构和比容不相同的并联管组的流量不均匀趋势与1。
    在蒸汽锅炉和强制循环蒸汽锅炉中的管子或管组,尤其是下降流动的蒸发受热面的入口加装节流圈是减小热偏差的有效措施,它可以强制工质流量的合理分配以适应热负荷的不均匀性。
    在屏式过热器中,为减少各并联管屏间的热偏差,可在各管入口前装设不同节流程度。节流圈,以适应各管屏的热负荷。同一片屏中,由于外圈管子最长...《查看全文请点击:蒸汽锅炉如何减小热偏差的措施

 

(文章来源:河南永兴锅炉集团 http://www.yxglc.com 转载请注明!)

 

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