锅炉附件与仪表培训课件

锅炉附件与仪表培训课件第一章锅炉系统及附件概述锅炉系统是火力发电厂的核心设备,由多个相互关联的子系统和附件组成。本章将系统介绍锅炉的整体结构、工作原理以及各类附件的功能定位,为后续深入学习奠定坚实基础。锅炉系统组成与工作原理火力发电厂锅炉系统结构火力发电厂锅炉系统是一个复杂的能量转换装置,主要由燃烧系统、汽水系统、烟风系统和控制系统四大部分组成。燃料在炉膛内燃烧产生高温烟气,通过辐射和对流方式将热量传递给工质水,使其汽化并达到规定的温度和压力参数。整个系统通过精密的热力学设计,实现燃料化学能向蒸汽热能的高效转换,为汽轮发电机组提供动力源。主要附件及其作用省煤器:利用排烟余热预热给水,提高锅炉效率空气预热器:加热燃烧所需空气,降低排烟温度过热器:将饱和蒸汽加热至过热状态,提高循环效率再热器:对做功后的蒸汽进行再加热,提升功率锅炉附件的重要性与分类安全保障附件是锅炉安全运行的关键屏障,确保系统在设计参数范围内稳定工作,防止超温、超压等危险工况发生。效率提升通过余热回收、传热优化等手段,附件可显著提高锅炉热效率,降低燃料消耗和运行成本。环保达标配套的环保附件能够有效控制烟气排放,降低污染物浓度,满足日益严格的环保法规要求。附件分类体系机械附件受热面部件:省煤器、过热器、再热器、水冷壁通风设备:送风机、引风机、一次风机燃烧装置:燃烧器、制粉系统、点火装置辅助设备:除渣机、除尘器、脱硫装置仪表附件测量仪表:压力表、温度计、流量计、液位计控制仪表:调节器、变送器、执行器保护装置:安全阀、压力开关、联锁系统超临界压力锅炉关键附件布局图第二章锅炉主要附件详解省煤器系统结构与工作原理省煤器是利用锅炉尾部烟气余热加热给水的热交换装置。通常采用蛇形管或光管排列,给水在管内流动,烟气在管外横向冲刷。通过强化传热,可将给水温度提升至接近饱和温度,有效降低排烟损失,提高锅炉效率2-5%。根据出口水温是否达到沸腾,分为沸腾式和非沸腾式省煤器两种类型。运行中常见故障及维护要点磨损泄漏烟气中飞灰颗粒对管壁的冲刷磨损是主要失效形式。应定期检查磨损严重部位,及时更换减薄管段,保持烟气流速在合理范围。低温腐蚀当管壁温度低于烟气露点时,硫酸蒸汽冷凝造成腐蚀。需控制给水温度,防止壁温过低,并选用耐腐蚀材料。积灰堵塞空气预热器空气预热器的类型与功能空气预热器是利用锅炉尾部低温烟气加热燃烧所需空气的换热设备,可进一步降低排烟温度,提高锅炉热效率。主要类型包括管式空预器和回转式空预器。回转式空预器因其紧凑的结构和高效的传热性能,在大型电站锅炉中应用最为广泛。降低排烟温度将排烟温度从150-180℃降至120-130℃,回收宝贵余热改善燃烧条件提高进炉空气温度,强化着火和燃烧过程提升整体效率锅炉效率可提高8-10个百分点积灰、磨损及低温腐蚀问题分析积灰问题烟气中灰分在低温段冷端沉积,堵塞流道,增大阻力。需设置压缩空气或蒸汽吹灰装置,定期清除积灰。磨损问题飞灰颗粒对传热元件的高速冲刷造成磨损。应控制烟气流速,选用耐磨材料,定期检查更换磨损件。低温腐蚀过热器与再热器过热器与再热器的热工性能过热器将饱和蒸汽加热成具有一定过热度的过热蒸汽,提高蒸汽做功能力,防止汽轮机末级叶片受湿蒸汽侵蚀。再热器则对从高压缸排出的蒸汽进行再加热,提高中低压缸进汽参数,提升循环热效率。两者均属于高温受热面,工作环境恶劣,对材料性能和制造质量要求极高。合理的热力设计和可靠的温度调节是保证其安全运行的关键。温度调节与积灰腐蚀防护措施01喷水减温调节通过向蒸汽中喷入高压给水实现精确温度控制,是最常用的调温方式02烟气侧调节通过改变烟气流量分配或燃烧器配风方式调节受热面吸热量03定期吹灰采用蒸汽吹灰器或声波吹灰器清除受热面积灰,保持传热效果防腐涂层锅炉汽包及水冷壁汽包锅炉蒸发系统介绍汽包是自然循环和控制循环锅炉的核心部件,位于锅炉顶部,是连接省煤器、下降管、水冷壁和过热器的枢纽。汽包内部装有汽水分离装置、给水分配管、加药管等,实现汽水分离、水质调节、蓄热缓冲等多重功能。汽包承受高温高压,是锅炉中最重要的承压部件之一,其制造和运行管理要求极为严格。水冷壁的水动力特性及传热恶化分析水动力循环特性水冷壁管内工质在密度差作用下形成自然循环,或在循环泵驱动下形成强制循环。循环倍率、流速分配均匀性直接影响传热安全性。设计时需充分考虑各管圈的流动阻力特性,确保循环可靠。传热恶化机理当热负荷过高或流量不足时,管内可能出现膜态沸腾或干涸现象,导致传热系数急剧下降,管壁温度飙升,造成管材过热损坏。运行中应严格控制热负荷和循环流量,防止传热恶化发生。安全提示:水冷壁爆管是锅炉最严重的事故之一。必须加强水质管理,防止结垢和腐蚀;定期检查管壁厚度,及时发现隐患;严格控制启停炉升降温速率,避免热应力过大。第三章锅炉仪表基础知识仪表是锅炉的"眼睛"和"神经系统",实时监测和控制各项运行参数,是保障安全生产的重要技术手段。本章将系统介绍压力、液位、温度等主要参数的测量原理、仪表选型、安装维护等基础知识,为后续学习自动化控制奠定基础。压力测量仪表分类与原理弹簧管压力表利用弹性元件(弹簧管)在压力作用下产生弹性变形,通过齿轮传动机构带动指针指示压力值。结构简单可靠,广泛应用于现场就地指示。测量范围宽,精度等级有1.0、1.5、2.5级等。膜盒压力表采用波纹膜盒作为弹性敏感元件,适用于微压和低压测量。膜盒在压力差作用下产生位移,通过杠杆放大机构驱动指针。常用于测量风压、炉膛负压等场合。压力变送器将压力信号转换为标准电信号(4-20mA或数字信号)输出,便于远传和自动控制。采用扩散硅、电容式等传感器技术,具有精度高、稳定性好、便于组网等优点,是现代DCS系统的标配。差压变送器的应用差压变送器测量两点间的压力差,广泛应用于流量测量(配合节流装置)、液位测量(利用液柱静压差)、过滤器堵塞监测等场合。其工作原理是通过差压敏感元件(如差动电容)将压差转换为电信号。选型时需注意量程、过压保护、介质腐蚀性等因素。液位测量仪表及控制液位计类型及工作原理玻璃板液位计最简单直观的液位测量装置,通过透明玻璃板直接观察容器内液位。适用于常压或低压透明介质。差压式液位计利用液柱静压与液位成正比的原理,通过测量容器底部与顶部的压差计算液位。适用于密闭容器。浮筒式液位计浮筒浸没在液体中受到的浮力随液位变化,通过力平衡机构转换为位移或力信号。精度高,适用于高温高压场合。电接点液位计采用电极探测液面导通情况,实现液位开关控制。结构简单,多用于报警和联锁保护。液位定值控制方案案例分享以汽包水位三冲量控制为例:该方案综合考虑水位测量值、蒸汽流量和给水流量三个信号,通过PID调节器控制给水调节阀开度。水位信号作为主信号反映偏差,蒸汽流量作为前馈补偿克服扰动,给水流量作为反馈校正确保精度。这种方案有效解决了"虚假水位"问题,提高了控制品质,是大型锅炉的标准配置。温度测量仪表热电偶测温原理基于热电效应,两种不同金属导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时产生热电势。常用型号包括K型(镍铬-镍硅)、S型(铂铑10-铂)等,测温范围广,可达1300℃以上,响应速度快。热电阻测温原理利用金属电阻随温度变化的特性。铂电阻(Pt100、Pt1000)精度高,稳定性好,适用于-200~850℃范围。铜电阻成本低,用于-50~150℃测量。需配三线制或四线制接法消除引线电阻影响。选型考虑因素根据测温范围、精度要求、响应时间、安装条件、介质特性等综合选择。高温选热电偶,精密测量选热电阻。考虑保护套材质耐腐蚀性和机械强度,确保长期可靠运行。温度信号的采集与处理温度传感器输出的毫伏级或电阻信号需经过信号调理后才能被控制系统识别。温度变送器完成信号放大、线性化、冷端补偿(热电偶)等处理,输出标准4-20mA信号。现代智能变送器还具备数字通信、自诊断、量程迁移等功能。安装时应注意插入深度、响应时间、热辐射误差等因素,确保测量准确性。仪表的安装与维护规范1安装前检查核对型号规格,检查外观无损,校验证书有效2位置选择便于观察维护,避免振动、高温、腐蚀环境3安装固定牢固可靠,密封良好,引压管路合理4调试验收零点校准,量程设定,联锁试验安装注意事项及常见误区压力表:安装高度应与测点同水平面,避免附加静压误差;测量蒸汽压力时需加装存水弯管隔热温度计:插入深度应达到管道中心,保护套材质耐介质腐蚀,避免热损失和热辐射影响流量计:上下游需保证足够的直管段长度,避免流场畸变;安装方向正确,考虑介质流动方向液位计:取样阀门位置合理,避免汽化或堵塞;差压变送器零点迁移计算准确定期检修与故障排查方法建立检修台账:记录仪表型号、安装位置、校验周期、历史故障等信息定期校验:压力表每半年、温度计每年、流量计每年校验一次,确保准确度日常巡检:检查指示是否正常、有无泄漏、连接是否松动、环境是否恶化故障诊断:采用对比法、替代法、信号追踪法快速定位故障点,及时更换损坏元件第四章锅炉燃烧及燃料系统仪表燃烧系统是锅炉的心脏,燃料制备、输送、燃烧及烟气排放各环节均需精密的仪表监控。本章重点介绍煤粉制备、燃烧控制、烟气分析及安全监测等关键仪表的应用,确保燃烧过程高效、安全、环保。煤粉制备与燃烧控制仪表磨煤机监测仪表介绍磨煤机是将原煤磨制成煤粉的关键设备,运行状态直接影响燃烧效率和安全性。主要监测仪表包括:出口温度:热电阻测量,控制在65-90℃,防止煤粉自燃入口负压:差压变送器监测,保证密封风压力振动监测:振动传感器,超限报警防止设备损坏煤粉细度:取样分析,R90控制在15-25%电流监测:反映磨煤机负荷和煤质变化煤粉燃烧器及点火装置仪表应用1一次风压力与流量采用文丘里管或阿牛巴流量计测量,确保煤粉均匀输送和着火稳定2二次风温度与流量热电偶测温,流量计监测,优化配风比例,降低NOx排放3油枪点火监测火焰探测器(光电或紫外)监测火焰状态,联锁保护防止熄火爆炸4燃烧器摆角位置角度传感器反馈,实现汽温调节和炉膛热负荷分布优化燃烧过程中的烟气分析仪表烟气成分检测仪器烟气成分分析是评价燃烧效率和环保达标的重要手段。主要检测参数及仪表类型包括:氧量(O₂)分析氧化锆氧量计,测量烟气含氧量,指导配风调整,优化过量空气系数α,典型值3-5%一氧化碳(CO)分析红外气体分析仪,反映燃烧完全程度,正常值<200ppm,超标表明燃烧不良氮氧化物(NOx)分析化学发光法分析仪,监测NOx排放浓度,指导低氮燃烧调整和脱硝系统运行二氧化硫(SO₂)分析紫外荧光法或非分散红外法,监控SO₂排放,评估脱硫效率,确保达标排放过量空气系数与烟气量计算方法过量空气系数α=(21-O₂)/(21-O₂')×α',其中O₂为实测含氧量(干基),O₂'为理论含氧量,α'为理论过量空气系数(通常取1.0)。烟气量Vy=V₀×(1+1.0161α),其中V₀为理论烟气量。通过在线氧量分析,实时计算α值,自动调节送引风机,维持最佳燃烧工况,降低排烟热损失q₂。燃料系统安全监控仪表燃料流量监测仪表煤粉流量计采用科里奥利质量流量计或冲量式流量计,实时监测各燃烧器煤粉量,实现燃料配比控制。油流量计选用涡轮或容积式流量计,配温压补偿计算质量流量。气体流量采用涡街或超声波流量计,确保测量精度和可靠性。流量信号接入DCS系统,实现负荷控制和热量平衡计算。燃料压力监测系统一次风压力、油压、燃气压力等参数通过压力变送器实时监测。设置报警和联锁保护:压力过低可能导致燃烧不稳或熄火,压力过高存在泄漏和爆炸风险。压力信号与流量信号配合,判断系统堵塞、泄漏等异常工况,及时报警和切断,保障燃料系统安全。燃烧安全联锁仪表系统燃烧管理系统(BMS)集成火焰检测、燃料切断、吹扫确认等安全联锁功能。火焰探测器(紫外或红外)监视燃烧器火焰,熄火时立即切断燃料。点火前执行炉膛吹扫程序,避免可燃气体积聚。燃料切断阀采用快关型电磁阀或气动阀,响应时间<1秒。整个系统符合NFPA85燃烧系统安全标准,构建多重安全屏障。第五章锅炉自动化控制仪表随着自动化技术的发展,现代锅炉普遍采用分散控制系统(DCS)或可编程控制器(PLC)实现参数监测和自动调节。本章介绍自动控制系统的基本组成、可编程调节器应用、典型控制策略及故障诊断方法,提升自动化运维能力。可编程调节器(PLC)基础SLPC可编程调节器工作原理可编程调节器是集测量、控制、运算于一体的智能仪表。SLPC系列调节器采用模块化设计,输入模块接收传感器信号(4-20mA、热电偶、热电阻等),经A/D转换和线性化处理后,由CPU执行用户编写的控制算法,输出模块驱动执行机构动作。调节器支持PID、模糊控制、串级控制等多种算法,通过面板或上位机组态软件进行参数设定。通信接口可与DCS、SCADA系统联网,实现集中监控。用户程序编写与调试流程需求分析明确控制对象特性、控制目标、控制方式(定值/程序/比值等)算法选择根据对象特点选择PID、模糊或专家控制算法,确定采样周期程序编写使用梯形图或功能块语言编程,配置输入输出通道参数离线仿真在组态软件中模拟运行,检查逻辑错误和参数合理性现场调试下装程序,投入手动模式测试,逐步切换自动,优化PID参数性能评估记录阶跃响应曲线,评价超调量、调节时间、稳态误差等指标自动控制系统中的仪表应用温压补偿测量系统设计蒸汽或气体流量测量受温度、压力影响显著,需进行温压补偿。系统配置流量变送器、压力变送器、温度变送器,信号接入流量积算仪或DCS系统。根据介质状态方程,实时计算标准状态下的质量流量或体积流量。设计要点:传感器安装位置应代表测点平均参数;信号传输采用屏蔽电缆抗干扰;补偿算法考虑介质压缩系数、膨胀系数非线性特性;定期校验各仪表,确保补偿精度。控制回路中的传感器与执行器传感器(Sensor)是控制系统的信息源,将被控参数转换为标准信号。选择原则:测量范围覆盖工况变化,留20-30%余量精度满足控制要求,一般0.5-1.0%FS响应速度匹配控制周期,避免相位滞后可靠性高,MTBF>50000小时安装维护方便,支持在线校验执行器(Actuator)是控制系统的执行机构,接收控制信号调节工艺参数。常见类型:调节阀:气动、电动,配智能定位器变频器:交流电机无级调速电加热器:固态继电器控制挡板调节器:改变流道截面选型考虑流量特性、调节精度、动作速度、防爆等级等因素。典型控制策略与故障处理液位控制案例除氧器水位采用单冲量PID控制,液位变送器信号送调节器,输出控制给水调节阀。整定参数:P=50%,I=120s,D=0。当负荷变化时,采用前馈-反馈复合控制,用蒸汽流量作前馈补偿,快速响应扰动,保证水位稳定。压力控制案例主蒸汽压力采用串级控制,主调节器输出作为燃料量副调节器设定值。主调节器P参数较小,I较大,保证稳定;副调节器P较大,I较小,快速跟踪。当压力波动时,燃烧率及时调整,保证供汽压力稳定。常见故障诊断与应急处理测量值跳变现象:显示值突变或剧烈波动原因:传感器故障、信号线短路/断路、接地不良、干扰处理:切换备用仪表,检查接线,屏蔽电缆,滤波处理调节品质差现象:超调大、振荡、余差大原因:PID参数不当、执行器卡涩、测量滞后处理:重新整定参数,检修执行器,改善测点安装位置执行器不动作现象:输出信号改变,阀位不变原因:气源压力不足、阀门卡死、定位器故障处理:检查气源,手动盘车,更换定位器,切手动操作第六章锅炉运行安全与仪表监察安全是锅炉运行的生命线。本章介绍锅炉压力容器安全监察法规、仪表安全管理体系、事故案例分析等内容,强化安全意识,规范管理行为,从制度和技术两个层面保障锅炉安全运行。锅炉压力容器安全监察规程简介主要安全技术要求《锅炉安全技术监察规程》(TSGG0001)是我国锅炉安全监管的基本法规,规定了锅炉设计、制造、安装、使用、检验、修理改造等全生命周期的技术要求。重点条款包括:锅炉本体及受压元件的材质、强度、焊接质量安全附件(安全阀、压力表、水位计)的配置与校验自动控制和保护装置的可靠性要求水质管理标准和监测频次运行操作规程和应急预案监察流程与合规标准01使用登记锅炉投用前向质监部门办理使用登记,取得使用登记证02人员持证司炉工、水质化验员须持有特种设备作业人员证03定期检验外部检验每年一次,内部检验每两年一次,水压试验每六年一次04技术档案建立技术档案,记录检验、维修、改造、事故等信息仪表安全管理与技术维护仪表检定与校准规范仪表检定是保证测量准确性的法定要求。根据《计量法》和相关技术规范,纳入强制检定目录的工作计量器具必须定期送检。安全附件仪表检定周期:6个月安全阀在线校验或离线定压试验6个月压力表送法定计量机构检定1年温度仪表热电偶、热电阻校准1年流量仪表在线比对或实流标定校准应在具有相应资质的实验室进行,出具校准证书。企业应建立仪表台账,标识检定状态,超期仪表不得使用。故障原因分析及预防措施故障原因统计分析环境因素(35%):高温、潮湿、腐蚀、振动导致元件老化失效人为因素(30%):操作不当、维护不及时、参数设置错误设计选型(20%):量程不合理、精度不够、材质不耐用制造质量(15%):元器件缺陷、装配工艺问题预防措施选用适应恶劣环境的工业级仪表加强环境治理,改善安装条件制定巡检计划,及时发现隐患规范操作流程,加强人员培训建立备品备件库,快速响应故障应用故障诊断技术,实现预测性维护事故案例分析与经验教训案例一:水位计故障导致锅炉缺水事故事故经过:某电厂锅炉运行中,汽包水位计玻璃板积垢,显示虚假水位偏高。运行人员未核对其他水位仪表,按错误指示减少给水,造成锅炉严重缺水,水冷壁管爆裂,被迫紧急停炉。原因分析:水位计长期未清洗,汽水连通管堵塞;运行人员未遵守"三对照"原则(玻璃板水位计、电接点水位计、差压式水位计);缺水报警装置失灵未及时修复。教训:①定期冲洗水位计,保证取样管路畅通②多套水位测量装置相互校核③严格执行巡检制度,不依赖单一仪表④保护装置必须完好投用案例二:压力表失准导致超压运行事故经过:某工业锅炉压力表未按期检定,指针卡滞在低位。实际运行压力已超过设计值,但压力表显示正常,安全阀未动作。最终汽包封头焊缝开裂,发生蒸汽泄漏事故。原因分析:压力表超期使用3年未检定;安全阀定压值偏高且久未校验;未设置压力超限报警和联锁停炉装置。教训:①严格执行压力表检定周期制度②安全阀定期离线校验,确保准确动作③配置压力变送器和超压联锁保护④加强设备巡检,关注异常声音和泄漏安全运行的关键仪表保障上述案例警示我们:仪表不仅是测量工具,更是安全屏障。必须树立"仪表就是生命"的理念,做到:仪表选型可靠、安装规范、校验及时、维护到位、监护严密、处置果断,才能真正发挥仪表保安全、保稳定、保效益的作用。第七章实操演示与技能提升理论学习需要与实践操作相结合,才能真正掌握技能。