爐膛煙氣壓力分布以及對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響

　2=SimSun北京國電華北電力工程有限公司賈健鵬煤粉鍋爐般采用平衡通風(fēng)法，即鍋爐配有送風(fēng)機(jī)和吸風(fēng)機(jī)。運(yùn)行中送風(fēng)機(jī)和吸風(fēng)機(jī)均開啟，保持爐膛頂棚受熱面之下12處負(fù)壓值為2030使整個(gè)爐膛處于負(fù)壓狀態(tài)，從而防止?fàn)t內(nèi)煙氣向外泄漏。在運(yùn)行中爐膛內(nèi)的煙氣自下向上流動(dòng)，而后流入煙道，從煙氣的絕對(duì)壓力而言，自然是下部壓力高于上部壓力，否則不可能產(chǎn)生自下向上的流動(dòng)，下部壓力與上部壓力的差值即為爐膛內(nèi)的煙氣阻降，這陰降是靠風(fēng)機(jī)和煙囪的自拔風(fēng)來克服的。爐膛下部壓力比上部壓力高，下部壓力究竟是負(fù)壓還是正壓，這是我們要研究的問。

　　很多鍋爐運(yùn)行的實(shí)踐明，爐膛上部向外冒煙漏灰，而爐膛下部則從看火孔冷灰斗不嚴(yán)密處向爐內(nèi)漏入冷風(fēng)，為了解釋清這些問，必須闡明爐膛沿高度方向的負(fù)壓分布狀態(tài)。

　　所謂爐膛負(fù)壓實(shí)質(zhì)上是爐膛內(nèi)測點(diǎn)處煙氣的絕對(duì)壓力比該測點(diǎn)標(biāo)高處大氣壓力所低的數(shù)值，即為相對(duì)值。然而，大氣壓力沿大氣層高度不同而不同，海拔高度越高大氣壓力越低，在低海拔地區(qū)，海拔高度每提高1以，大氣壓力約下降12按這數(shù)值計(jì)算若爐膛高度為50，爐頂標(biāo)高處的在氣壓力就比爐底約低600鍋爐若在冷態(tài)下，爐內(nèi)不流動(dòng)，送風(fēng)機(jī)吸風(fēng)機(jī)均關(guān)閉，各標(biāo)高層爐內(nèi)爐外壓力相同，即爐內(nèi)外無壓差。反之，若在熱態(tài)運(yùn)行中，爐內(nèi)煙氣處于高溫狀態(tài)，煙氣密度低于冷空氣密度，且又處于流動(dòng)狀態(tài)，爐內(nèi)外便出現(xiàn)了壓差。

　　般常規(guī)煤粉爐爐膛及屏式受熱面區(qū)的平均煙氣流速僅578，平均煙氣密度0.20.25啤3，如果爐膛斷面大，例如20084鍋爐的爐膛斷面達(dá)3604002，當(dāng)量直徑達(dá)1920，摩擦阻力系數(shù)非常小，爐膛的每米沿程阻力般不超過0.因此爐膛內(nèi)的流動(dòng)阻降可忽略不計(jì)。

　　爐膛下部負(fù)壓大，上部負(fù)壓小，其決定因素是爐外冷空氣柱與爐內(nèi)高溫?zé)煔庵�之間有密度差，氣柱重量不同所造成的。根據(jù)計(jì)算若爐膛上下平均煙氣溫度為1300工平均煙氣密度為0.22啤3，冷空氣密度為1.2啤若爐膛高度為50以，爐頂為零壓，鍋爐冷灰斗處負(fù)壓值高達(dá)480由于爐膛負(fù)壓沿整個(gè)爐膛高度基本呈線性分布，下部負(fù)壓大，上部負(fù)壓小，這給鍋爐運(yùn)行帶來些特殊問，這些問需在制造設(shè)計(jì)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中加以解決。

　　些在鍋爐在運(yùn)行中爐頂冒煙漏灰，尤其是在400th以上的大型鍋爐泄漏現(xiàn)象更加突出，爐頂大量冒煙漏灰在廠房內(nèi)造成嚴(yán)重粉塵及有害氣體的污染，直接影響人身健康和設(shè)備的安全。在制造廠和安裝檢修中，從爐頂設(shè)計(jì)及保溫密封上采取了很多辦法，但是爐頂密封材料在高溫?zé)煔庾饔孟吕匣�很��，使用壽命難以超過年。造成爐頂冒煙的根本原因在于爐膛負(fù)壓測點(diǎn)的位置選擇不當(dāng)，將爐膛負(fù)壓測點(diǎn)置于屏式過熱器下部距離爐頂10以處屏式過熱器區(qū)域煙氣溫度高達(dá)1000以上，10的冷熱空氣柱之間的壓差將有90 100也就是說，至少要保持屏區(qū)下部負(fù)壓值為1003才能爐頂處的爐內(nèi)絕對(duì)壓力與同標(biāo)高處的大氣壓力致，如按般鍋爐運(yùn)行規(guī)程要求，仍然保持屏區(qū)下部負(fù)壓值為2030則鍋爐頂部將出現(xiàn)7080的正壓值。國內(nèi)型鍋爐包括些進(jìn)口鍋爐，爐膛負(fù)壓測點(diǎn)均布置偏低，特別是大型鍋爐均裝有屏式過熱器，有的將爐膛負(fù)壓測點(diǎn)布置在屏式過熱器下部，運(yùn)行中雖然提高了負(fù)壓值，但仍難免造成爐頂向外冒煙漏灰。要想從根本上解決這問，必須將負(fù)壓測點(diǎn)置于距離爐下12處在運(yùn)行中保持該處負(fù)壓值為2030汴使整個(gè)爐膛處于負(fù)壓工況，從而防止?fàn)t內(nèi)煙氣向外泄漏。

　　些鍋爐爐膛負(fù)壓測點(diǎn)位置偏低，在測點(diǎn)位置改正前，可采取適當(dāng)提高負(fù)壓值運(yùn)行的措施來防止?fàn)t頂冒煙，可參考下式計(jì)算，鍋爐周圍空氣的平均密度，啤3，可用下式計(jì)算其中，0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣壓1013253溫度0，空氣的密度，啤爪3；化周圍空氣的平均溫度，氣壓計(jì)指的大氣壓力，3 97爐膛上部煙氣平均密度，啤以3；可用下式9；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣壓1013253溫度0，空氣的密度，哨爪3；爐膛上部煙氣平均溫度，1 20保持爐頂下1米處的煙氣負(fù)壓值，3由于煙氣密度，7與爐內(nèi)煙氣溫度有關(guān)，鍋爐從態(tài)點(diǎn)火至額定負(fù)荷，爐內(nèi)的煙氣溫度和密度變化很大，低負(fù)荷時(shí)，7大，高負(fù)荷時(shí)，7小，因此運(yùn)行中需保持的負(fù)壓值3不是定值，而是隨負(fù)荷增加而提高，此種做法在運(yùn)行中難以掌握，難免造成爐頂向外冒煙，也可能因負(fù)壓過大造成漏風(fēng)或燃燒不穩(wěn)。為此，建議采取及時(shí)更正爐膛負(fù)壓測點(diǎn)位置的辦法來解決這問。

　　塔型鍋爐的爐膛負(fù)壓測點(diǎn)雖然布置在爐頂下數(shù)十米處，2，但是這種鍋爐的爐膛出口至爐頂間布置了大量水平式對(duì)流受熱面。煙氣流過這些受到很大阻力，壓降可達(dá)10003以上，比因冷熱氣柱密度不同所造成的壓差值高許多，流動(dòng)壓降起主要作用，爐頂處于負(fù)壓狀態(tài)，般不存在爐頂冒煙漏灰現(xiàn)象。但是也有些塔式爐，因過分考慮對(duì)流受熱面的磨損問。過熱器再熱器省煤器受熱面的煙氣速度很低，煙氣流動(dòng)阻力過小，受熱面的阻降比因冷熱氣柱密度不同所形成的壓差值低，這樣就造成了部分或全部受熱面區(qū)域出現(xiàn)正壓，造成水平受熱面穿墻管部位向外冒煙漏灰，要解決這問同樣可以采取提高負(fù)壓測點(diǎn)位置的辦法，即可以將爐膛負(fù)壓測點(diǎn)置于某兩級(jí)受熱面之間的檢修空間部位，2，保持該處負(fù)壓值為2030汗以保證整個(gè)鍋爐為負(fù)壓狀態(tài)。

　　爐膛負(fù)壓測點(diǎn)位置上移后，保持爐頂及鍋爐上部均為負(fù)壓，改善了爐頂爐墻以及些相關(guān)設(shè)備，等的工作條件。但是鍋爐爐膛中部及下部的負(fù)壓值提高很多，如670鍋爐下部冷灰斗處的負(fù)壓將從200提高到300這必然會(huì)給鍋爐的運(yùn)行帶來些新問，也應(yīng)加以解決。

　　3鍋爐上層燃燒器與下層燃燒器有標(biāo)高差，在進(jìn)行燃燒調(diào)整時(shí)應(yīng)注意到，上層燃燒器標(biāo)高處的爐膛負(fù)壓低，內(nèi)外壓差小；下層燃燒器標(biāo)高處的爐膛負(fù)壓高，內(nèi)外壓差大。各層燃燒器標(biāo)高處的爐膛負(fù)壓值不同，各層燃燒器若保持相同的風(fēng)壓，風(fēng)量將有差異，特別是大型鍋爐最上層與最下層燃燒器標(biāo)高相差十幾米，所對(duì)應(yīng)的爐膛負(fù)壓值相差100150汴為保證下各層燃燒器風(fēng)量合理，應(yīng)通過風(fēng)量測量來確定各層燃燒器的風(fēng)壓值。此外，建議在進(jìn)行應(yīng)通過次風(fēng)分配計(jì)算時(shí)，也應(yīng)考慮這壓差值。

　　1首先應(yīng)解決的問是鍋爐下部冷灰斗與爐膛聯(lián)結(jié)處的漏風(fēng)問。般爐膛是靠大板梁懸吊，而冷灰斗是座于地基上，爐膛與冷灰斗的聯(lián)結(jié)是靠水封槽密封，在鍋爐設(shè)計(jì)中水封槽的高度除應(yīng)考慮鍋爐受熱面最大膨脹量外，還應(yīng)考慮到因爐外壓力高于爐內(nèi)壓力所產(chǎn)生的附加水柱高度，3所，并應(yīng)有足夠的裕量。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)保證水封槽用水有可靠的工業(yè)水源，隨時(shí)都可補(bǔ)水，在運(yùn)行中應(yīng)保證水封槽的水位，既不能使水位過低或無水造成大量空氣從水封槽中漏入爐膛，也不能使水位過高，在爐外與爐內(nèi)的壓差作用下，使大量水流入冷灰斗，造成水資源的浪費(fèi)。

　　2當(dāng)爐膛負(fù)壓提高后，燃燒器的次風(fēng)若仍維持原有風(fēng)壓運(yùn)行，次風(fēng)測點(diǎn)處的空氣壓力與爐膛煙氣壓力之間的壓差將增大，風(fēng)速風(fēng)量將增加，因此，必須通過燃燒調(diào)整，相應(yīng)降低次風(fēng)壓，維持風(fēng)量不變。些大型鍋爐次風(fēng)均有風(fēng)速測量裝置，這給運(yùn)行帶來了很大方便，只要次風(fēng)維持原值，爐膛出口氧量不變，就不會(huì)造成燃燒不穩(wěn)和火焰中心上移等問。

　　4大型鍋爐燃燒器均與爐膛水冷壁焊接體，鍋爐運(yùn)行中，燃燒器隨爐膛水冷壁向下膨脹，其膨脹量可達(dá)150200，燃燒器與次風(fēng)道的聯(lián)結(jié)必須考慮可靠的膨脹節(jié)，否則燃燒器與風(fēng)道被拉裂造成大量冷風(fēng)漏入爐膛風(fēng)粉混合物向外泄漏，特別是爐膛負(fù)壓提高后，這問更加嚴(yán)重。

　　5爐頂保持負(fù)壓后，爐頂不嚴(yán)密處雖然不向外冒煙漏灰了，但爐外冷空氣有可能沿不嚴(yán)密外漏入爐內(nèi)，同時(shí)也應(yīng)考慮到鍋爐點(diǎn)火及低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，或因其他原因造成燃燒不穩(wěn)，爐膛壓力波動(dòng)，爐頂仍有可能短時(shí)間出現(xiàn)正壓。因此，對(duì)爐頂?shù)脑O(shè)計(jì)仍不能降低要求，如頂棚管采用全金屬密封，爐頂保溫所用材料也不能過分降低，以保證所有穿墻管均能密封，使其不漏。

　　些鍋爐因?qū)α魇軣崦娑禄覈?yán)重，吸風(fēng)機(jī)壓頭鍋爐壓力容器安全閥排汽量計(jì)算方法分析甘肅蘭州第熱電廠張洪瑜甘肅省電力試驗(yàn)研究所唐齊德張昕此通過對(duì)些鍋爐壓力容器安全閥排汽量的典型計(jì)算，查明了計(jì)算中誤差的原因是有的引用標(biāo)準(zhǔn)不合理有些是計(jì)算公式的參數(shù)取用不當(dāng)。提出在以后鍋爐壓力容器技術(shù)登錄中，必須采用鍋爐壓力容器所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)所推薦的安全閥排汽量公式進(jìn)行計(jì)算，才能有效解決目前在安全閥排汽量校核計(jì)算中的誤差，確保鍋爐壓力容器的安全運(yùn)行。

　　鍋爐壓力容器所用安全閥的排汽量必須大于它的安全泄放量，只有這樣，才能保證鍋爐壓力容器超壓時(shí)，安全閥開啟后能及時(shí)把汽體排出，避免容器內(nèi)的壓力繼續(xù)升高。

　　安全閥排汽量，應(yīng)該由制造廠提供額定排量系數(shù)，乘以理論排量而獲得，而額定排量系數(shù)是要通過安全閥性能和至少8次以上排量試驗(yàn)而獲得。

　　但較早投入運(yùn)行的鍋爐壓力容器的安全閥，多數(shù)缺乏制造廠提供的額定排量系數(shù)，同時(shí)由于我國沒有統(tǒng)的安全閥試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，因此制造廠提供的排量系數(shù)也不盡完善。所以各規(guī)范都推薦若干計(jì)算排汽量公式。如原機(jī)械部彈簧式安全閥勞動(dòng)部蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程原能源部和機(jī)械電子工業(yè)部電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定原電力部電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程和火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定，815089高壓加熱器制造技術(shù)條件以及由國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局最新頒布的壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程都給出了安全閥排量計(jì)算公式，并且各自采取形式及數(shù)值不夠，為了維持鍋爐出力，強(qiáng)制送風(fēng)使鍋爐經(jīng)常處于正壓運(yùn)行些鍋爐的回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器的傳熱元件堵灰不均勻，各通道的實(shí)際通流面積不致，在旋轉(zhuǎn)過程中導(dǎo)致送風(fēng)量和爐膛壓力周期擺動(dòng)；還有些鍋爐因煤斗經(jīng)常發(fā)生堵灰，或因給煤機(jī)給粉機(jī)選型不當(dāng)，運(yùn)行不正常，使其給煤量直吹系統(tǒng)或給粉量中儲(chǔ)系統(tǒng)不均，造成燃燒不穩(wěn)，爐膛壓力大幅度波動(dòng)。對(duì)于這些問，單靠提高爐膛負(fù)壓運(yùn)行的措施并不能從根本上解決問。

　　總之，爐膛負(fù)壓是鍋爐運(yùn)行中的個(gè)重要參數(shù)，同時(shí)，實(shí)測或近似計(jì)算爐膛沿不同標(biāo)高的負(fù)壓分布也很重要。通過分析這些數(shù)據(jù)可以幫助解決系列運(yùn)行中和設(shè)備上存在的問，積累這些經(jīng)驗(yàn)也可為今后制造及系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)