袁偉明

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文章編號： 1008-8857(2014)02-0084-04DOI:10.13259/j.cnki.eri.2014.02.005

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摘 要： 采用大容量燃煤熱水鍋爐是符合我國國情、改善環(huán)境質(zhì)量的重要舉措,勢在必行.但是大容量燃煤熱水鍋爐安全運(yùn)行是需要十分關(guān)注的問題.分析了熱水鍋爐出現(xiàn)故障的原因和解決辦法,并以實(shí)例分析說明角管式燃煤熱水鍋爐不僅很好地解決了熱水鍋爐運(yùn)行的安全性問題,而且有利于節(jié)約能源和改善燃煤熱水鍋爐使用地的周邊環(huán)境.

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關(guān)鍵詞：

燃煤熱水鍋爐; 運(yùn)行; 安全性

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中圖分類號： TK 229文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

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Study on the safety of coalfired hot water boiler

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YUAN Weiming

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(Shanghai Xing Hailu Boiler Co., Ltd., Shanghai 200060, China)

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Abstract： Using largecapacity cornertube hot water boiler is in line with Chinas national conditions,and it is also an important measure to improve the environment quality.But safety issue in hot water boiler operation is a matter of great concern.This paper analyzes the hot water boiler failure causes and solutions.It is concluded that coalfired cornertube hot water boiler solves security problems in hot water boiler operation,which is demonstrated with a coalfired cornertube hot water boiler project.It is shown that the application of coalfired cornertube hot water boiler in this project not only solves the security problems,but also saves energy and improves the environment around the boiler.

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Key words：

coalfired hot water boiler; operation; safety

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限于我國的能源結(jié)構(gòu),除人口集中的少數(shù)大城市外,北方地區(qū)的冬季采暖只能依靠煤炭.為了改善采暖期的環(huán)境質(zhì)量、減少煤炭粉塵的排放和提高能源利用率,我國北方大多數(shù)地區(qū)都逐漸采用集中供熱,也就是說,將建設(shè)大容量熱水鍋爐取代分散的小型鍋爐,進(jìn)行區(qū)域式供暖.

但是由于冬季供暖量大小取決于戶外環(huán)境溫度,在整個采暖期,熱水鍋爐處于頻繁開停的運(yùn)行狀態(tài).當(dāng)鍋爐容量增大,停爐時爐內(nèi)積聚的比小型鍋爐更多的熱量會引起鍋水汽化.由于鍋水汽化,鍋內(nèi)會出現(xiàn)汽水兩相流動,造成循環(huán)阻力增大,同時積聚在上升管內(nèi)的蒸汽阻塞了流通截面,形成所謂“汽塞”,破壞了鍋爐正常的水循環(huán).

工質(zhì)一旦汽化,水流不暢,又加劇了汽化進(jìn)程,將會出現(xiàn)惡性循環(huán),使事故不斷加劇.嚴(yán)重時,鍋爐還會產(chǎn)生振動、水擊,甚至爆管.

當(dāng)鍋爐出現(xiàn)壓力劇烈波動、出水溫度超出最高允許值或者熱水輸送管道中伴有撞擊聲及振動時,可以斷定熱水鍋爐的運(yùn)行出現(xiàn)了問題.本文將對燃煤熱水鍋爐運(yùn)行的安全性問題進(jìn)行探討.

1 燃煤熱水鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)

在整個采暖期內(nèi),每天的供熱量不同,造成燃煤熱水鍋爐負(fù)荷頻繁變化.圖1為北方地區(qū)采暖期內(nèi)月供熱量及日供熱量變化情況.

從圖1可知,由于采暖期內(nèi)每月,甚至每日供熱量都不同,鍋爐負(fù)荷處于頻繁變化的運(yùn)行工況.當(dāng)供熱量小時,鍋爐壓火,處于熱備用狀態(tài);當(dāng)供熱量大時,鍋爐必須在1～2 h內(nèi)達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行.因此,熱水鍋爐的運(yùn)行條件是很苛刻的.

圖1 采暖期內(nèi)月供熱量、日供熱量變化

Fig.1

Monthly and daily variation of heating heat in heating period



特別是在一些能源供應(yīng)不正常的地區(qū)經(jīng)常會遭遇不確定的突然停電.鍋爐正常運(yùn)行時,如果停電,所有用電設(shè)備,如鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、水泵、鏈條爐排減速箱等都會停止運(yùn)行.由于循環(huán)泵停運(yùn),供熱管道停止流動,鍋爐停止對外供熱,鍋內(nèi)水循環(huán)停滯,但爐排上仍存有大量熾熱的燃料,盡管停電后鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)停止了工作,但是煤的燃燒過程并沒有終止,鍋爐的自身通風(fēng)能力使未燃燼的燃料仍在緩慢地燃燒.此外,爐膛的蓄熱量很大,仍在散發(fā)出大量熱量,爐膛輻射受熱面仍然面臨很高的熱負(fù)荷.工質(zhì)吸收的熱量不能輸送到熱網(wǎng)中,只能用于提高自身的熱焓,直至將鍋水汽化.

由于熱水鍋爐負(fù)荷隨著供熱量的大小變化,因此鍋爐有時采取間斷運(yùn)行,有時需要滿負(fù)荷運(yùn)行,有時又處于熱備用狀態(tài).當(dāng)鍋爐處于熱備用狀態(tài)(俗稱壓火)時,鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)調(diào)至最小檔,煤的強(qiáng)烈燃燒已經(jīng)被削弱,但爐內(nèi)溫度不會很快降低,燃料層、爐墻和受熱面之間仍然會繼續(xù)進(jìn)行熱量交換,這也會使鍋水發(fā)生汽化.

這些都是熱水鍋爐必須解決的現(xiàn)實(shí)問題,即熱水鍋爐必須考慮諸如突然停電、負(fù)荷頻繁變化等一系列運(yùn)行問題.角管式熱水鍋爐則很好地解決了這一系列問題.

2 角管式燃煤熱水鍋爐的特點(diǎn)

角管式鍋爐是德國水動力專家Vorkauf于1944年發(fā)明的一種水循環(huán)性能獨(dú)特的鍋爐.其設(shè)計(jì)理念是將集中下降管和大口徑再循環(huán)管置于鍋爐四周角部,與側(cè)水冷壁上、下集箱,鍋筒組成一個框架,連成一個整體.集中下降管和大口徑再循環(huán)管利用自身的剛性支撐著鍋筒和整個鍋爐受熱面的重量,與此同時,下降管和再循環(huán)管還是鍋爐循環(huán)系統(tǒng)的一部分.這類鍋爐被稱為“角管式鍋爐”或“無構(gòu)架鍋爐”.

由于角管式鍋爐去除了用于鍋爐受熱面支撐和定位的鋼架,節(jié)省了大量非受壓件的金屬材料,在耗鋼量大致相同的情況下,角管式鍋爐增加了大量可用于熱交換的受熱面,鍋爐的換熱效率大大提高,能源節(jié)約率十分明顯.因此,從上世紀(jì)50年代起,角管式鍋爐技術(shù)在歐美國家得到了廣泛應(yīng)用.上世紀(jì)80年代中期,我國從丹麥Volund公司引進(jìn)了燃煤角管式蒸汽鍋爐和熱水鍋爐技術(shù).從此,角管式鍋爐技術(shù)在國內(nèi)開始得到應(yīng)用和發(fā)展.

由于我國引進(jìn)爐型的半開式爐膛對煤的顆粒粒度、熱值、揮發(fā)分的要求較高,不符合國內(nèi)的能源結(jié)構(gòu)和燃料供應(yīng)情況［1］,角管式鍋爐在引進(jìn)初期用戶很少.經(jīng)引進(jìn)單位多年的改進(jìn)并且移植了國內(nèi)十分成熟的煤層燃技術(shù),目前角管式鍋爐已適應(yīng)了我國各類煤種,全國用戶越來越多.同時,角管式鍋爐技術(shù)在燃煤、生物質(zhì)、余熱利用等方面得到了推廣使用,并在傳統(tǒng)鍋爐的優(yōu)化改造中也得到不同程度的應(yīng)用.

對于角管式蒸汽鍋爐,隨著鍋爐參數(shù)提高和容量增大,其結(jié)構(gòu)、汽水流程、燃燒方式、受熱面布置形式等均有不同程度的改變和創(chuàng)新.但是,由于對角管式鍋爐工質(zhì)側(cè)的研究甚少,目前對角管式鍋爐中工質(zhì)參數(shù)的適用范圍還不是十分清晰.國內(nèi)應(yīng)用的角管式鍋爐技術(shù)仍然停留在引進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上的小幅拓展和創(chuàng)新的層面上.角管式鍋爐的顯著特點(diǎn)在鍋爐參數(shù)提高后,其優(yōu)勢已很難體現(xiàn),這成為角管式蒸汽鍋爐向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展中面臨的主要障礙［2］.但是,熱水鍋爐則不同,它在我國北方地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用.這是因?yàn)?

(1) 角管式熱水鍋爐將原先純自然循環(huán)改為自然循環(huán)(爐膛部分)與強(qiáng)制循環(huán)(對流部分)相結(jié)合的循環(huán)方式.在結(jié)構(gòu)十分緊湊的情況下,這充分滿足了熱水鍋爐運(yùn)行的安全性能和供熱要求.

(2) 角管式熱水鍋爐將再循環(huán)管改造成下降管,直接從鍋筒向爐膛受熱面供水,加大了給水流通截面,大大改善了鍋爐自身的水循環(huán)性能.

此外,角管式熱水鍋爐還具有以下顯著特點(diǎn):

(1)鍋爐密封性能好,散熱損失少,熱效率高;

(2)可以快速起動,快速供熱,負(fù)荷調(diào)節(jié)能力強(qiáng),熱響應(yīng)程度高;

(3)無最低負(fù)荷限制;

(4)粉塵發(fā)散少,鍋爐房內(nèi)無揚(yáng)塵、飛灰,司爐工工作環(huán)境好.

3 角管式燃煤熱水鍋爐應(yīng)對突然停電事故的措施

由于爐膛部分采取自然循環(huán),當(dāng)遇到突然停電時,爐排上還留有大量熾熱的燃料,鍋爐的自然通風(fēng)能力使燃料仍在緩慢地燃燒,爐墻的蓄熱也促使受熱面承受相當(dāng)高的熱負(fù)荷,工質(zhì)仍會吸收熱量從而提升自身的熱焓.這時,鍋爐自身所具備的水容量必須滿足此階段的工質(zhì)吸熱量而不致汽化.以DHL70-1.6/130/70-AⅡ鍋爐為例,自然循環(huán)部分的結(jié)構(gòu)布置和水容量、供熱壓力為1.6 MPa時的工質(zhì)參數(shù)［3-4］分別如表1和表2所示.

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表1 自然循環(huán)部分的結(jié)構(gòu)布置和水容量

Tab.1

Structural arrangement and water volume of 

the natural circulation system



名稱 直徑/mm長度/m數(shù)量水容量/m3

鍋筒1 20011 720118.00

邊前后下降管 39810 62345.29

前下降管25911 08042.34

左側(cè)水冷壁5212 143985.31

右側(cè)水冷壁5212 143985.31

前水冷壁5214 5921245.26

后水冷壁5216 4391245.29

總計(jì)46.80

表2 供熱壓力為1.6 MPa時的工質(zhì)參數(shù)

Tab.2

Working fluid parameters at hot water supply 

pressure of 1.6 MPa



參數(shù)數(shù)值

工作溫度為130 ℃時的焓值/(kJ?kg-1)547.3

飽和溫度/℃204.0

飽和水焓/ (kJ?kg-1)871.8

飽和蒸汽焓/ (kJ?kg-1)2 793.8

爐膛出口水溫/℃102.0

爐膛進(jìn)口水溫/℃70.0

爐膛平均水溫/℃86.0

平均水焓/ (kJ?kg-1)362.0

汽化潛熱/(kJ?kg-1)1 922.0



要使?fàn)t膛水冷壁46.80 m3的水全部加熱為飽和水,需要的熱量為2.386×107 kJ,Ⅱ類煙煤的低位發(fā)熱值一般為18 000 kJ?kg-1,因此,需要1 656.9 kg的煤才能達(dá)到.如果由飽和水變成飽和蒸汽,則需要更多的煤.顯然,僅憑停電時爐內(nèi)殘存的煤是不足以使鍋水沸騰,鍋爐也就處于安全狀態(tài).在鍋爐壓火、停爐期間,鼓風(fēng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行,爐排調(diào)風(fēng)門調(diào)至最小檔,循環(huán)水泵斷續(xù)運(yùn)行,可以確保鍋水溫度保持正常狀態(tài),鍋爐也不會存在安全問題.

因此,由于角管式鍋爐中爐膛部分采取自然循環(huán)的運(yùn)行方式,前、后、左、右水冷壁并聯(lián),與鍋筒、下降管組成一個自然循環(huán)回路.突然停電時,爐膛水冷壁在鍋筒的配合下仍可維持較弱的自然循環(huán)流動,因此,發(fā)生升溫、汽化需要的時間相對其它爐型要長一些.

4 燃煤熱水鍋爐正常運(yùn)行中汽化現(xiàn)象的防治

在集中供熱地區(qū),由于鍋爐輸出的熱功率較大,如果熱網(wǎng)需求量較小(特別是供熱初期),熱水得不到足夠的冷卻,使得回水溫度高于設(shè)計(jì)規(guī)定值.隨著循環(huán)的不斷進(jìn)行,鍋爐回水溫度將不斷升高,最終導(dǎo)致鍋水汽化.另外鍋爐在點(diǎn)火升溫時,應(yīng)先使水在供熱系統(tǒng)中流動,否則,也可能造成受熱面中鍋水發(fā)生汽化現(xiàn)象.這時,就需要加強(qiáng)司爐工的技能培訓(xùn),需要強(qiáng)調(diào)熱水鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)和操作規(guī)程.

熱水鍋爐在運(yùn)行過程中的主要控制值為:鍋爐出口熱水溫度加上20 ℃應(yīng)低于出口壓力下相應(yīng)水的飽和溫度.以100 t?h-1、1.6 MPa熱水鍋爐為例,運(yùn)行控制值為:130 ℃+20 ℃=150 ℃＜204 ℃.停爐時,循環(huán)水泵不得立即關(guān)閉,直到鍋爐出口水溫降到50 ℃以下時循環(huán)水泵才能關(guān)閉.鍋爐壓火、停爐以后,應(yīng)保證鍋爐水溫不回升.

在熱水鍋爐運(yùn)行操作和管理中,認(rèn)真執(zhí)行操作規(guī)程,就可有效地防止壓火、停爐時和正常運(yùn)行中鍋水發(fā)生汽化.

5 鍋水汽化時采取的措施及方法

鍋水汽化時可采取的措施及方法有:

(1) 停止給煤,關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、煙道擋板和灰門,降低鍋爐自身的通風(fēng)能力,減弱燃燒;

(2) 及時開啟鍋爐頂部的排汽閥,排出汽化生成的蒸汽,以防止鍋爐和熱水管道中可能產(chǎn)生的水擊;

(3) 打開補(bǔ)水泵,向系統(tǒng)補(bǔ)水,以降低水溫;

(4) 提高鍋爐工作壓力,以提高鍋水的飽和溫度,使鍋爐運(yùn)行參數(shù)處在安全狀態(tài);

(5) 當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重汽化時,應(yīng)加快爐排的行進(jìn)速度,盡快將燃燒中的煤排入渣口,或用濕爐灰壓在燃煤上,使火熄滅,并對煤層或爐膛澆水,以免產(chǎn)生爆燃.同時馬上打開緊急泄放閥,以排除鍋內(nèi)的蒸汽和飽和水.

6 結(jié)束語

燃煤熱水鍋爐運(yùn)行中經(jīng)常會遇到的問題是鍋水汽化.角管式燃煤熱水鍋爐不僅具有節(jié)能減排的優(yōu)點(diǎn),而且可以最大程度避免汽化事故的發(fā)生,因此,廣泛應(yīng)用于北方地區(qū)取暖.如果在鍋爐運(yùn)行過程中,加強(qiáng)管理,嚴(yán)格監(jiān)視鍋水出口溫度,保持供水溫度與飽和溫度之間的足夠溫差裕度,并保持鍋爐工作壓力穩(wěn)定,鍋爐就會達(dá)到安全運(yùn)行的目的和要求.

參考文獻(xiàn):

［1］ 陳紅娟,張賢凱.角管式鍋爐煤種適應(yīng)性研究［J］.能源研究與信息,2006,22(4):237-240.

［2］ 徐建華,毛艷悅.角管式鍋爐特點(diǎn)和鍋爐運(yùn)行參數(shù)探討［J］.能源研究與信息,2010,26(2):106-109.

［3］ 古爾維奇 A M,庫茲涅佐夫 H B.鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1976.

［4］ 《工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法》編委會.工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法［M］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

對于角管式蒸汽鍋爐,隨著鍋爐參數(shù)提高和容量增大,其結(jié)構(gòu)、汽水流程、燃燒方式、受熱面布置形式等均有不同程度的改變和創(chuàng)新.但是,由于對角管式鍋爐工質(zhì)側(cè)的研究甚少,目前對角管式鍋爐中工質(zhì)參數(shù)的適用范圍還不是十分清晰.國內(nèi)應(yīng)用的角管式鍋爐技術(shù)仍然停留在引進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上的小幅拓展和創(chuàng)新的層面上.角管式鍋爐的顯著特點(diǎn)在鍋爐參數(shù)提高后,其優(yōu)勢已很難體現(xiàn),這成為角管式蒸汽鍋爐向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展中面臨的主要障礙［2］.但是,熱水鍋爐則不同,它在我國北方地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用.這是因?yàn)?

(1) 角管式熱水鍋爐將原先純自然循環(huán)改為自然循環(huán)(爐膛部分)與強(qiáng)制循環(huán)(對流部分)相結(jié)合的循環(huán)方式.在結(jié)構(gòu)十分緊湊的情況下,這充分滿足了熱水鍋爐運(yùn)行的安全性能和供熱要求.

(2) 角管式熱水鍋爐將再循環(huán)管改造成下降管,直接從鍋筒向爐膛受熱面供水,加大了給水流通截面,大大改善了鍋爐自身的水循環(huán)性能.

此外,角管式熱水鍋爐還具有以下顯著特點(diǎn):

(1)鍋爐密封性能好,散熱損失少,熱效率高;

(2)可以快速起動,快速供熱,負(fù)荷調(diào)節(jié)能力強(qiáng),熱響應(yīng)程度高;

(3)無最低負(fù)荷限制;

(4)粉塵發(fā)散少,鍋爐房內(nèi)無揚(yáng)塵、飛灰,司爐工工作環(huán)境好.

3 角管式燃煤熱水鍋爐應(yīng)對突然停電事故的措施

由于爐膛部分采取自然循環(huán),當(dāng)遇到突然停電時,爐排上還留有大量熾熱的燃料,鍋爐的自然通風(fēng)能力使燃料仍在緩慢地燃燒,爐墻的蓄熱也促使受熱面承受相當(dāng)高的熱負(fù)荷,工質(zhì)仍會吸收熱量從而提升自身的熱焓.這時,鍋爐自身所具備的水容量必須滿足此階段的工質(zhì)吸熱量而不致汽化.以DHL70-1.6/130/70-AⅡ鍋爐為例,自然循環(huán)部分的結(jié)構(gòu)布置和水容量、供熱壓力為1.6 MPa時的工質(zhì)參數(shù)［3-4］分別如表1和表2所示.

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表1 自然循環(huán)部分的結(jié)構(gòu)布置和水容量

Tab.1

Structural arrangement and water volume of 

the natural circulation system

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名稱 直徑/mm長度/m數(shù)量水容量/m3

鍋筒1 20011 720118.00

邊前后下降管 39810 62345.29

前下降管25911 08042.34

左側(cè)水冷壁5212 143985.31

右側(cè)水冷壁5212 143985.31

前水冷壁5214 5921245.26

后水冷壁5216 4391245.29

總計(jì)46.80

表2 供熱壓力為1.6 MPa時的工質(zhì)參數(shù)

Tab.2

Working fluid parameters at hot water supply 

pressure of 1.6 MPa

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參數(shù)數(shù)值

工作溫度為130 ℃時的焓值/(kJ?kg-1)547.3

飽和溫度/℃204.0

飽和水焓/ (kJ?kg-1)871.8

飽和蒸汽焓/ (kJ?kg-1)2 793.8

爐膛出口水溫/℃102.0

爐膛進(jìn)口水溫/℃70.0

爐膛平均水溫/℃86.0

平均水焓/ (kJ?kg-1)362.0

汽化潛熱/(kJ?kg-1)1 922.0

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要使?fàn)t膛水冷壁46.80 m3的水全部加熱為飽和水,需要的熱量為2.386×107 kJ,Ⅱ類煙煤的低位發(fā)熱值一般為18 000 kJ?kg-1,因此,需要1 656.9 kg的煤才能達(dá)到.如果由飽和水變成飽和蒸汽,則需要更多的煤.顯然,僅憑停電時爐內(nèi)殘存的煤是不足以使鍋水沸騰,鍋爐也就處于安全狀態(tài).在鍋爐壓火、停爐期間,鼓風(fēng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行,爐排調(diào)風(fēng)門調(diào)至最小檔,循環(huán)水泵斷續(xù)運(yùn)行,可以確保鍋水溫度保持正常狀態(tài),鍋爐也不會存在安全問題.

因此,由于角管式鍋爐中爐膛部分采取自然循環(huán)的運(yùn)行方式,前、后、左、右水冷壁并聯(lián),與鍋筒、下降管組成一個自然循環(huán)回路.突然停電時,爐膛水冷壁在鍋筒的配合下仍可維持較弱的自然循環(huán)流動,因此,發(fā)生升溫、汽化需要的時間相對其它爐型要長一些.

4 燃煤熱水鍋爐正常運(yùn)行中汽化現(xiàn)象的防治

在集中供熱地區(qū),由于鍋爐輸出的熱功率較大,如果熱網(wǎng)需求量較小(特別是供熱初期),熱水得不到足夠的冷卻,使得回水溫度高于設(shè)計(jì)規(guī)定值.隨著循環(huán)的不斷進(jìn)行,鍋爐回水溫度將不斷升高,最終導(dǎo)致鍋水汽化.另外鍋爐在點(diǎn)火升溫時,應(yīng)先使水在供熱系統(tǒng)中流動,否則,也可能造成受熱面中鍋水發(fā)生汽化現(xiàn)象.這時,就需要加強(qiáng)司爐工的技能培訓(xùn),需要強(qiáng)調(diào)熱水鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)和操作規(guī)程.

熱水鍋爐在運(yùn)行過程中的主要控制值為:鍋爐出口熱水溫度加上20 ℃應(yīng)低于出口壓力下相應(yīng)水的飽和溫度.以100 t?h-1、1.6 MPa熱水鍋爐為例,運(yùn)行控制值為:130 ℃+20 ℃=150 ℃＜204 ℃.停爐時,循環(huán)水泵不得立即關(guān)閉,直到鍋爐出口水溫降到50 ℃以下時循環(huán)水泵才能關(guān)閉.鍋爐壓火、停爐以后,應(yīng)保證鍋爐水溫不回升.

在熱水鍋爐運(yùn)行操作和管理中,認(rèn)真執(zhí)行操作規(guī)程,就可有效地防止壓火、停爐時和正常運(yùn)行中鍋水發(fā)生汽化.

5 鍋水汽化時采取的措施及方法

鍋水汽化時可采取的措施及方法有:

(1) 停止給煤,關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、煙道擋板和灰門,降低鍋爐自身的通風(fēng)能力,減弱燃燒;

(2) 及時開啟鍋爐頂部的排汽閥,排出汽化生成的蒸汽,以防止鍋爐和熱水管道中可能產(chǎn)生的水擊;

(3) 打開補(bǔ)水泵,向系統(tǒng)補(bǔ)水,以降低水溫;

(4) 提高鍋爐工作壓力,以提高鍋水的飽和溫度,使鍋爐運(yùn)行參數(shù)處在安全狀態(tài);

(5) 當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重汽化時,應(yīng)加快爐排的行進(jìn)速度,盡快將燃燒中的煤排入渣口,或用濕爐灰壓在燃煤上,使火熄滅,并對煤層或爐膛澆水,以免產(chǎn)生爆燃.同時馬上打開緊急泄放閥,以排除鍋內(nèi)的蒸汽和飽和水.

6 結(jié)束語

燃煤熱水鍋爐運(yùn)行中經(jīng)常會遇到的問題是鍋水汽化.角管式燃煤熱水鍋爐不僅具有節(jié)能減排的優(yōu)點(diǎn),而且可以最大程度避免汽化事故的發(fā)生,因此,廣泛應(yīng)用于北方地區(qū)取暖.如果在鍋爐運(yùn)行過程中,加強(qiáng)管理,嚴(yán)格監(jiān)視鍋水出口溫度,保持供水溫度與飽和溫度之間的足夠溫差裕度,并保持鍋爐工作壓力穩(wěn)定,鍋爐就會達(dá)到安全運(yùn)行的目的和要求.

參考文獻(xiàn):

［1］ 陳紅娟,張賢凱.角管式鍋爐煤種適應(yīng)性研究［J］.能源研究與信息,2006,22(4):237-240.

［2］ 徐建華,毛艷悅.角管式鍋爐特點(diǎn)和鍋爐運(yùn)行參數(shù)探討［J］.能源研究與信息,2010,26(2):106-109.

［3］ 古爾維奇 A M,庫茲涅佐夫 H B.鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1976.

［4］ 《工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法》編委會.工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法［M］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

對于角管式蒸汽鍋爐,隨著鍋爐參數(shù)提高和容量增大,其結(jié)構(gòu)、汽水流程、燃燒方式、受熱面布置形式等均有不同程度的改變和創(chuàng)新.但是,由于對角管式鍋爐工質(zhì)側(cè)的研究甚少,目前對角管式鍋爐中工質(zhì)參數(shù)的適用范圍還不是十分清晰.國內(nèi)應(yīng)用的角管式鍋爐技術(shù)仍然停留在引進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上的小幅拓展和創(chuàng)新的層面上.角管式鍋爐的顯著特點(diǎn)在鍋爐參數(shù)提高后,其優(yōu)勢已很難體現(xiàn),這成為角管式蒸汽鍋爐向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展中面臨的主要障礙［2］.但是,熱水鍋爐則不同,它在我國北方地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用.這是因?yàn)?

(1) 角管式熱水鍋爐將原先純自然循環(huán)改為自然循環(huán)(爐膛部分)與強(qiáng)制循環(huán)(對流部分)相結(jié)合的循環(huán)方式.在結(jié)構(gòu)十分緊湊的情況下,這充分滿足了熱水鍋爐運(yùn)行的安全性能和供熱要求.

(2) 角管式熱水鍋爐將再循環(huán)管改造成下降管,直接從鍋筒向爐膛受熱面供水,加大了給水流通截面,大大改善了鍋爐自身的水循環(huán)性能.

此外,角管式熱水鍋爐還具有以下顯著特點(diǎn):

(1)鍋爐密封性能好,散熱損失少,熱效率高;

(2)可以快速起動,快速供熱,負(fù)荷調(diào)節(jié)能力強(qiáng),熱響應(yīng)程度高;

(3)無最低負(fù)荷限制;

(4)粉塵發(fā)散少,鍋爐房內(nèi)無揚(yáng)塵、飛灰,司爐工工作環(huán)境好.

3 角管式燃煤熱水鍋爐應(yīng)對突然停電事故的措施

由于爐膛部分采取自然循環(huán),當(dāng)遇到突然停電時,爐排上還留有大量熾熱的燃料,鍋爐的自然通風(fēng)能力使燃料仍在緩慢地燃燒,爐墻的蓄熱也促使受熱面承受相當(dāng)高的熱負(fù)荷,工質(zhì)仍會吸收熱量從而提升自身的熱焓.這時,鍋爐自身所具備的水容量必須滿足此階段的工質(zhì)吸熱量而不致汽化.以DHL70-1.6/130/70-AⅡ鍋爐為例,自然循環(huán)部分的結(jié)構(gòu)布置和水容量、供熱壓力為1.6 MPa時的工質(zhì)參數(shù)［3-4］分別如表1和表2所示.



表1 自然循環(huán)部分的結(jié)構(gòu)布置和水容量

Tab.1

Structural arrangement and water volume of 

the natural circulation system



名稱 直徑/mm長度/m數(shù)量水容量/m3

鍋筒1 20011 720118.00

邊前后下降管 39810 62345.29

前下降管25911 08042.34

左側(cè)水冷壁5212 143985.31

右側(cè)水冷壁5212 143985.31

前水冷壁5214 5921245.26

后水冷壁5216 4391245.29

總計(jì)46.80

表2 供熱壓力為1.6 MPa時的工質(zhì)參數(shù)

Tab.2

Working fluid parameters at hot water supply 

pressure of 1.6 MPa



參數(shù)數(shù)值

工作溫度為130 ℃時的焓值/(kJ?kg-1)547.3

飽和溫度/℃204.0

飽和水焓/ (kJ?kg-1)871.8

飽和蒸汽焓/ (kJ?kg-1)2 793.8

爐膛出口水溫/℃102.0

爐膛進(jìn)口水溫/℃70.0

爐膛平均水溫/℃86.0

平均水焓/ (kJ?kg-1)362.0

汽化潛熱/(kJ?kg-1)1 922.0



要使?fàn)t膛水冷壁46.80 m3的水全部加熱為飽和水,需要的熱量為2.386×107 kJ,Ⅱ類煙煤的低位發(fā)熱值一般為18 000 kJ?kg-1,因此,需要1 656.9 kg的煤才能達(dá)到.如果由飽和水變成飽和蒸汽,則需要更多的煤.顯然,僅憑停電時爐內(nèi)殘存的煤是不足以使鍋水沸騰,鍋爐也就處于安全狀態(tài).在鍋爐壓火、停爐期間,鼓風(fēng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行,爐排調(diào)風(fēng)門調(diào)至最小檔,循環(huán)水泵斷續(xù)運(yùn)行,可以確保鍋水溫度保持正常狀態(tài),鍋爐也不會存在安全問題.

因此,由于角管式鍋爐中爐膛部分采取自然循環(huán)的運(yùn)行方式,前、后、左、右水冷壁并聯(lián),與鍋筒、下降管組成一個自然循環(huán)回路.突然停電時,爐膛水冷壁在鍋筒的配合下仍可維持較弱的自然循環(huán)流動,因此,發(fā)生升溫、汽化需要的時間相對其它爐型要長一些.

4 燃煤熱水鍋爐正常運(yùn)行中汽化現(xiàn)象的防治

在集中供熱地區(qū),由于鍋爐輸出的熱功率較大,如果熱網(wǎng)需求量較小(特別是供熱初期),熱水得不到足夠的冷卻,使得回水溫度高于設(shè)計(jì)規(guī)定值.隨著循環(huán)的不斷進(jìn)行,鍋爐回水溫度將不斷升高,最終導(dǎo)致鍋水汽化.另外鍋爐在點(diǎn)火升溫時,應(yīng)先使水在供熱系統(tǒng)中流動,否則,也可能造成受熱面中鍋水發(fā)生汽化現(xiàn)象.這時,就需要加強(qiáng)司爐工的技能培訓(xùn),需要強(qiáng)調(diào)熱水鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)和操作規(guī)程.

熱水鍋爐在運(yùn)行過程中的主要控制值為:鍋爐出口熱水溫度加上20 ℃應(yīng)低于出口壓力下相應(yīng)水的飽和溫度.以100 t?h-1、1.6 MPa熱水鍋爐為例,運(yùn)行控制值為:130 ℃+20 ℃=150 ℃＜204 ℃.停爐時,循環(huán)水泵不得立即關(guān)閉,直到鍋爐出口水溫降到50 ℃以下時循環(huán)水泵才能關(guān)閉.鍋爐壓火、停爐以后,應(yīng)保證鍋爐水溫不回升.

在熱水鍋爐運(yùn)行操作和管理中,認(rèn)真執(zhí)行操作規(guī)程,就可有效地防止壓火、停爐時和正常運(yùn)行中鍋水發(fā)生汽化.

5 鍋水汽化時采取的措施及方法

鍋水汽化時可采取的措施及方法有:

(1) 停止給煤,關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、煙道擋板和灰門,降低鍋爐自身的通風(fēng)能力,減弱燃燒;

(2) 及時開啟鍋爐頂部的排汽閥,排出汽化生成的蒸汽,以防止鍋爐和熱水管道中可能產(chǎn)生的水擊;

(3) 打開補(bǔ)水泵,向系統(tǒng)補(bǔ)水,以降低水溫;

(4) 提高鍋爐工作壓力,以提高鍋水的飽和溫度,使鍋爐運(yùn)行參數(shù)處在安全狀態(tài);

(5) 當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重汽化時,應(yīng)加快爐排的行進(jìn)速度,盡快將燃燒中的煤排入渣口,或用濕爐灰壓在燃煤上,使火熄滅,并對煤層或爐膛澆水,以免產(chǎn)生爆燃.同時馬上打開緊急泄放閥,以排除鍋內(nèi)的蒸汽和飽和水.

6 結(jié)束語

燃煤熱水鍋爐運(yùn)行中經(jīng)常會遇到的問題是鍋水汽化.角管式燃煤熱水鍋爐不僅具有節(jié)能減排的優(yōu)點(diǎn),而且可以最大程度避免汽化事故的發(fā)生,因此,廣泛應(yīng)用于北方地區(qū)取暖.如果在鍋爐運(yùn)行過程中,加強(qiáng)管理,嚴(yán)格監(jiān)視鍋水出口溫度,保持供水溫度與飽和溫度之間的足夠溫差裕度,并保持鍋爐工作壓力穩(wěn)定,鍋爐就會達(dá)到安全運(yùn)行的目的和要求.

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