余热锅炉(9)

2020-05-13 10:39

2.加热量不变,蒸汽量突然变化

图45中(b)表示加热量不变而蒸汽量变化时的二种情况。(b)(1)是汽轮机调节阀动作引起蒸汽量变化。(b)(2)是假定用汽量突然增加时的压力反应曲线。

分析(b)(l):汽机调节阀突然开大,蒸汽流量突然增加,又因调节阀前的压力尸P0突然下降,使得过热器出口的蒸汽管路中压力P2随之下降。调节阀开启一段时间后,因用汽系统的阀门局部阻力减小,所以流量虽增加,但(P2—P0)仍然会减少,即P2仍能下降。随着P2下降,用汽系统的压差减小,蒸汽流量也会逐渐减小,最后P2稳定不变,蒸汽量也稳定在新的压差值下不再变化。

汽包出口压力P1的变化与P2略有不同,因用汽量突然增加,流经过热器的流动阻力也增加,P1与P2的差值要大,所以P1一直是缓慢随P2下降而下降。没有突然下降的区段。最后P1和P2值都稳定不变,两者之差值也不变。如果蒸汽量稳定的值比调节阀动作前的流量大,即么现在稳定的(P1一P2)差值也要比原来的大。由于能够稳定压力,表示有自平衡能力。

分析(b)(2):假定用汽量突然增加,并能保持稳定不变(可以改变阀门开度来调节汽量不变),此时P2先突然下降,以后缓慢下降。由于蒸汽流量不变,P1与P2的差值不会变化,P2也不会稳定,这是与(b)(1)不同之处。这种靠连续开大阀门来保持流量不变也是一种假想情况。在这种情况下压力无自平衡能力。一旦阀门不再继续开大,P2压力就会因流量减少而稳定下来。

由以上分析可以知道,在(a)(1)和(b)(2)的假想情况下,压力是不能稳定的,而在(a)(2)和(b)(1)的实际情况下压力是能够稳定的,即有自平衡力。这是因为压力和蒸汽流量有着密切的关系。 (三)蒸汽压力的调节及保护

当蒸汽压力低,表明用汽量多,本锅炉无法调节,只能靠用汽单位减负荷,如果蒸汽压力高则可以用挡板进行调节,图46的(a)是蒸汽压力调节系统。

1.调节系统

2.挡板及其执行器

图47 挡板装置

挡板(主和旁路)有单翼的和双翼的,挡板的装置示于图47中。翼的面积很大,通常做

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成带回槽的,有利于减少变形应力。挡板上部有执行器,用来控制挡板开度。

(1)挡板的密封

余热锅炉的挡板是用来隔断高温烟气,要求关闭严密性好,而挡板的尺寸又大,约为3米×5米,需要采用特殊的密封方法。自1981年以来采用新型的密封结构,实践证明其泄漏少而强度高。图48表示新型密封装置。在需要密封的周沿装密封簧片,这种簧片挠性好,又由耐高温的合金材料Inconel制造。依靠簧片的弹性位移(位移量为12mm),可以达到密封要求。簧片做成长条形,短段的一端用螺栓固定在挡板或框架密封角上,另一端弯成直角钩状(如图示)。当挡板移向框架的密封角时,上下两条密封簧片接触后再压紧,烟气难以从压紧的簧片间通过,可达到密封要求。

框架上的密封角位置通常是固定不变的,而挡板上的密

封角是可以调整的,图中挡板密封角可以向左移动或向右移 图48 挡板密封

动。冷态安装时候要留出足够空隙,工作时挡板受热向右膨胀伸长,需要空隙以避免挡板与框架相碰。

四、给水泵再循环水量调节

图52是余热锅炉的管路系统图,从图中可以看到,从除氧器下来的水经给水泵后分成两路,其中一路返回除氧器水箱,这一路就称为给水泵再循环管。设立此再循环管是为了保护水泵,因给水泵输送的是接近饱和的水,水易汽化发生汽蚀,其工作条件与循环泵相似。但其有不同之处,循环泵的水流量不要求调节,都是按照泵的额定流量运行,因蒸发器的水量是越多越好。而给水泵出口的给水流量是随锅炉负荷而变化的,有时锅炉负荷低使水量减少。另一个不同之处在于给水泵的扬程高,是多级叶轮式泵,泵本身叶轮的旋转运动产生的热量多,这部分热量使流经泵的水温升高。又因泵内部的高压水会漏回低压区,如果水量少,则其水温升高快,易使水汽化。所以给水泵也有最少流量的限制。采用再循环可以使给水泵通过足够的水量,多余的给水返回除氧器水箱,这样能保证给水泵的工作条件使其安全运行。

给水再循环流量的多少是由流量自动调节阀FCV050A(B)调节的,输入调节阀的信号是由给水泵出口处的流量计提供的。当给水泵的出口水流量少,信号输入调节阀令阀开大,此时再循环管路的局部阻力系数减小,水流量增加,这就使水泵的工作点移向大流量区(参考图31循环泵特性曲线)。给水泵出口的两条并联管路中,任何一条管路的水量增加,都使给水泵水量增加。当锅炉负荷或水位变化,要求进入锅炉的水量少,此时给水调节阀FCV—100关小,从管路阻力特性来看,局部阻力系数增加,引起管路的流动阻力增加,需要更高的水泵扬程,迫使水泵工作点移向高扬程低流量区,给水泵出口的流量就减少。流量计FE050A(B)测量出流量计两端压差值减小,当此流量值接近给水泵的最小流量允许值时,就输出控制信号去再循环水调节阀FCV—050A(B),开大此调节阀门使水流量增多,最后使给水泵水量增多。

(一)给水再循环调节系统

调节系统示于53图中,由给水泵出口流量计FE050A(B)测出流量信号输入调节组件,调节组件与汽包水位调节组件相同,从调节组件输出信号到执行组件,此处采用执行组件的特点叙述如后。 (二)执行组件

五、省煤器入口水温的调节

图52中有一路循环水的再循环系统,从循环泵出口的循环水中引出一部分输到省煤器的入口,与给水混合后进入省煤器。

循环水的再循环管的主要作用有二点:

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第一点,启动时省煤器内的水是不流动的,而热烟气不断流过省煤器,将热量传给省煤器内的水,这样就有可能使省煤器内水局部汽化。在一定的条件下(例如省煤器内的水开始流动),这部分蒸汽又会突然凝结,造成水击,损坏设备。省煤器内的水击与循环泵(或给水泵)内的汽蚀现象是相似的,有很高的压力波,会引起设备及管路振动,所以不允许省煤器内水汽化。而再循环管可以使省煤器内的水流动,避免局部汽化。循环回路是从省煤器一汽包一下降管一循环泵一再回到省煤器。与此同时还存在主循环回路,从蒸发器一汽包一下降管一循环泵一回到蒸发器。

图52 汽水管路图

第二点,某些运行条件下,当省煤器内水温太低,容易引起管外壁结露,特别是烟气中含有氧化硫或氧气都会腐蚀管子。提供温度高的循环水,可以提高省煤器内水温,防止腐蚀。

省煤器入口水温调节系统示于图60中,从图52的管路图中,可看到省煤器入口处装有

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热电偶温度计TE100,测得水温值经变送器输出信号到调节组件,实测水温信号与标准值(给定值)对比,最后输出信号来改变管路上的温度调节阀TCV115A的开度,TE100测的温度低则应开大阀门。调节系统与蒸汽温度调节系统相同。

省煤器入口水温的标准值不是常数。当锅炉负荷低,蒸汽流量小于20%额定值时,给水量也减少,为保证省煤器中有一定水量,采用高的水温给定值t0,可以使再循环水量增加,使省煤器内水量多。当负荷增加,给水量多,给定值t0会自动下降,通常t0值比除氧器水箱内水温略低些,因从除氧器水箱到省煤器入口管路有散热损失,故取得略低些。调节组件与汽包水位调节组件相同,执行组件中包括气动执行器、电一气转换器等。 六、除氧器调节

包括除氧器水箱水位调节及除氧器压力调节,水箱水位调节的目的是保证给水泵入口水位高度,防止水泵入口压力低而汽化。

除氧器除氧的原理是应用亨利定律。

亨利定律说明溶解在水中的气体与该气体的分压力成比例,如果除氧器内处在饱和状态,水蒸汽的分压力接近空间的总压力,其他气体的分压接近于零,因此溶解在水中的氧气及其他气体从水中逸出,达到除氧的目的,逸出的氧气等可排出除氧器。

从另一方面来看,除氧器内的压力变化会影响给水泵入口的水的状态,为防止泵入口汽化,最好能稳定除氧器内工作压力,通常除氧器内的压力为0.12MPa~0.15MPa(1.2~1.5kgf/cm2),余热锅炉采用0.15MPa的除氧器,其对应饱和水温为110℃。为了维持除氧器的压力,需要采用自动调节方式,图61示出了除氧器的调节系统。

(一)除氧器水箱水位调节

61(a)图是除氧器水箱水位调节系统,调节用的信号来源有三个,相当于三冲量水位调节。一个信号是水箱水位高度、一个是除氧器进水量、一个是给水流量(出水量),这两个水量的大小直接影响水箱水位,当进水量大于出水量,水位上升,反之则下降。输入的三个信号进人加法器综合后,输出信号到PID限幅调节组件,调节组件输出信号到执行组件,改变进水量的调节阀LCV—020A开度来保持水箱水位。水位调节原理与汽包水位调节相同,此处不再重复。

除上述水位调节以外,除氧器还有第二个水位调节,是直接根据水箱水位来调节水箱出水管上的调节阀LCV—020C,参考图68,此出水管与凝结水集水箱相连,可以在两个水箱之间形成循环回路。即从集水箱到凝结水泵,经泵入除氧器,再从除氧器水箱返回集水箱的回路。当除氧器水箱水位高于正常值,可以开启此调节阀放水,启动前要制备除氧水,也可以利用此循环回路,使水在除氧器内除氧,除氧后之水可以返回凝结水集水箱。生产烟和蒸汽的A余热锅炉的凝结水集水箱内的压力是大气压,除氧后的水系统不会有空气漏入。

除氧器第二个水位调节阀LCV—020C的水位信号来自水箱高水位开关LS一020C,当水位高于水位计接口137.66mm时,开关的触点闭合,输出信号。当水位高于接口105.91mm时,触点复位。

在除氧器水箱另一端装了LS—020D的低水位开关。当水位高于水位计接口105.91mm时,触点闭合输出信号,当水位升到高于接口137.66mm时,触点复位,利用这两个水位开关、使水箱水位异常时发出报警信号,水位高时高水位开关使水箱出口上的LCV—020C调节阀开启放水。水位低时只报警,除氧器的水位调节信号参考图68。

调节阀LCV—020A(C)的执行组件与给水泵再循环管的调节阀FCV—050A的执行组件基本相同,只是调节阀的参数不同,LCV—020A调节阀最大通水能力是24kg/s,阀入口压力是212KPa(30.8psi),出口压力是143KPa(20.8psi),阀门前后允许压差为517kPa(75psi)。(二)除氧器压力调节

61(b)图是除氧器压力调节系统,影响除氧器内压力的变化是加热量不平衡之故。当进

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入除氧器的水量增加,使除氧器内蒸汽凝结多,压力就降低,如增加热量(蒸汽量)使其热量平衡,压力就恢复。所以除氧器压力是用进入的蒸汽量来调节的。蒸汽入口管装调节阀PCV—030A,压力变化的信号使调节阀开度变化来保持压力不变,这种调节比较简单,只有一个信号来源,一个调节组件。调节阀PCV—030A的执行组件与FCV—050A(B)类似。 七、防冻保护

对于地处寒冷地区的余热锅炉,都需要有防冻保护。特别是锅炉短期停炉,内部仍然存有水,此时水不流动,容易发生冻结现象,即使不冻结,水温低会引起受热面外结露(出汗),金属易受到氧气的腐蚀,所以需要装电加热器来加热水。在电加热器投入运行时,必须启动循环泵,使水循环流动,受热均匀。

§5 余热锅炉的运行及准备工作(根据厂家资料)

新装锅炉或大修后锅炉,一般要按以下各项顺序进行:水压试验,化学清洗,锅炉启动,锅炉运行,锅炉停炉等。 一、水压试验

试验压力按设备最大允许工作压力的1.5倍进行。 (一)试验前准备

1.拆开余热锅炉汽、水管上的隔板,检查隔板是否严密? 2.适当地更换隔板,以保证水压试验时不漏,才能稳住压力。 3.检查各阀门,以保证能正常开启和关闭。

4.水压试验时,最好把安全阀拆去,用一个法蓝盲板来堵。如果不能拆安全阀,就用压板压紧安全阀(用一个锁紧装置,防止安全阀打开),压板上的螺丝应该做成用手来紧固,而不能用其它工具,以防紧得过度。在水压试验时,如安全阀有泄漏现象,应该拆下来找出其泄漏原因,决不能用外力去紧螺丝,否则将会损坏安全阀的阀座接合面。因为水压试验时,内部装满水,浮起的松散污物会留在阀座接合面上,过份压紧将会损坏阀座的接合面。

5.拆去玻璃水位计。因充水后水中污物会弄脏玻璃,以后难以清洗。

6.要细致校对水压试验用的压力表,通常用一个标准表来校对。试验进行时,常观看压力表是否正常地动作,最好装二个压力表,互相对照观看,以保证压力表读数是正确的。

7.试验时用一台离心水泵是能够满足要求的,但是必须装一根再循环管,以保证有足够的水流量流过泵,防止泵的流量太少。也可以装一个注水泵,来满足试验的压力,但必须装一个安全压力控制器或超压排放阀,以防止压力突然增大超过试验压力。

8.水压试验时用水的温度不要低于大气的露点,以避免大气中的水汽在金属外表面结露(即出汗)。如果在管外表面有结露的水,试验过程中要检查焊缝处及接合处漏水,就难以判断是露水还是有泄漏。一般允许金属的最低温度是21℃,21℃可以防止结露。允许金属的最高温度是32℃,如果温度再高,人手难以触摸。 (二)灌水

1.全部试验环路与外界连接的阀门都关上,只留下最高处的排气阀不要关。 2.利用省煤器和循环泵之间管路上的疏水管进行灌水。 3.最好用凝结水灌入,如无凝缩水,可用滤清后的水。

4.要慢慢地灌水,使空气来得及从排气阀中排出。一定要排尽空气,因空气是可以压缩的气体,它将使水压试验过程中的压力表读数不稳定或不真实,增加水压试验的困难。

5.试压系统内部完全充满水后,即排气阀中冒水后,关闭全部排气阀。逐渐增加压力,要慢慢地加压以防止冲击。检查各处阀门接合处有无漏水,如有漏水现象,要拧紧阀门。

6.检查受压部件泄漏情况,如已查清各处泄漏点,可以将水放掉,再修复泄漏处。按上述步骤重新灌水。在减压时速度也要慢。

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