1、火電廠鍋爐運行中的靜態特性探討貴州中水能源股份有限公司野馬寨發電廠 龍文【摘要】：通過分析鍋爐運行不同燃料量、過量空氣系數下有關蒸汽流量、相應的受熱面吸熱量、相應的排煙溫度、相應的汽溫與汽壓的變化情況；得出鍋爐運行中各種穩定狀態下參數之間運行關系、變化規律；并指出了蒸汽溫度靜態特性影響因素；為火電廠鍋爐運行燃燒、各種狀態參數調整有理論及實際指導意義。【關鍵詞】： 火電廠 鍋爐 運行靜態特性 運行變化規律一、引言鍋爐是單元機組中的一個重要環節，它與汽輪發電機之間存在著相互聯系、相互影響、相互依賴的運行關系。了解鍋爐運行的靜態特性，熟悉鍋爐在各個工況的穩定狀態下各狀態參數有相應的確定的數值，這對火

2、力發電廠中運行值班員在鍋爐正常運行各種運行狀態參數調整及保持鍋爐長期連續安全經濟運行方面有重要作用。二、燃料量傳熱型式與傳熱量分配鍋爐運行中燃料量要與鍋爐負荷相適應，負荷高燃料量多，負荷低燃料量少，改變負荷必須改變燃料量。而改變燃料量將使鍋爐輻射、對流傳熱型式的熱傳量份額在各級受熱面中的分配發生變化，從而使各級受熱面的吸熱量與工質焓增發生了變化。因此，燃料量傳熱型式傳熱量分配特性是鍋爐運行煙溫、汽溫靜態特性基礎。1、鍋爐傳熱型式傳熱量的分配鍋爐傳熱型式的傳熱量分配以鍋爐爐膛出口斷面為分界貴大至分為爐膛內為輻射傳熱型式、煙道內為對流傳熱型式兩種。因此鍋爐受熱面分為：爐膛內受熱面為輻射受熱面、布置

3、在煙道內的受熱面為對流受熱面、布置在分界面的受熱面為半輻射受熱面。鍋爐輻射傳熱型式和對流傳熱型式的傳熱量份額決定因素：主要為分界面處的煙溫1（）、煙氣容積Vy(m3/kg)。即燃料煤種不變情況下，理論燃燒溫度基本不變，則1升高，輻射傳熱型式的傳熱量份額減少，對流傳熱型式的傳熱量份額增大；爐膛出口處的過量空氣系數增大，使Vy增大，輻射傳熱型式的傳熱量份額減少，對流傳熱型式的傳熱量份額增大。2、燃料量輻射傳熱型式傳熱量傳熱型式分界面處的溫度公式為：1=TaCTa1.8Bj+1 273 式中Ta爐內理論燃燒溫度，K；Bj計算燃料量，kh/h; C與爐膛黑度、受熱面積有關的常數。從公式得出：燃料量（B

4、j）增大，爐膛出口煙溫（1）上升。而爐膛出口平均溫為： Tl,pj =Ta+(1+273)2 K 從公式可得出結論為：（1）、鍋爐運行中，如果理論燃燒溫度（Ta）不變，則爐膛出口平均煙氣溫（ Tl,pj）隨著爐膛出口煙溫（1）上升而上升，而爐膛內輻射傳熱BjQf(kJ/h)與爐膛出口平均煙溫四次方（Tl,pj4）成正比，而增加燃料量(Bj)將使爐膛內輻射傳熱量（BjQf）增大。（2）、1kg料量的輻射傳熱量Qf（kJ/kg）決定（Ta-T1），公式說明燃料量Bj增大，使爐膛出口煙溫T1上升，而理論燃燒溫度（Ta）基本不變，即（Ta-T1）下降，故Bj增大將使爐膛內單位燃料量相對輻射傳熱量（Qf

5、）下降。（3）綜上述，Bj增大將使BjQf增大，Qf下降，并可進一步看出BjQf增大小于，Bj增大，即單位燃料量的增加輻射傳熱量份額相對減少，對流傳熱量份額相對增加。3、燃料量對流傳熱型式傳熱量由公式得出對流傳熱型傳熱量規律為：（1）、傳熱型式分界面煙溫（1）也是進入對流傳熱型區域煙氣溫度，是隨著燃料量Bj增加而增大。（2）、燃料量增多也使總煙氣量Bj×Vy（m3/h）增加，對流傳熱煙氣速度上升，放熱系數增大。（3）、綜合（1）（2）兩點可得出：Bj增多將使每小時對流傳熱量BjQd(kJ/h)與每kg燃料對流傳熱量Qd（kJ/kg）都增大；BjQd增大是由于Bj與Qd兩項同時增大的結

6、果，故BjQd增大大于Bj。4、傳熱量份額鍋爐受熱面傳熱量：即為輻射傳熱型式與對流傳熱型式的傳熱量總和，公式=BjQf+BjQd。(1)、輻射傳熱型式傳熱量份額： BjQfBjQf+BjQd 從上式可得出：當Bj增多時，Qf下降，故輻射傳熱型式傳熱量份額隨Bj增多而下降，即總的輻射換熱量增加，但單位燃料量的輻射傳熱量減少了。（2）、對流傳熱型式傳熱量份額： BjQdBjQf+BjQd 從上式可得出：由于Bj增多時Qd上升，所以對流傳熱型式傳熱量份額隨著Bj增多而上升。5、 負荷煙溫、汽溫靜態特性負荷變化不大范圍內，可認為鍋爐效率、工質焓增不變，則燃料量Bj正比于負荷，故分析鍋爐運行特性用燃料量

7、或負荷作為自變量是等價的。（1）、負荷（燃料量Bj）煙溫靜態特性從上分析得結論：1）、負荷D增加，相應燃料量Bj也增多，Bj增多，而理論燃溫度Ta不變，爐膛出口煙溫1上升，排煙溫度py也略有上升。它們靜態特性如下圖圖11圖所示： a溫1煙 pyD,%MC 圖11 2）、鍋爐排煙溫隨著負荷上升幅度小于爐膛出口溫度的上升幅度，這由于是負荷上升后煙道內對流傳熱量份額增加，使煙溫增加幅度沿著煙道逐漸下降的結果煙溫增加幅度沿煙道的變化如圖12所示： () 2-增加D負荷后-增加D負荷后煙溫增加幅度1-增加負荷前爐膛出口沿煙道長度l,m 圖12負荷增加D后煙溫升高幅度沿煙道變化（2）、負荷汽溫靜態特性根據

8、：、上述傳熱型式傳熱量份額分配結論；、在下例條件下（以200MW汽包鍋爐為主）：a、過熱器是對流輻射聯合型傳熱受熱面，以對流型式為主；b、過熱器進口為汽包出口飽和蒸汽，在負荷變化范圍內認為飽和蒸汽焓值不變；c、再熱器為對流型式傳熱面；d、汽輪機高壓缸排汽為再熱器進口蒸汽，其汽溫隨著負荷升高而升高；e、受熱面的傳熱量主要決定于煙氣側的條件。從點得到：a、 鍋爐負荷與主蒸汽溫度、再熱汽溫靜態特性如圖13圖所示： abD，%MRC 圖13負荷汽溫靜態特性a：負荷主汽溫度靜態特性；b：負荷再熱汽溫靜態特性b、從圖13可得出：主蒸汽溫度隨著負荷增加而上升，再熱蒸汽溫度負荷增加而上升，但是再熱器有較強的對

9、流型傳熱面傳熱量份額分配特性和汽輪機高壓缸排汽溫度隨負荷升高特性，使得再熱蒸汽溫度隨負荷上升的幅度大于主蒸汽溫度。三、過量空氣系數傳熱型式與傳熱量分配1、1BQf（爐膛輻射型式傳熱量份額）（1）、爐膛出口過量空氣系數1：主要是由爐膛入口過量空氣系數1變化及爐膛爐風1引起的。（2）、1變化對BQf影響： 1上升將使理論燃燒溫度a下降，火焰黑度f下降，造成爐膛輻射傳熱量BQf（KJ/kg）、Qf（KJ/kg）都下降；但是，煙氣量增加因素使爐膛出口煙溫變化很小，即爐膛漏風溫度很低，它對爐膛輻射的傳熱量的影響更大。2、1BQd（對流傳熱型式傳熱量份額） 1對對流傳熱型式傳熱份額的影響：（1）、 1對流

10、型式傳熱量的影響為：1上升使1kg燃料產生的煙氣容積Vy增大，煙氣在煙道中的流速上升，使對流傳熱量BQd（KJ/kg）、Qd（KJ/kg）都增大，但對流傳熱增大幅度小于煙氣容積量的增大幅度，故煙汽溫度沿著煙道流程下降速度比原來的相對較小，其趨勢如下圖14。2-1+11-1圖14 煙道內煙溫下降曲線（2）、過量空氣系數1與煙溫靜態特性如圖15圖所示：a1py圖15 1靜態特性四、蒸汽溫度靜態特性影響因素（一）負爐定壓運行與滑運行對汽溫的影響：定壓運行主蒸汽壓力維持不變，主蒸汽溫度與焓值是單一函數，由蒸汽焓值就可定蒸汽溫度。滑壓運行主蒸汽壓力隨負荷變化，故主蒸汽溫必須由蒸汽焓值和壓力共同確定。如主

11、蒸汽溫度540，主蒸汽壓力為3.5Mpa，如果維持該狀態下的焓值，主蒸汽壓力升至17 Mpa，則主汽溫要升至590，溫度需提高50。（二）蒸汽溫度的影響（從影響蒸汽焓值分析即鍋爐定壓運行時因素，故變壓運行時考慮壓力的影響）1、主蒸汽溫度影響因素（1）、過熱器的進出口熱流程如下圖16：Dgr hgrGjs hjshjhj Db hbQ傳熱執量Q傳熱熱量圖16其中：Db過熱器進口飽和蒸汽流量；Dgr過熱器出口蒸汽流量；Gjs減溫水流量；hj、 hj 減溫器進、出口蒸汽焓；hjs減溫水焓；Bj計算燃料量；Q過熱器吸熱量。（2）由上圖16，可得到熱流平衡式：（hj -hb）Db+（hgr- hj） D

12、gr=BjQ hjs GJs+ hj Db= hj Dgr 由上可得：hgr=BjDgrQ+ hb-（hb- hjs）GjsDgr (3)從式等號右面各項就是影響主蒸汽溫度的因素，分析如下： 由BjDgrQ為1kg蒸汽在過熱器中的吸熱量是過熱蒸汽焓增的主體部分，分析為：a、 鍋爐負荷增大，Bj、Dgr均上升若1、2兩種負荷下鍋爐熱效不變，則有：B1Dgr,1=B2Dgr,2即在此兩負荷下BjDgr不影響鍋爐主蒸汽溫度。若兩種負荷下效率1<2，則有：B1Dgr,1<B2Dgr,2即負荷由1變到2，由于BDgr''增大而使hgr上升即主汽溫上升，另外最主要是Q過熱器都是

13、輻射對流聯合式，并以對流傳熱型式為主，故Bj增多使Q、hgr上升。b、給水溫度的影響：如果高壓加熱器停用，則給水溫度下降，給水焓值也降低，為維持Dgr''不變，則必須增加Bj，結果hgr上升；若Bj不變，則Dgr''必下降，BDgr''上升，結果還是hgr上升。C、積灰、結渣響影：水冷壁結渣，則Dgr下降，則BjDgr上升，爐膛出口煙溫1也上升，Q也增大，這些都使hgr；若要使Dgr不變，則Bj必須增加，結果也使hgr上升；另外省煤器積灰影響同高壓加熱器停用影響相同；空氣預熱器積灰，熱空氣溫度下降，也會使Q也增大，結果也使hgr上升；鍋爐熱效率降

14、低，也使hgr上升。d、爐膛出口過量空氣系數影響：空氣過量系數1上升，使Q，結果使hgr上升。由hb項分析：鍋爐定壓運行汽包壓力隨負荷而上升，變壓運行汽包壓力變化更大。汽包壓力與飽和蒸汽焓值hb如下表格所示，hb隨壓力升高而下降。汽包壓力與飽和蒸汽焓值壓力Mpa57911131517焓值KJ/kg2794.22773.52744.62709.32667.02615.02551.6由（hb- hjs）GjsDgr 項分析：a、過熱器減溫水使主蒸汽焓值下降，其原理是在Dgr不變的下，噴入低焓值水（hjs GJs）代替高焓值（hb GJs），使hgr上升。2、再熱蒸汽溫度影響因素：（1）、再熱器進出

15、口熱流如圖17所示：Dzr 、hzr Dzr、hzr Q圖17 再熱器熱流圖（2）、由圖17可得如下平衡式：hzr= hzr+BjDzrQ 其中：hzr、 hzr再熱器進、出口蒸汽焓；Bj、Dzr、Q分別為鍋爐燃料量、再熱器蒸汽流量、再熱蒸汽吸熱量。（3）、再熱器進口蒸汽焓hzr為汽機高壓缸排汽焓，下圖17為定壓運行與變壓運行汽機高壓缸排汽焓隨負荷的變化曲線：焓tzr（再熱汽溫）h100% 75% 50% 25%MRCtgg滑壓運行線（高缸排汽溫） tgg定壓運行線（高缸排汽溫）熵s，kJ/(kg.k)圖17 高壓缸排汽焓隨負荷變化曲線(4)從上分析得出：a、定壓運行hzr隨負荷降低而下降，變壓運行hzr隨負荷下降略有上升；b、再熱器的Q有較強的對流傳熱型式傳熱量分配特性，故負荷升高Q上升幅度大；c、再熱器的蒸汽壓力低，比熱小，同樣蒸汽焓增幅下汽溫的變化幅度較大。五、結束語本文主要通過相應公式、圖表、原理及鍋爐運行中的實際變化情況，進行了比較全面地分析鍋爐運行中各個穩定狀態下對應的各種狀態參數，主要指出鍋爐負荷（燃料量）、