变压运行对锅炉的影响
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饱和温度的变化定压运行时,无论是采用喷嘴调节还是节流调节,当机组负荷发生改变时,新汽压力都保持不变,因此,锅炉锅筒内蒸汽的饱
- 饱和温度的变化
定压运行时,无论是采用喷嘴调节还是节流调节,当机组负荷发生改变时,新汽压力都保持不变,因此,锅炉锅筒内蒸汽的饱和温度恒定,锅筒壁温不变,锅筒的安全性不受影响｡
但在变压运行时,由于锅筒内的压力随负荷变化,饱和蒸汽的温度也随之改变,与之接触的厚壁承压部件将受到较大的热应力,锅筒往往是最严重的,这样就限制了饱和温度变化的速率,亦即锅炉负荷变化速率｡也就是说,负荷变动时汽轮机高压缸及高压转子的温度基本不变,而温度的变化则被转移到锅炉的锅筒上,即整个单元机组所允许的负荷变化速度受到锅筒温度变化率的限制｡ - 锅炉及蒸汽管道中的压降
变压运行时,系统中的压力､锅炉及蒸汽管道中的压降大致随机组负荷成比例地变化｡而在定压运行中,汽轮机进汽阀前压力保持不变,锅炉及蒸汽管道中的压降与负荷的平方成正比｡两者的差别也可从下图中看出：
曲线2､3､4分别代表锅炉进口､出口和汽轮机前的压力｡曲线2､3之间的差值即为锅炉在各负荷下的压降,曲线3､4间的差值为主蒸汽管道中的压降值｡图(b)中,压力曲线2､3､4均与负荷成一次方关系,图(a)中,压力曲线2､3则与负荷成二次方关系,而压力线4为定值,成直线｡以上是变压运行在锅炉上的特性之一｡
- 各受热区段吸热量的重新分配
工质在锅炉内的吸热过程,经历了预热､蒸发和过热三个区段｡各区段吸热量的比例在定压运行时变化甚少,而变压运行时三者的比例随着压力变化而不断变化｡定压运行时,负荷变化对预热蒸发和过热区段的焓增影响很小,这少量的相差只是由于锅炉本身压降所引起｡但变压运行时则影响很大｡随着压力降低,蒸发区段焓增变大,过热区段焓增变小,对自然循环和低倍率循环锅炉而言,过热器受热面是固定的,这意味着低负荷时过热汽温容易达到额定值,甚至有时会出现超温现象,运行中必须予以注意｡预热区段的焓增不断减小,在直流锅炉上要严防蒸发起始点移向蒸发受热面进口分配集箱前,否则在未装专用分配器的锅炉上将造成蒸发管圈中的流量分配不均匀｡ - 水动力特性
当压力下滑时,对于自然循环锅炉,由于工质饱和温度降低,使上升管中蒸汽折算流速增加,如果循环水的欠焓较大,下降管内未形成蒸汽,则循环的有效压头增加｡如果循环水的欠焓很小｡下降管中会形成蒸汽,影响水循环的可靠性｡
直流锅炉水冷壁管圈中的水动力稳定性与其流动阻力有关｡当锅炉压力下滑时,蒸汽比容增大,因而低负荷时水冷壁管圈中压降的减小量比定压时少｡例如,根据50%负荷所作试验,变压运行下通过一组管束的压降是全负荷时压降的46%,而定压运行时为37%｡由于压降大,水动力易稳定,因此,从这一点来看,变压运行对水动力稳定有利｡但是,低压时汽水性质相差较大,对水动力稳定又不利｡
对于超临界压力锅炉,当下滑至亚临界压力时,工质由单相变为双相,必须注意汽水通道中可能出现的水动力不稳定､分配不均匀､造成较大的水力偏差以及可能发生的传热恶化等问题｡为解决可能出现的危险工况,国外一些制造厂发展了带有螺旋形管圈及再循环泵的直流锅炉｡螺旋形管圈吸热均匀,热偏差小,有利于防止偏高的热应力,且这种管圈型式无中间集箱,汽水分配较均匀｡采用再循环泵,可实现全负荷或部分负荷循环,提高工质质量流速,有利于降低管壁温度,达到安全运行｡ - 一､二次汽温
变压运行时,由于锅炉压力随汽轮机负荷而变,因此其一､二次汽温比定压运行时易于保持｡这不仅减轻了汽温调节的困难,也使应力状况得到改善｡在低负荷时,压力降低延长了蒸汽管道和锅炉管道的使用寿命,延长了阀门和闸门的使用年限｡有关数据表明,单元机组采用滑动初压来调节负荷,可使上列部件使用寿命延长30%｡
随着国民经济的发展,我国各地电网特性发生了很大的变化,同世界一些主要经济发达国家一样,朝着年负荷率逐渐下降的趋势发展｡各电网电力负荷峰谷差日益增大,要求一些大型火电机组投入调峰｡这种类型的机组,每天晚上停8h后热态启动,或晚间低负荷(30%)长期运行｡变压运行方式由于机动性好和低负荷时热效率高而被广泛应用于调峰机组｡ - 低负荷时燃烧稳定性
变压运行时低负荷保持燃烧稳定是安全运行的必要条件｡锅炉的参数及结构确定后,锅炉的最低运行负荷受水动力特性的限制,即必须保证安全性｡现代大容量电站锅炉可以在50%负荷以下甚至可降低到20%仍能保证水动力的可靠性｡但常常由于燃烧不稳定,锅炉负荷无法降低｡因此｡不管采用何种运行方式,调峰锅炉必须配置高负荷时效率高,低负荷时能稳定可靠运行的燃烧系统｡
实践表明,经过正确设计,变压运行适用于各种参数和类型的锅炉｡
