风烟系统

风烟系统 乌苏电厂锅炉风烟系统 一(锅炉风烟系统流程及参数: 锅炉风烟系统是指由燃烧生成的烟气与空气组成的系统。它主要包括一、二次风管、燃烧器、炉膛、烟道、空气预热器、引风机、送风机、一次风机、脱硫装置及烟囱等设备。 乌苏电厂风烟系统采用平衡通风，即利用送风机正压头克服空气流通过程中的阻力，而用引风机的负压头克服烟气流通过程中的阻力，使炉膛出口为负压。空气预热器为三分仓结构，风烟系统分成一次风、二次风和烟气三个系统。 空气由吸风口进入一次风机，从一次风机来的高压冷空气分成两路:一路经回转式空气预热器加热成热一次风，通过热风道送至5台磨煤机。另一路冷一次风(不经过空气预热器)直接送往冷一次风母管和密封风母管，前者作为磨煤机的调温风，与热一次风混合后进入磨煤机，干燥和携带煤粉进入燃烧器;后者则作为密封风送往磨煤机、给煤机和磨煤机一次风进口挡板等处，其作用是防止煤粉外溢，并且使磨煤机、给煤机转动部件不被煤尘损坏。二次风系统中空气由吸风口进入轴流送风机，风机进口装有消声器，由风机送入回转式空气预热器，经加热成二次风后，进入锅炉炉膛四角的二次风大风箱。风烟系统是燃烧系统最重要的系统之一，直接决定锅炉燃烧工况,锅炉调整其实就是风烟系统的调整，主要参数为锅炉总风量、一次风量、二次风量、炉膛负压、氧量等参数，主要流程为炉膛中产生的烟气流过后烟井，通过烟道进入SCR(选择性催化还原脱硝技术)反应器，在进入空气预热器烟气仓，空气预热器从烟气中吸收热量，然后通过由连续转动的传热元件把热量传递给冷空气，使一、二次风得到加热。从空预器出来的烟气通过静电脱销、除尘器、引风机、脱硫系统后排至烟囱。 在炉膛出口左、右侧各布置了一只伸缩式烟温探针，在锅炉启动阶段烟温探针伸入炉内，以监测炉膛出口烟温。烟温探针最高测量温度为540?，当烟温达到540?时，会发出报警，烟温探针自动退出，此时需要调整燃烧降低燃料量以防止墙式再热器过热烧坏。烟温探针在不使用时应及时退出，以防止测量杆因长时间倾斜而损坏。 烟温探针纳入DCS控制。 1(一次风系统 一次风的作用主要是干燥和输送煤粉，包括制粉系统的干燥通风量和磨煤通风量。干燥通风量的作用是向入炉原煤提供热量，完成煤炭在磨制过程中的干燥作用、维持磨煤机出口温度的所对应煤量下所需的通风量。而磨煤通风量不但包括干燥通风量，还包括携带和输送煤粉所需的风量。一次风系统设置了两台50,容量的离心式风机，采用变频调节，一次风在一次风机的作用下从大气吸入，经过一次风机增压后分成两路，一路经过空预器加热成热风，作为热一次风，另一路作为冷一次风。在一次风机出口设置了联络风道和电动联络风门，冷一次风道上分别设置了电动隔离门，以便在其中一台一次风机故障停运时，正常运行风机可以通过增加出力经过两台空气预热器加热来尽量满足锅炉所需要的一次风量，故障风机隔离进行检修，正常运行时，联络风道可使得两台风机出口风压得到平衡。冷、热一次风经过位于磨煤机进口的冷、热风调节挡板的调节，以一定的流量和温度进入磨煤机，干燥和输送磨煤机内的煤粉，使其以稳定的温度和速度进入炉膛燃烧。为保护一次风机免受杂物损害，在风机进口安装了滤网，同时安装了消音器，减少风机运行发出的噪音。 2(二次风系统 二次风系统主要是向炉膛供应煤粉燃烧所需要的空气，同时在炉膛中扰动燃烧的煤粉气流，强化燃烧。 在系统中安装了两台各50,容量动叶可调轴流式送风机，与一次风机一样，在进口设置了滤网和消音器。从大气吸风，升压后将二次风送往空气预热器加热，加热后的热二次风直接送往各旋流燃烧器，进入炉膛使煤粉完全燃烧。 在送风机出口设置了联络风道和电动隔离风门，以便在一台送风 机故障停用时，另一台风机通过增加出力经过两台空气预热器加热，从而减少锅炉负荷的降低。在正常运行时，联络风道可使得两台风机 出口风压平衡，尽量减少各旋流燃烧器进口二次风压差。 为防止冬季大气温度较低时空气预热器冷端发生腐蚀，设置二次 风热风再循环，将空气预热器出口的一部分热二次风返回到送风机进口，提高空气预热器二次风进风温度。 3(烟气系统 烟气系统的功能是抽出炉膛中的烟气，将经过尾部受热面、空气预热器、静电除尘器的烟气送往烟气脱硫系统，或直接送往烟囱向大气排放。 在烟气系统中设置了两台50,容量的静叶可调轴流式风机。为使一台引风机故障停用时，除尘器不退出运行，在两台除尘器出口烟道上设有联络管道。正常运行时，联络管道起平衡引风机进口烟气压力的作用。 4(密封风系统 从冷一次风母管上另外引出一路经过密封风机升压后作为磨煤机、磨煤机出口门、磨煤机冷热风隔离门的密封风。另有一路从冷一次风母管上引出，作为给煤机的密封风。由于锅炉采用正压直吹式，密封风设计的目的主要就是防止煤粉或热一次风从磨煤机的磨碗、磨辊、给煤机、一次风门挡板等不严密处泄漏出来，并且使磨煤机、给煤机转动部件不被煤粉损坏。 每炉设置两台密封风机，从一次风机出口冷一次风道上吸风，密封风机由磨煤机制造厂配套供应。 5(火焰检测冷却风系统 在该系统内设置了两台冷却风机，就地吸风，向炉膛火焰检测探头和等离子点火装置的火焰检测探头提供冷却风和清扫风。火焰检测冷却风机由FSSS(炉膛安全监控系统)制造厂配套供应。 二(风机 1.风机的定义:是将原动机的能量转换为被输送气体的压力能和动能的一种机械设备。 2.风机种类: 离心式风机 叶片式风机 轴流式风机 混流式风机 往复式风机 容积式风机 回转式风机 叶片式是通过叶轮旋转将能量传递给气体;容积式是通过工作室 容积周期性改变将能量传递给气体 。 轴流风机和离心风机比较: a、 动叶调节轴流风机的变工况性能好，工作范围大。因为动叶片安装角可随着锅炉负荷的改变而改变，既可调节流量又可保持风机在高效区运行。 b、 轴流风机对风道系统风量变化的适应性优于离心风机。由于外界条件变化使所需风机的风量、风压发生变化，离心风机就有可能使机组达不到额定出力，而轴流风机可以通过动叶片动叶关小或开大动叶的角度来适应变化，同时由于轴流风机调节方式和离心风机的调节方式不同，这就决定了轴流风机的效率较高。 c、 轴流风机重量轻力矩小。 d、 与离心式风机比较，轴流风机结构复杂、旋转部件多，制造精 度高，材质要求高，运行可靠性差。但由于动调是引进技术使得运行可靠性提高。 乌苏电厂制粉系统密封风机和一次风机每炉均为两台，采用离心式风机，一次风机由成都电力机械厂引进德国KKK公司技术生产的入口挡板调节风机基础上生产制造，密封风机由磨煤机厂家提供。 二、 离心式风机的结构 a、 转子和静子 转子部分 1)转子部分:包括叶轮和轴两部分。 叶轮:提高气体能量的部件，按吸入方式和结构的不同可分为开式、半开式和闭式，一般采用封闭式叶轮。封闭式叶轮由叶片、前盘、后盘和轮毂组成。高效风机的叶片普遍采用机翼后弯曲型空心结构，前盘采用双曲线型，吸入阻力小。如图2-21 轴:有空心轴和实心轴，大型风机采用空心轴，以减小材料消耗、减轻启动载荷及轴承径向载荷(如离心式吸风机)。 叶轮与轴的连接采用轮毂与轴直接配合、法兰连接或空心轴直接焊接的方式。 b、 静子部分 静子部分有进气箱、导流器、集流器、蜗壳(螺旋室)、蜗舌、扩压器组成。 气流由进气箱引入，通过导流器调节 进风量，然后经过集流器引入叶轮吸入口。 通过调节叶片对气体作功提高其能量，流 出叶轮的气体由蜗壳汇集起来，经扩压器 升压后引出。直接由大气吸入气体的风机可不装设进气箱。 1)集流器:应以最小阻力吸入气流，使气流均匀地充满叶轮进口。其几何形状不同，吸入的阻力也不同，高效风机常采用缩放体集流器，与双曲线轮盘进口配合，使气流进入叶轮的阻力损失最小。集流器的型式如图2-22所示。(a)为圆筒式;(b)为锥筒式;(c)为曲线式。 2)导流器:有轴向导叶式和径向式两种。轴向式导流器由转盘带动每个导叶地转轴，使导叶从90?(全关),0?(全开)改变角度，控制气流进入叶轮的角度，并调节流量。径向式导流器装在带有进气箱的风机上，靠调节挡板角度控制流量。如图2-23: 3)蜗壳的作用是以最小的阻力损失汇集叶轮中甩出的气流，然后导入扩压器。扩压器的作用是将该气流的部分动能转化为压能。由于出口断面流速不均匀，并向叶轮旋转方向偏转，因此，扩压器具有朝叶轮旋转方向偏转6?,8?的扩散角。 4)蜗舌的作用是阻止气流在蜗壳内循环流动，提高风机效率。只有具有合理的蜗舌形状与叶轮边缘的最小间距，才能保证风机效 率。间距过小，风机的噪声将增大，甚至产生啸叫，间距过大则会使出口流量、压力下降，效率降低。 c、 离心式风机的工作原理 离心式风机是利用离心力来作功的，当叶轮旋转时，充满在叶片间的气体随叶轮一起作高速旋转，旋转的气体由于自身的质量产生离心力，从叶轮中甩出去，使叶轮边缘处的空气压力升高，利用此压力将气流压向风机出口。这个过程被称之为压出过程，与此同时在叶轮的中心位置，气体压力下降，形成一定的真空或负压，使入口风道的气体自动补充到叶轮中心。这个过程被称之为吸入过程，只要这两个过程不被破坏，离心式风机将可进行连续不断地工作。由于离心式风机不停的工作，将气体吸入压出，便形成了气体的连续流动，源源不断的将气体输出送出去。 离心式风机的压头主要与叶轮的直径有关，叶轮直径越大，转速越快，空气所得离心力越大，风机的压头越高。(全压:单位体积流体通过风机所获得的机械能,p表示,单位为Pa。风机的静压 : 风机的全压减去风机出口截面处的动压pd2(亦称风机的动压)称为风机的静压。用pst表示，)。除此之外，它还与流体的密度有关，流体密度越大，能够产生的压头就越高。 扩?叶轮导流器散 器叶轮 蜗舌 导流器 图2-23 导流器的型式蜗壳 轴流导流器;(b)径向导流器 图2-24 蜗壳、蜗舌、扩散器1,叶轮;2,导流器 轴流风机主要部件及功用 1. 叶轮:将原动机输入的机械能传给被输送的气体。核心部件。 2、集风器:气流获得加速，平稳、均匀、流动损失最小地将流体引入叶轮。 3、整流罩:获得良好平稳的进气条件。 4、导 叶:使气流旋向进入叶轮，轴向流出。 5、扩散筒:将后导叶出来的气体的部分动压转变为静压。 6、性能稳定装置:小于设计流量时，保持流动稳定。 7、调节装置:调节叶片安装角，改变风机性能。 轴流风机的工作原理 当叶轮旋转时，气体从进风口轴向进入叶轮，风受到叶片的推挤而使气体能量升高，然后流入导叶。导叶将偏转气流变为轴向流动，将气体导入扩压管，进一步将气体动能转化为压力能，最后引入工作管路。 轴流风机按调节方式的不同分为动叶可调轴流风机和静叶可调轴流风机。 动叶可调轴流风机是通过液压伺服系统及叶片调节机构来改变动叶片的工作角度，以满足系统流量和压力的变化需求。 静叶可调轴流风机-是指通过调整风机的导叶角度，实现流量和压力的调节。 6(送风机 送风机的工作条件比较好，动叶可调轴流式风机具有调节范围广，运行效率高，经济性好，检修工作量小等特点，可以满足机组在调峰和变负荷下运行。基于以上原因，乌苏电厂采用动叶可调轴流式风机。 风机配有液压油站，用于动叶片的调节，调节灵敏度高，滞后作用小，能够满足机组控制要求。在风机叶轮进口处装有失速探针，能够及时发出信号，从而保护风机不在喘振区运行。风机入口装有消音器，本体装有隔音包覆以降低风机噪音。 送风机风量和压头选择计算取锅炉燃用设计煤种和锅炉在最大连续蒸发量时所需要的二次空气量及空气预热器的漏风量之和。送风机在考虑了一定的温度裕量后，风量裕量取10%，压头裕量取10%。 1 设备名称:送风机 3.2 型式及型号: 3.2.1 型式:动叶可调轴流式 3.2.2 型号:ANN-2120/1000C 3.2.3 风机旋转方向:从电机端向风机看旋转方向为顺时针。 3.2.4 布置方式:卧式，垂直进风，水平出风 3.2.5 风机数量: 每台炉配置单台送风机，本期工程共两台锅炉”。 3.2.6 风机运行方式: 单台风机运行 3.2.7 调节方式:动叶调节 额定功率 kW 1250 豪顿华工程有限公司 风机型号 AN N - 4000 / 2000 B ; 710 转速以rpm 表示 轮毂形式 轮毂直径mm 叶轮直径mm N = 单级; T = 双级 AN = 轴流，加大的入口箱 AS = 轴流，标准的入口箱 7(一次风机 一次风机的风量包括锅炉在最大连续蒸发量时所需的一次风量、全部磨煤机的密封风量和制造厂保证的空气预热器的漏风量。本工程一次风机在考虑了一定的温度裕量及空气预热器的漏风后，风量裕量取40%，压头裕量取30%。 一次风系统的特点是风量小，风压高，当风量变化时要求风压改变较少。一次风机采用入口消音器及本体隔音包覆来降低噪音。 3.1 设备名称:一次风机 3.2 型式及型号: 3.2.1 型式:动叶可调轴流式 3.2.2 型号:AST-1960/1400 3.2.3 风机旋转方向:从电机向风机看顺时针旋转。 3.2.4 布置方式:卧式，垂直进风，水平出风 3.2.5 风机数量:每台炉配置单台一次风机，本期工程共两台锅炉 3.2.6风机运行方式:单台风机运行 额定功率 kW 2500 沈阳鼓风机集团股份有限公司 8(引风机 引风机风量和压头选择计算取锅炉燃用设计煤种和锅炉在最大连续蒸发量时的烟气量、空气预热器中漏入烟气侧的风量及系统漏风量之和考虑。本工程引风机在考虑了一定的温度裕量后，风量裕量取10%，压头裕量取30%。 引风机是输送含尘且温度较高的烟气，工作条件较差，从目前国内大型机组引风机的配套及生产情况来看，动、静叶调节的轴流风机及离心式风机均可选用，但从三种型式风机的设计及运行特点来，其各有利弊。静叶可调轴流式风机对含尘烟气的适应性较强，且运行稳定，比较适合引风机的运行特点。动叶可调轴流式风机负荷调节性能较好，风机效率较高，但价格较高，叶片对烟气的含尘量较为敏感，且动调头的检修比较麻烦。离心式风机运行可靠，价格便宜，但负荷调节性较差，在低负荷时风机效率较低，且体积庞大。鉴于以上情况，从将来设备的寿命及运行的可靠性和经济性考虑，电乌苏厂的引风机采用静叶可调轴流式风机。 9、空预器 作用 1.空气通过空气预热器后再送入炉膛，由于送入炉内的空气温度提高，可使炉膛温度得到相应的提高，可使燃料迅速着火，改善或 强化燃烧，保证低负荷下着火的稳定性。 2.由于给水温度提高，例如亚临界锅炉，给水温度可高达250,290?，若仅采用省煤器而不采用空气预热器，排烟温度仍然很高。 3.炉膛内辐射传热量与火焰平均温度的四次方成正比。送入炉膛热空气温度提高，使得火焰平均温度提高，从而增强了炉内的辐射传热。这样，在满足相同的蒸发吸热量的条件下，就可以减少水冷壁管受热面，节省金属消耗量。 4.热空气还可作为制粉系统干燥剂，满足制粉系统的干燥出力要求。 空预器分类 电站锅炉空预器主要分为管式空预器和回转式空预器两大类，即表面换热式和蓄热式两类，随着电站容量的增大以及技术的发展，回转式空预器逐步取代管式空预器成为电站锅炉空预器的首选。为适应大容量燃煤锅炉的需要，通常采用“冷一次风”系统，即采用三分仓空气预热器。该空气预热器的一、二次风在预热器中即已分开，一次风机布置在预热器的前面，风机中介质体积较小，且清洁，风机体积小，寿命长。乌苏电厂锅炉的空气预热器为三分仓。 三分仓容克式空气预热器是在二分仓的基础上，将空气通道一分为二。一、二次风中间由径向密封片、轴向密封片将它们隔开，成为分开的一次风和二次风通道，以适应系统需要，烟气通道不变。一次风的角度可任意变化，以适应不同燃料的需要。目前已有的标准化角度为35?和50?。 回转式空气预热器的特点 1. 结构紧凑、占地面积小、节省钢材和可简化锅炉尾部受热 面布置 2. 维护工作量小，可靠性强 3. 钢结构易于与锅炉钢架配合，由于有以上诸多优点因而被 大容量电站锅炉广泛采用 锅炉空气预热器结构 空气预热器结构:预热器由转子、蓄热元件、壳体、梁、扇形板及烟风道、密封系统、电驱动装置、轴承、自控系统及相关附件等组成。 预热器上还有吹灰、清洗、润滑、火灾消防装置。 回转式空气预热器的结构和工作原理 容克式空气预热器工作原理 空预器由外部壳体和中心转子组成，外部壳体起到外部密封和气体导流的作用，中心转子则是起热交换器的作用。在中心转子上下面的对应位置分别划分出烟气流通区、空气流通区和密封区，而外部壳体则在这些区域的一定范围内形成相应的仓体，即一次风仓、二次风仓和热风仓。容克式空气预热器从烟气中吸收热量，然后通过由特殊形状的金属板组成的连续转动的传热元件把热量传给冷空气。 数以千计的高效率传热元件紧密地放在扇形仓里，扇形仓在径向分隔着被称为转子的圆柱形外壳内，转子之外装有转子外壳，转子外壳的两端同连接烟风道相联。预热器装有径向密封和旁路密封，形成预热器的一半流通烟气，另一半流通空气。当转子慢速转动时，烟气和空气交替流过传热元件，传热元件从热烟气吸收热量，然后这部分传热元件受空气流的冲刷,释放出贮藏的热量，这样使空气温度大为提高 空预器的漏风原因及分类 空预器的转子是转动的，在转子与空预器上下壳体及圆周壳 体之间存在一定距离的间隙。由于冷风侧和热风侧各个仓室之间的流体压力、温度和流速的差异，造成了流体在不同仓室之间的相互泄漏，即空预器内部漏风。 空气预热器漏风主要可以分为以下两类: (1)携带漏风。携带漏风主要是因为空气预热器在转动过程中,一部分驻留在换热元件中的空气被携带到烟气中去,一部分驻留在换热元件中的烟气被携带到空气中去。这种情况造成的漏风量很小,但这种漏风是空气预热器的构造无法避免的。 (2)直接漏风。直接漏风主要是由于空气预热器结构本身为保证安全运行而使烟气与空气之间存在一定的间隙;同时,由于烟气和空气之间存在压差也会产生漏风。直接漏风主要包括径向漏风、轴向漏风、旁路漏风、中心筒漏风。径向漏风占直接漏风量的80%左右,主要是因为转子上、下端温度差异而发生蘑菇状变形,进而造成密封间隙的增大和漏风率的增加。 空气预热器漏风的危害: 1. 二次风侧的风外漏至大气，使得与烟气换热的风量减少，排烟温度上升，排烟损失增大，降低锅炉效率;如果要保持炉膛燃烧所需风量，就要增大送风机出力，使得厂用电增加，降低锅炉效率; 2 一次风侧外漏入大气与二次风漏入大气影响差不多，同时减少了磨煤机出力，要保持磨煤机出力就要增大一次风机出力，增加了厂用电; 3 外部空气漏入烟气侧会使引风机入口烟气量增大，为保持炉膛负压，引风机出力增大，增加了厂用电，降低了锅炉效率;如果是烟气侧热端漏风会使烟气量增大，换热效率降低，排烟温度升高; 4 风侧漏入烟气侧的影响和上面1、2、3点的综合，会同时使送风机，一次风机，吸风机出力增大; 5 烟气从热端漏入冷端，使得烟气与空气换热量减少，一二次风温度降低，降低了燃烧效率，同时使用排烟温度升高，降低锅炉效率; 6 一二次风从冷端漏入热端的影响与第5点一样 10(电气除尘器 每台锅炉设置二座双室四电场静电除尘器，按环保要求，除尘效率应不低于99.75%，故要求使用的除尘器效率不低于99.75%，除尘器阻力不大于250Pa，漏风率小于3%。除尘器出口烟气中含尘量175mg/Nm3。除尘器的烟气流量按燃用设计煤种在锅炉最大连续蒸发量工况下的空气预热器出口烟气量计算，其裕量宜为10%;烟气温度为设计温度加10?。 我厂采用布袋除尘器是一种干式高效除尘器，其工作原理是尘粒在绕过滤布纤维式因惯性力作用与纤维碰撞而被拦截，粒径为1微米或更小的尘粒则受气体分子冲击(布朗运动)不断改变着运动方向，有纤维间隙小于布朗运动的自由路径，尘粒便与纤维碰撞接触而被分离出来。 11(烟囱 每两台炉合用一座，采用钢筋混凝土外筒，内筒采用单套筒式砖内筒。烟囱钢内筒出口直径10米，高度为210米，烟囱内筒出口流速约为17.9m/s。 4.4.4风烟系统启动 1) 检查预热器支撑、导向轴承油位正常，检查支撑、导向轴承润滑 油冷却水投入正常。启动两台空气预热器。 2) 启动一台火检探头冷却风机，检查风压,6KPa，另一台投备用。 3) 启动一台等离子火检冷却风机，另一台投入备用。启动一台等离 子冷却水泵，另一台投入备用。 4) 启动引、送风机。 a) 确认第一台引风机启动条件满足，启动第一台引风机，调 节静叶开度维持炉膛负压在-50,-100Pa。 b) 确认第一台送风机启动条件满足，启动第一台送风机。 c) 调节送风机动叶角度，保持总风量在30,40,。 空气预热器的启动 1) 锅炉点火前，在启动引、送风机前，启动空气预热器。 2) 确认空气预热器启动条件满足。 3) 打开一次风侧出入口、二次风侧出入口及烟气侧出、入口挡板。 4) 启动空气预热器辅电机，确认转动方向、转速、电流正常。 5) 启动空气预热器主电机，确认转动方向、转速、电流正常，停止 辅电机运行。 6) 将辅助驱动电机联锁开关投入。 7) 检查支持轴承、导向轴承温度正常。 8) 运行一小时内应加强检查，发现异常及时采取进行处理。 9) 全面检查空气预热器转子和外壳无刮卡、碰擦。 二(风机的启动 8.3.3.1 送风机手动启动 1) 确认送风机的电气保护、热工保护等已投入。 2) 确认送风机的启动许可条件已满足。 3) 检查送风机液压油站运行正常。 4) 送风机送电完毕，检查关闭送风机动叶开度小于5%。 5) 送风机启动前检查引风机运行正常，炉膛压力在-50,-100Pa，引 风机静叶调节挡板投自动。 6) 启动送风机，确认各挡板动作正常，并送风机的启动电流和 启动时间。 7) 缓慢开启送风机动叶，检查炉膛负压自动跟踪良好。 8) 检查两台送风机电流、出口风压、风量在送风机动叶开度基本一 致的情况下应尽可能相同，否则应进行适当的偏置设置，以保证 两台风机出力基本相同。 a) 送风机并列操作时，注意严密监视锅炉风量正常，锅炉燃烧正 常。 b) 根据进风温度投入暖风器运行。