设备管理_锅炉管理及节能减排新技术高级培训课件

1 锅炉管理及节能减排新技术高级培训班主讲 王和平设备技术管理培训中心 2 Part1 国家对锅炉管理相关法律法规Part2 锅炉的现状分析Part3 锅炉设备管理Part4 锅炉安全管理Part5 锅炉的节能和减排Part6 锅炉检验和试验Part7 锅炉四新技术Part8 锅炉个性技术 目录 3 Part3 锅炉设备管理2 锅炉设备管理 1 受热面设备管理 2 燃烧设备管理 4 辅助设备管理 3 环保设备管理 设备管理 一 设备投运前的管理 1 锅炉设备选型和评价 2 锅炉设备订购 监造和运输 3 锅炉安装 调试和验收 锅炉设备管理 二 设备使用管理 1 设备的使用和维护 2 锅炉设备分工管理 3 锅炉设备异动和缺陷管理 4 锅炉设备备品备件管理 锅炉设备管理 三 锅炉检修管理 1 检修计划 检修过程 检修监督 2 锅炉技术监督 3 锅炉压力容器 管道检验 锅炉设备管理 四 锅炉设备结构 1 受热面设备管理 2 燃烧设备管理 3 辅助设备管理 4 环保设备管理 锅炉受热面 2010 7 29 一 汽水系统 2010 7 29 2010 7 29 省煤器利用锅炉尾部烟气的热量 加热锅炉给水 提高给水温度的设备 2010 7 29 2010 7 29 2010 7 29 省煤器 省煤器布置在锅炉对流烟道的尾部 烟温较低 常通称为尾部受热面 本章重点 省煤器的种类 结构 工作原理以及布置方式 积灰 磨损 低温腐蚀的形成原因 防止措施 2010 7 29 省煤器 省煤器的作用和种类 一 省煤器的作用利用锅炉尾部烟气的热量加热锅炉给水 节省燃料改善了汽包的工作条件 降低了锅炉造价 二 省煤器的种类材料为钢管 按出口水温分为沸腾式和非沸腾式省煤器 为什么高压锅炉多用非沸腾式省煤器 2010 7 29 省煤器的结构及布置 一 结构及工作原理结构如图所示 省煤器按高度可分成几段 每段高度为1 1 5m 段间空间为0 6 0 8m 省煤器与其相邻的空气预热器之间应留0 8 1m高的空间 2010 7 29 2010 7 29 积灰 受热面的积灰积灰的危害影响松散积灰的因素及减轻的方法 2010 7 29 2010 7 29 尾部受热面的磨损 一 磨损的定义 携带固态灰粒的烟气 以一定流速流过受热面时 灰粒对受热面的撞击会削去微小的金属屑 这种现象称为飞灰磨损 二 磨损的危害 磨损会使受热面管壁渐变薄 最终导致泄漏和爆破事故 直接威胁锅炉安全运行 同时停炉更换磨损部件还要耗费大量的工时和钢材 这将造成经济损失 2010 7 29 影响磨损的因素 飞灰速度 省煤器的烟速一般不得超过9m s 飞灰浓度 飞灰浓度大 磨损加剧 飞来撞击率 撞击率与多种因素有关 灰粒特性 灰粒越粗 越硬 磨损越严重 管束的结构特性 烟气纵向冲刷比横向轻 2010 7 29 减轻磨损的措施 1 控制烟气流速降低烟气流速能减轻磨损 但烟气流速降低增加积灰和堵灰 所以烟气流速应控制适当 省煤器中烟速最大不宜超过9m s 2 加装防磨装置由于结构特点或流动不均 磨损是不均匀的常在管子易磨损部位加装防磨装置 省煤器的防磨装置 检修时只需更换这些部件即可 2010 7 29 尾部受热面的低温腐蚀 一 低温腐蚀的定义烟气中的硫酸蒸汽在低温受热面上凝结 对金属产生的强烈腐蚀称为低温腐蚀 二 低温腐蚀的部位它一般出现在烟温较低的低温级空气预热器的低温区域 甚至扩展到烟道 除尘器和引风机 2010 7 29 腐蚀的危害 1 导致受热面破坏泄漏 使大量空气漏入烟气中既影响锅炉燃烧 又使引风机负荷增大 电耗增加 2 与腐蚀同时 还会出现低温结积灰 积灰使排烟温度升高 引阻力增加 锅炉出力降低 甚至强迫停炉清灰 3 腐蚀严重 还将导致大量受热面更换 造成经济上的巨大损失 如上所示低温腐蚀将严重危及锅炉安全 经济运行 2010 7 29 腐蚀速度 腐蚀速度与管壁上凝结下来的硫酸浓度 管壁上凝结的酸量以及管壁温度有关 凝结酸量越多 腐蚀速度越快 金属壁温越高 腐蚀速度也越快 尾部受热面上 沿烟气流向 腐蚀的变化是比较复杂的 它是管壁温度 凝结酸量与硫酸浓度三者的综合 2010 7 29 影响低温腐蚀的因素 影响低温腐蚀的主要是烟气中三氧化硫含量 这是因为烟气中三氧化硫含量的增加 一方面会使烟气露点上升 另一方面会使硫酸蒸汽含量增加 前者使受热面容结露引起腐蚀 后者使腐蚀程度加剧 2010 7 29 减轻低温腐蚀的方法减少烟气中三氧化硫 提高金属壁温或使壁温避开严重腐蚀的区域 采用抗腐蚀材料制作低温受热面来防止或减轻低温腐蚀 2010 7 29 具体措施燃料脱硫低氧燃烧加入添加剂热风再循环采用暖风器空气预热器冷端采用抗腐蚀材料采用抗腐材料可减轻腐蚀 但不能防止低温粘结积灰 因而必须加强吹灰 2010 7 29 2010 7 29 省煤器的支吊方式方式 支承结构与悬吊结构两种 省煤器用悬吊结构时 一般省煤器出口联箱引出管就是悬吊管 用省煤器出口给水来进行冷却 工作可靠 2010 7 29 2010 7 29 2010 7 29 2010 7 29 2010 7 29 省煤器的启动保护原因 省煤器起动时 常是间断给水 省煤器中的水处于停滞状态 易造成管壁超温烧坏 一般保护方法是在省煤器进口与汽包下部之间装有不受热的再循环管 或是在省煤器出口与除氧器之间装有一根带阀门的再循环管 2010 7 29 比较 操作 水温 循环动力 2010 7 29 锅炉的蒸发设备 锅炉中吸收火焰和烟气的热量使水转化为饱和蒸汽的受热面称为蒸发受热面 自然循环锅炉的蒸发设备由汽包 下降管 水冷壁 联箱及连接管道等组成 蒸发设备的任务 吸收炉内燃料燃烧放出的热量 使给水变成一定压力和温度的蒸汽 2010 7 29 水冷壁 2010 7 29 锅炉的蒸发设备 2010 7 29 二 作用 吸收炉内的烟气高温辐射热 保护炉墙 简化炉墙 减轻炉墙的重量 2010 7 29 下降管作用 把汽包中的水不断送入水冷壁 以维持正常水循环 2010 7 29 2010 7 29 自然循环原理 2010 7 29 自然循环的故障主要故障有 上升管中工质产生循环停滞 循环倒流 汽水分层 下降管带汽等 一 循环停滞二 循环倒流三 汽水分层四 下降管带水 2010 7 29 过热设备与再热器 2010 7 29 过热器与再热器 过热器与再热器的型式和结构 热偏差 过热器与再热器的汽温调节 过热器与再热器的烟气侧工作过程 2010 7 29 过热器 再热器设计与运行的主要原则有下列三个 1 防止受热面金属温度超过材料的许用温度 2 过热器与再热器温度特性好 在较大的负荷范围内能通过调节维持额定汽温 3 防止受热面管束积灰 磨损和腐蚀 2010 7 29 过热器与再热器的型式和结构 按传热方式分类 过热器可分为对流型 辐射型及半辐射型三种型式 高压以上的大型锅炉大多采用辐射 半辐射与对流型多级布置的联合型过热器 过热器的蒸汽高温段采用对流型 低温段采用辐射或半辐射型 以降低受热面管壁钢材温度 屏式半辐射型过热器通常布置在锅炉炉膛的上部空间 辐射型过热器通常布置在炉顶 炉膛的上部和转向室等贴墙处 对流型过热器布置在水平和垂直烟道中 2010 7 29 2010 7 29 2010 7 29 2010 7 29 蛇形管束结构 2010 7 29 2010 7 29 对流过热器的烟气流速由防止受热面的积灰和磨损 传热效果和烟气流动压力降等诸因素决定 为防止管束积灰 额定负荷时对流受热面的烟气流速不宜低于6m s 在靠近炉膛出口烟道中 烟气温度较高 灰粒较软 受热面的磨损不明显 可采用10 12m s以上的流速 当烟气温度降到600 700 以下时 灰粒变硬 磨损加剧 烟气流速不宜高于9m s 选取合理的烟速 既有较好的传热效果 又能防止受热面的磨损和积灰 2010 7 29 顶棚管式过热器布置在全炉顶上 吸收炉膛及烟道内的辐射传热量 水平烟道 转向室及垂直烟道的周壁也都布置壁式过热器 称为包覆管 炉膛 炉顶管及包覆管等壁式过热器一般都采用膜式受热面结构 它的作用是 简化了炉墙结构和炉墙重量 并减少了炉膛烟道的漏风量 2010 7 29 布置在炉膛内高热负荷区内的壁式过热器 必须采用较高的质量流速 w 一般推荐 w 1000 1500kg m2 s 为了降低其管壁金属温度 常将其作为低温过热器段受热面 壁式过热器一般选用内径40mm左右的管子作受热面 2010 7 29 半辐射式过热器 屏式过热器有大屏 前屏及后屏三种 大屏或前屏过热器布置在炉膛上前部 屏间距离较大 屏数较少 吸收炉膛内高温烟气的辐射传热 后屏过热器布置在炉膛出口处 屏数相对较多 屏间距相对较小 它既吸收炉膛内的辐射热 又吸收烟气冲刷受热面时的对流传热 故又称为半辐射式过热器 2010 7 29 2010 7 29 再热器的结构与布置特点 一 再热器的工作特点再热蒸汽压力较低 比容较大 蒸汽的流动阻力也较大 它直接影响再热机组的热效率 若系统阻力增大 蒸汽压降增加 势必降低汽轮机中 低压缸的进汽压力 使汽轮机热耗增加 因此 再热系统的压降限制在0 2MPa以内 蒸汽压力愈低 密度愈小 传热性能愈差 再热蒸汽的放热系数比过热蒸汽的小的多 约为其20 2010 7 29 再热器的结构特点 国产再热机组大多布置在烟温不超过850 的对流烟道中 为限制再热器的压力降 一般采取以下措施 1 适当降低再热器中蒸汽的质量流速 推荐对流再热器的质量流速 w 250 400kg m2 s 辐射再热器 w 1000 1200kg m2 s 2 再热器受热面管子直径与联箱直径较大 管圈数增多 管间节距增大 3 简化再热器系统 2010 7 29 为了维持再热器的管壁金属温度低于其金属材料的许用温度 可采取以下措施 1 再热器大都为对流型受热面 并布置在高温对流过热器后的烟道内 2 有的锅炉把部分再热器做成壁式受热面布置在炉膛上部吸收炉膛辐射传热量或做成后屏再热器布置在后屏过热器之后作为第二后屏 3 选取许用温度较高的钢材 2010 7 29 热偏差 一 基本概念过热器是由许多并列管子组成的管组 在这些并列工作的管子中 个别管内工质的焓增偏离管组平均工质焓增的现象 称为热偏差 热偏差的大小可用热偏差系数来表示 2010 7 29 过热器与再热器产生热偏差的原因 1 并列管受热不均 2 蒸汽流量不均 3 管圈的阻力特性的影响 4 工质密度的大小 2010 7 29 减小热偏差的措施 一 受热面分段串联 二 交错布置 2010 7 29 汽温调节 一 汽温要求维持稳定的过热蒸汽与再热蒸汽的温度是锅炉设计 运行的重要任务 现代大型锅炉允许波动的范围大都是 5 10 二 汽温特性蒸汽温度与锅炉负荷的关系 称为汽温特性 2010 7 29 辐射过热器的吸热量决定于炉膛烟气的平均温度 当锅炉负荷增加时 辐射过热器中蒸汽流量按比例增大 而炉膛火焰的平均温度却增加不多 所以 随着锅炉负荷增加 辐射过热器的出口汽温下降 2010 7 29 汽温的调节方法可分为 蒸汽侧调节和烟气侧调节 蒸汽侧通常是改变蒸汽的热焓来调节汽温 主要方法是在减温器中 用水冷却蒸汽 常用的减温器为喷水式 这种调温方法只能减温 而不能升温 烟气侧调节是用改变过热器 再热器所在区域的烟气放热量来调节汽温 常用的方法有分隔烟道挡板 改变火焰中心高度及烟气再循环 这种调温方式既能降温又能升温 2010 7 29 混合式减温器减温水通过喷嘴雾化后喷入蒸汽的减温器称混合式减温器 它由雾化喷嘴 连接管 保护管及外壳等组成 2010 7 29 2010 7 29 烟气挡板调节汽温装置 烟气挡板调节汽温装置是用来调节再热汽温度 它有旁通烟道和平行烟道两种 平行烟道又可分为再热器与省煤器和再热器与过热器并联两种 2010 7 29 改变方式汽温调节 2010 7 29 过热器与再热器系统过热器与再热器系统 应根据锅炉参数 容量要求 从安全经济角度综合考虑管壁不超温 调温手段灵活 循环热经济性高 钢材消耗少 流动阻力小等因素 选择合理的方案 中低压锅炉 由于过热汽温不高 所以过热器面积不大 一般采用纯对流式过热器 系统比较简单 它主要考虑顺流 逆流的合理组合 能够保证管壁的工作可靠 同时受热面消耗的金属也少 2010 7 29 高压以上锅炉多采用辐射与对流组合式过热器 但若采用从辐射到对流逆流组合方式 受热面就得采用昂贵的高合金钢作材料 若采用辐射到对流顺流组合方式 既能有效地冷却管壁 又能在相同的热偏差条件下使蒸汽的温升较小 大大改善了辐射过热器的工作条件 国产大中型锅炉的过热器系统多采用混流组合方式 它是综合了上述两种组合方式的优点而形成的 受热面的组合模式为 辐射 包墙管 低温对流 逆流 辐射 半辐射 高温对流 顺流 2010 7 29 另外 减温点的选择是一个很重要的问题 减温点的选既应保证汽温调节灵敏 又能保护工作条件较差的受热面 减温次数也应选择得当 1什么叫热偏差 它产生的原因有哪些 如何减小热偏差 2汽温调节的方法有哪些 各有什么优缺点 2010 7 29 过热器与再热器的烟气侧工作过程 过热器的积灰积灰 烟气中的飞灰沉积在管束外表面的现象称为积灰 积灰的危害是使传热量减少 烟气流动阻力增大 严重时锅炉出力被迫降低 它还会引起受热面金属腐蚀等 一 飞灰灰按易熔程度可分为三部分 低熔灰 700 850 中熔灰 900 1100 和高熔灰 1600 2800 高熔灰是飞灰的主要成分76 2010 7 29 随着灰层厚度增加 其外表面温度升高 低熔灰的粘结结束 但是中熔和高熔灰在紧密结实灰层表面进行着动态沉积 形成松散而且多孔的外灰层 内灰层的坚实程度称为烧结强度 烧结强度越大的灰层越难以清除 2010 7 29 低温过热器和低温再热器的积灰 烟气温度低于600 700 的烟道内的低温过热器在其管子表面形成松散的积灰层 图 下面说明松散灰层的形成机理 2010 7 29 烟气侧的高温腐蚀 研究表明 管壁沉积物中的复合硫酸盐是高温积灰与腐蚀的主要原因 复合硫酸盐的产生过程是这样的 固体燃煤灰中的碱金属氧化物 它们的熔化温度较低 一般为700 800 在炉内高温条件下 它们成为气态随烟气流经对流受热面 由于烟温逐渐降低 就凝结在高温过热器和再热器受热面上 2010 7 29 汽包汽包是加热 蒸发和过热三个过程的连接枢纽 2010 7 29 一 汽包的作用 汽包与下降管 水冷壁管连接成自然水循环系统 同时接受省煤器的给水和向过热器输送饱和蒸汽 汽包有一定的水量 因而 有一定的储热能力 汽包内装有各种清洁设备 保证蒸汽品质 汽包上装有压力表 水位计和安全阀等附件以保证锅炉安全运行 2010 7 29 二 汽包的结构1 汽包外部结构 汽包是由钢板制成的长圆筒形容器 它由筒身和两端的封头组成 筒身是由钢板卷制焊接而成 封头由钢板模压制成 焊接于筒身 为了保证汽包能自由膨胀 现代锅炉的汽包都用吊箍悬吊在炉顶大梁上 汽包横置于炉顶外部 不受火焰和烟气的直接加热 并具有良好的保护 2010 7 29 2010 7 29 2010 7 29 2 内部结构 1 汽水分离装置汽包内的汽水分离元件可分为一次分离元件和二次分离元件两种 一次分离元件的任务是消除进人汽包的汽水混合物的动能 并将蒸汽和水进行初步分离 二次分离元件的任务是把蒸汽中携带的细小水滴分离出来 并使蒸汽从汽包上部均匀引出 2010 7 29 汽水分离装置的工作原理 利用汽水密度差进行重力分离 利用汽流改变方向时的惯性力进行惯性分离 利用汽流旋转运动时的离心力进