锅炉风烟系统介绍PPT课件.pptx

锅炉风烟系统 300MW机组W型炉 运行二值 北海电厂 黄贻冠 风烟系统简介 1 锅炉风烟系统是指连续不断的给锅炉燃料燃烧提供所需的空气量 并按燃烧的要求分配风量送到与燃烧相连接的地点 同时使燃烧生成的含尘烟气流经各受热面和烟气净化装置后 最终由烟囱及时的排至大气 锅炉风烟系统按平衡通风设计 系统的平衡点发生在炉膛中 因此 所有燃烧空气侧的系统部件设计正压运行 烟气侧所有部件设计负压运行 平衡通风不仅使炉膛和风道的漏风量不会太大 而且保证了较高的经济性 又能防止炉内高温烟气外冒 对运行人员的安全和锅炉房的环境均有一定的好处 风烟系统图 2 风烟系统的组成 风烟系统主要由下列设备和装置组成 1 两台动叶可调轴流式送风机 二次风机 2 两台动叶可调离心式一次风机3 两台双动叶可调轴流式引风机4 两台容克式三分仓空气预热器5 烟气再循环管6 两台静电除尘器7 两台火检冷却风机8 两台密封风机9 四组对冲布置的燃烧器及二次风箱10 连接管道 挡板或闸门 2 为了使燃料在炉内的燃烧正常进行 必需向炉膛内送入燃料燃烧所需要的空气 用送风机克服烟气侧的空气预热器 风道和燃烧器的流动阻力 并提供燃料燃烧所需的氧气 二次风的主要流程 电厂环境空气经滤网 消声器与热风再循环汇合后垂直进入两台轴流式送风机 由送风机提压后 经冷二次风道进入两台容克式三分仓空气预热器的二次风分仓中预热 在锅炉MCR工况燃用设计煤种时 热风作为二次风由热二次风道送至二次风箱和燃烧器进入炉膛 二次风再循环入口布置在消声器和二次风机之间 其作用是用来提升空气预热器的冷端温度 防止低温腐蚀 二次风系统 2 一次风的作用是用来输送和干燥煤粉 并供给燃料燃烧初期所需的空气 大气经滤网 消声器垂直进入两台轴流式一次风机 经一次风机提压后分成两路 一路进入磨煤机前的冷一次风管 另一路在经空预热器的一次风分仓 加热后进入磨煤机前的热一次风管 热风和冷风在磨煤机前混合 在冷一次风和热一次风管出口处都设有调节挡板和电动挡板来控制冷热风的风量 保证磨煤机总的风量要求和出口温度 合格的煤粉经煤粉管道由一次风送至炉膛燃烧 一次风机的流量主要取决于燃烧系统所需的一次风量和空气预热器的漏风量 密封风机的流量尽管由一次风提供 但是最终进入磨煤机构成一次风的部分 一次风的压头主要取决于煤粉流的阻力及风道 空气预热器 挡板 磨煤机的流动阻力 其压头是随锅炉需粉量的变化而变化 可以通过调节动叶的倾角来改变风量 维持风道一次风的压力 适应不同负荷的变化 一次风系统 2 2 4烟气系统 烟气系统的作用是将燃料燃烧生成的烟气经各受热面传热后连续并及时地排至大气 以维持锅炉正常运行 锅炉烟气系统主要由两台静叶可调轴流式引风机 两台容克式空气预热器和两台电除尘器构成 锅炉采用平衡通风 炉膛保持一定的负压 负压是通过调节引风机静叶的角度 改变风机的流量实现的 2 3一次风系统 烟气系统 2 3 风烟系统主要辅机 一次风机参数 3 一次风机的启动 3 一次风机的启动允许条件 入口导叶关 出口门关 轴承温度小于75 电机轴承温度小于75 热风再循环门关闭 电源正常 电机开关在工作位置 保护装置无故障 控制电源无丧失信号 开关远方 就地切换开关在远方位置 四台磨煤机入口一次风关断挡板已关闭 无MFT信号 首台一次风机的启动步骤 选择待启一次风机启动 检查一次风机出口门打开 否则手动开启 查一次风机电流返回正常 开启同侧空预器出口一次风门和一次风机出口冷风门 缓慢开启进口风门调至所需负荷 第二台一次风机的启动步骤同第一台 一次风机启动注意事项 启动第一台一次风机时 注意建立一次通道 防止一次风管道振动 第二台一次风机应投粉后再启动 引风机和送风机参数 3 引 送风机油站规范 3 引风机的启动 3 引风机启动前的检查与准备 参照 转动设备启动前的一般检查 对引风机系统各设备进行检查 检查引风机电机空冷器正常 引风机的密封风机应具备启动条件 并启动至少一台密封风机运行 投入联锁 联系热控确认各保护 调节控制装置良好并投入 油站启动前检查检查油箱油位正常 油位应保持在油箱高度的80 左右 油温不低于25 不高于45 油质合格 检查润滑 控制油系统阀门开 关正确 检查油站冷却水投入正常 检查油站电源正常 引风机的启动允许条件 同侧空预器运行 引风机动叶关闭 引风机入口挡板关闭 引风机出口挡板开启 引风机轴承温度 70 引风机电机轴承温度 70 至少一台密封风机运行 油箱油温 55 至少一台主油泵运行且无润滑油压低 0 15MPa 和控制油压低 3 5MPa 报警 脱硫系统已投运 引风机电机电源正常 电机开关在工作位置 保护装置无故障 控制电源无丧失信号 开关远方就地切换开关在远方位置 引风机的启动 3 第一台引风机的启动步骤 确认引风机启动条件满足 设置前后墙二次风门100 开启尾部烟道过热器侧调温烟气挡板 开启同侧送风机动叶及出口挡板 联系辅控人员 引风机准备启动 启动引风机 注意电流返回正常 联开引风机入口挡板 否则应手动开启 将引风机动叶开到5 左右 控制炉膛负压正常 就地检查引风机运转平稳 振动 声音正常 润滑油 控制油压正常 第二台引风机启动步骤 除不用建立风道外第二台引风机启动步骤同第一台 启动后平衡两台引风机出力 就地检查引风机运转平稳 振动 声音正常 润滑油 控制油压正常 送风机的启动 3 送风机的启动前的检查与准备 参照 转动设备启动前的一般检查 对送风机系统各设备进行检查 联系热控确认各保护 调节控制装置良好并投入 启动一台送风机液压油泵后 投入备用泵联锁 并检查 油箱油位正常 油温 10 油质合格 液压油压 2 0MPa 液压油流量 10L mim 滤网和冷却器完好 油管路无渗漏 电加热装置状态正常 送风机的启动允许条件 同侧引风机运行 或 异侧引风机运行且送风机出口联络门已开 送风机主轴承温度 70 送风机电机轴承温度 70 送风机电机线圈温度 110 送风机电机电源正常 电机开关在工作位置 保护装置无故障 控制电源无丧失 开关远方就地切换开关在远方位置 送风机至少有一台液压油泵运行 液压油压 1 0MPa 送风机动叶已关 送风机出口挡板已关 送风机的启动 3 首台送风机的启动步骤 全关待启动送风机动叶 全关待启动送风机出口挡板 启动送风机 出口挡板应联开 否则手动开启 查送风机电流返回正常 将其动叶开到5 左右 控制炉膛负压正常 逐渐交替开启动叶与静叶至30 初始风量 就地检查送风机运转平稳 振动 声音正常 液压油压正常 第二台送风机启动步骤同第一台 调节送 引风机的动叶和静叶至所需风量 平衡两台送风机出力 并投入风量控制自动 炉膛压力自动 送风机的启动注意事项 送风机热风再循环门关闭严密 送风机启动前检查是否倒转 否则采取措施保证送风机停转后方可启动 4 轴流风机工作原理 轴流风机工作原理 4 流体沿轴向流入叶片通道 当叶轮在电机的驱动下旋转时 旋转的叶片给绕流流体一个沿轴向的推力 叶片中的流体绕流叶片时 根据流体力学原理 流体对叶片作用有一个升力 同时由作用力和反作用力相等的原理 叶片也作用给流体一个与升力大小相等方向相反的力 即推力 此叶片的推力对流体做功 使流体的能量增加并沿轴向排出 叶片连续旋转即形成轴流式风机的连续工作 假设一较长的圆柱体静止 气流自左向右作平行流动 不计气体的粘性 即气体流动的阻力 那么气体会均匀的分上下绕流圆柱体 气流在圆柱体上的速度及压力分布完全对称 流体对柱体的总的作用力为0 如图5 1所示 这种流体叫平流绕圆柱体流动 而圆柱体作顺时针的旋转运动 则圆柱体周围的气体也一起旋转 产生环流运动 这时圆柱体上 下速度及压力分布亦完全对称 流体对柱体的总的作用力为0 如图5 2所示 这种运动为环流运动 若流体作平行运动 圆柱体作顺时针旋转 这两种流动叠加在一起是 圆柱体上部平流与环流方向一致 流速加快 圆柱体下部平流与环流方向相反 流速减慢 根据能量方程原理 圆柱体上部与圆柱体下部的总能量相等 而圆柱体上部动能大 压力小 下部动能小 压力大 于是流体对圆柱体产生一个自下而上的压力差 这个压差就是升力 机翼上升力产生的原理与圆柱体上升力的原理相同 如图5 3示 机翼上有一个顺时针方向的环流运动 由于机翼向前运动 流体对于机翼来说是作平流运动 机翼上部平流与环流叠加流速加快 压力降低 机翼下部平流与环流叠加流速减小 压力升高 此时就产生一个升力P 同时在流动过程中有流动阻力 机翼也受到阻力 图5 1平行绕圆柱体流动图5 2环流运动图5 3机翼的升力原理 4 轴流风机的叶轮是由数个相同的机翼形成的一个环型叶栅 如图5 4所示 若将叶轮以同一半径展开 如图5 5示 当叶轮旋转时 叶栅以速度u向前运动 气流相对于叶栅产生沿机翼表面的流动 机翼有一个升力P 而机翼对流体有一个反作用力R R力可以分解为Rm和Ru 力Rm使气体获得沿轴向流动的能量 力Ru使气体产生旋转运动 所以气流经过叶轮做功后 作绕轴的沿轴向运动 图5 5环形叶栅中机翼与流体相互作用力分析图 轴流风机工作原理 图5 4轴流风机叶轮 风机的失速和喘振 4 失速 由流体力学知 当速度为v的直线平行流以某一冲角 翼弦与来流方向的夹角 绕流二元孤立翼型 机翼 时 由于沿气流流动方向的两侧不对称 使得翼型上部区域的流线变密 流速增加 翼型下部区域的流线变稀 流速减小 因此 流体作用在翼型下部表面上的压力将大于流体作用在翼型上部表面的压力 结果在翼型上形成一个向上的作用力 如果绕流体是理想流体 则这个力和来流方向垂直 称为升力 其大小由儒可夫斯基升力公式确定 FL 速度环量 绕流流体的密度 其方向是在来流速度方向沿速度环量的反方向转90 来确定 轴流风机叶片前后的压差 在其它都不变的情况下 其压差的大小决定于动叶冲角的大小 在临界冲角值以内 上述压差大致与叶片的冲角成比例 不同的叶片叶型由不同的临界冲角值 翼型的冲角不超过临界值 气流会离开叶片凸面发生边界层分离现象 产生大面积的涡流 此时风机的全压下降 这种情况称为 失速现象 如图5 13 a 风机正常工况时的气体流动状况 b 风机脱流工况时的气体流动状况 图5 13 风机的失速和喘振 4 失速 泵与风机进入不稳定工况区 其叶片上将产生旋转脱流 可能使叶片发生共振 造成叶片疲劳断裂 现以轴流式风机为例说明旋转脱流及其引起的振动 当风机处于正常工况工作时 冲角等于零 而绕翼型的气流保持其流线形状 如图示 当气流与叶片进口形成正冲角时 随着冲角的增大 在叶片后缘点附近产生涡流 而且气流开始从上表面分离 当正冲角超过某一临界值时 气流在叶片背部的流动遭到破坏 升力减小 阻力却急剧增加 这种现象称为 旋转脱流 或 失速 如果脱流现象发生在风机的叶道内 则脱流将对叶道造成堵塞 使叶道内的阻力增大 同时风压也随之而迅速降低 图5 14动叶中旋转脱流的形成 风机的失速和喘振 4 喘振 轴流风机性能曲线的左半部具有一个马鞍形的区域 在此区段运行有时会出现风机的流量 压头 和功率的大幅度脉动等不正常工况 一般称为 喘振 这一不稳定工况区称为喘振区 实际上 喘振仅仅是不稳定工况区内可能遇到的现象 而在该区域内必然要出现不正常的空气动力工况则是旋转脱流或称旋转失速 这两种不正常工况是不同的 但是它们又有一定的关系 轴流风机在不稳定工况区运行时 还可能发生流量 全压和电流的大幅度的波动 气流会发生往复流动 风机及管道会产生强烈的振动 噪声显著增高 这种不稳定工况称为喘振 喘振的发生会破坏风机与管道的设备 威胁风机及整个系统的安全性 轴流风机的Q H性能曲线 发生风机喘振的条件和预防措施 4 风机产生喘振应具备下述条件 a 风机的工作点落在具有驼峰形Q H性能曲线的不稳定区域内 b 风道系统具有足够大的容积 它与风机组成一个弹性的空气动力系统 c 整个循环的频率与系统的气流振荡频率合拍时 产生共振 防止喘振的具体措施 1 使泵或风机的流量恒大于QK 如果系统中所需要的流量小于QK时 可装设再循环管或自动排出阀门 使风机的排出流量恒大于QK 2 如果管路性能曲线不经过坐标原点时 改变风机的转速 也可能得到稳定的运行工况 通过风机各种转速下性能曲线中最高压力点的抛物线 将风机的性能曲线分割为两部分 右边为稳定工作区 左边为不稳定工作区 当管路性能曲线经过坐标原点时 改变转速并无效果 因此时各转速下的工作点均是相似工况点 3 对轴流式风机采用可调叶片调节 当系统需要的流量减小时 则减小其安装角 性能曲线下移 临界点向左下方移动 输出流量也相应减小 4 最根本的措施是尽量避免采用具有驼峰形性能曲线的风机 而采用性能曲线平直向下倾斜的风机 轴流风机的Q H性能曲线 失速和喘振的区别 4 失速和喘振是两种不同的概念 失速是叶片结构特性造成的一种流体动力现象 它的一些基本特性 例如 失速区的旋转速度 脱流的起始点 消失点等 都有它自己的规律 不受风机系统的容积和形状的影响 喘振是风机性能与管道装置耦合后振荡特性的一种表现形式 它的振幅 频率等基本特性受风机管道系统容积的支配 其流量 压力功率的波动是由不稳定工况区造成的 但是试验研究表明 喘振现象的出现总是与叶道内气流的脱流密切相关 而冲角的增大也与流量的减小有关 所以 在出现喘振的不稳定工况区内必定会出现旋转脱流 图5 12引风机性能曲线 5 空预器 空气预热器的类型及特点 5 空气预热器按传热方式分可以分为 传热式和蓄热式 再生式 两种 前者是将热量连续通过传热面由烟气传给空气 烟气和空气有各自的通道 后者是烟气和空气交替地通过受热面 热量由烟气传给受热面金属 被金属积蓄起来 然后空气通过受热面 将热量传给空气 依靠这样连续不断地循环加热 在电厂中常用的传热式空预热器是管式空预热器 蓄热式空气预热器是回转式空气预热器 随着电厂锅炉蒸汽参数和机组容量的加大 管式空气预热器由于受热面的加大而使体积和高度增加 给锅炉布置带来影响 因此现在大机组都采用结构紧凑 重量轻的回转式空气预热器 图5 21空气预热器外观图 2020 3 18 26 按进风仓的数量分类 容克式空气预热器可以分为二分仓和三分仓两种 由圆筒形的转子和固定的圆筒形外壳 烟风道以及传动装置组成 受热面装在可转动的转子上 转子被分成若干扇形仓格 每个仓格装满了由波浪形金属薄板制成的蓄热板 圆筒形外壳的顶部和底部上下对应分隔成烟气流通区 空气流通区和密封区 过渡区 三部分 如图5 21 烟气流通区与烟道相连 空气流通区与风道相连 密封区中既不流通烟气 又不流通空气 所以烟气和空气不相混合 装有受热面的转子由电机通过传动装置带动旋转 因此受热面不断地交替通过烟气和空气流通区 从而完成热交换 每转动一周就完成一次热交换过程 另外由于烟气的流通量比较大 故烟气的流通面积大约占转子总截面的50 左右 空气流通面积占30 40 左右 其余部分为密封区 图5 22 空预器的作用及分类 5 图5 22空预热器密封区 空气预热器的密封主要有三种 径向密封 旁路密封 轴向密封 径向密封 在各项漏风中尤以径向漏风为最 是由于转子的外缘的挠度 尤其是因在工作状态下的冷热端温差而呈蘑菇形 使转子外缘的漏风间隙增大 因此沿着每个转子径向隔板的热端和冷端径向边缘安装有径向密封片 运行时径向密封片和扇形板之间的间隙最小 径向密封片上开腰形螺栓孔用螺栓固定径向隔板上 密封片可沿着轴向方向上 靠近或远离热端或冷端扇形板 调节 假如运行时这些密封片和扇形板接触 密封就开始磨损 当密封磨损到不够轴向调整时 密封片就需要更换了 旁路密封 沿着转子外壳的内侧 在空气预热器转子的出口和入口处装有旁路密封片 这些密封片在空气预热器的转子外壳的热端和冷端的空气侧和烟气侧呈圆周分布 所以又称周向密封 运行时 转子变形 热端和冷端转子角钢和静止的旁路密封片之间的间隙最小 旁路密封片上开腰形螺栓孔用螺栓固定在旁路密封角钢上 旁路密封片可沿着轴向方向上 靠近或远离冷 热端扇形板密封表面 调节 轴向密封 轴向密封置主要由轴向密封片与轴向密封板装置构成 轴密封片是由厚为2 5mm的考登钢板制成 它通过螺栓与模数仓格径向隔板的外缘相连接 并沿整个转子的轴向高度布置 随转子一起转动 空预器的密封类型 5 空预热器密封结构 柔性密封的技术特点 将扇形板固定在某一合理位置 柔性接触式密封系统安装在径向转子格仓板上 在未进入扇形板时 柔性接触式密封滑块高出扇形板 热端19 21mm 冷端5mm 8mm 当柔性接触式密封滑块运动到扇型板接触 合页式弹簧发生形变 密封滑块与扇型板接触 形成严密无间隙的密封系统 当该密封滑块离开扇型板后 合页式弹簧将密封滑块自动弹起 以此循环进行 如图1所示 采用柔性接触式密封技术 不会形成密封间隙 密封效果好 由于扇型板与径向密封滑块之间没有间隙 则没有气流通过 也就避免了烟气冲刷磨损的问题 从而密封系统能长期运行 采用合页弹簧技术 该技术允许空预器的转子在热态运行状态下有一定的圆端面变形及圆周方向的变形 特别适合空预器的改造 对于围带驱动的空预器转子 圆端面有2mm 3mm的逃动量是十分普遍存在在 空预器热态下 圆端面和圆周椭圆度均有不同幅度的变形问题存在 这种技术也可以自动补偿这样的变化 柔性密封的技术特点 5 我厂单台空预器径向密封片一端有48片 此次C修 2015年 间隔更换了柔性密封片24片 其余更换新的密封片与旧密封片材料相同 目的为降低柔性密封片对电机电流的影响 启动前检查 按通则部分检查 符合启动条件 检查空预器火灾监控装置完好 已投入运行 检查空预器停转报警装置投入正常 检查空预器各轴承箱和减速箱油位正常 油质良好 投入轴承冷却水正常 检查空预器吹灰装置进退灵活到位 且在退出位置 空预器碱冲洗水系统处于备用 且系统完整不漏 空预器高压冲洗水 压缩空气吹扫系统处于备用 且压缩空气吹扫 高压冲洗水系统已隔离 完整不漏 安装 检修后复役后空预器初次启动 用手动盘车手柄使转子至少旋转一周 转动自如 确认电机和转子转动方向正确 主 备用电机联锁试验正常 空预器的启动 5 空预器的启动允许条件 空预器主 辅电机电源正常 动力电源 控制电源无丧失信号 开关无故障 操作指示在程控位置 空预器导向轴承温度 70 空预器支承轴承温度 70 空预器的启动步骤 启动空预器主电机 延时90秒 投入其辅电机联锁 开启空预器一 二次风出口挡板 开启空预器烟气进口挡板 就地检查空预器运行正常 辅电机备用无随转现象 确认空预器主 辅电机联锁投入正常 6 风组的启动和停止 风组启动及停止 6 风组启动 先启动单边风组 打开空预器烟气进 出口挡板 空预器二次风出口门 先启动一台空预器 检查空预器运转正常 将燃烧器二级风门 分级风门全开 将过热器 再热器烟气挡板全开 开启送风机出口门 动叶全关 检查首台引风机启动条件满足 启动一台引风机 逐渐开大引风机动叶 维持炉膛压力在 20 100Pa之间 风量大于30 全关对应侧送风机出口门 检查送风机启动条件满足 启动对应侧送风机 调整送风机动叶及引风机动叶开度 维持一定的负压及炉膛风量 以相同方式再启动另一侧风组 调整负压及炉膛总风量 风组停运 关小同侧引 送风的动叶 待送风机动叶全关后 停运一台送风机 关小同侧引风机动叶至全关 停运对应侧引风机 以相同方式停动另一侧引 送风机 炉膛吹扫条件 6 炉膛 吹扫允许 条件 所有磨煤机分离器出口挡板关闭 所有磨煤机停运 所有给煤机停运 所有磨煤机入口一次风关断挡板关闭 所有油枪快关阀关闭 进 回油母管快关阀关闭 至少一台空气预热器正在运行 至少送 引风机各一台在运行 两台一次风机停运 燃烧器二次风和分级风挡板至少有12个开度为全开 炉膛内空气流量大于30 BMCR工况下的风量 炉膛负压正常