工业锅炉的运行与调节

19.2.1　工业锅炉的运行与调节

确保工业锅炉的安全经济运行，对发展国民经济、保障人民的生活需要有着很重要的关系。对工业锅炉运行的要求是：首先要保质保量地安全供汽，其次也要求锅炉设备在安全的条件下经济运转。

如果锅炉的设计、制造、安装、检修质量等都能得以保证，锅炉能否安全经济运行则完全取决于运行因素，例如，不按操作规程运行锅炉，平时技术管理工作较差等都会对锅炉的安全经济运行产生极不好的影响。

锅炉启动后，就进入了锅炉的正常运行阶段。锅炉的正常运行包括锅炉的负荷分配、汽温及汽压的调节、非设计工况运行、一些经常性的操作等。

1.负荷分配

有几台锅炉同时投入运行且各台锅炉的型式和性能又各不相同时，就存在经济分配负荷的问题。分配负荷有三种方法^［5］：

（1）按锅炉机组的蒸发量比例分配　这种分配方法最简单，但不能保证运行的经济性，尤其是各锅炉型式和性能相差悬殊时更为不经济，因此，这种方法只适用于各锅炉性能参数基本相同的情况。

（2）按机组总效率最高的原则分配　这种分配方法原则是使所有运行锅炉的热效率之和达到最大值，为了实现这一目的，通常让较经济的锅炉首先承担负荷，然后按需要依次投入较不经济的锅炉，也就是效率高的锅炉承担基本负荷，效率低的锅炉承担变动负荷。这种分配方法比前一种经济，但是，因为效率低的锅炉负荷经常变动，它很可能在很不经济的情况下运行，使得设备总的经济性降低。

（3）按燃料消耗量微增率相等的原则分配　锅炉机组负荷每增加1t/h时，每小时燃料消耗量的增加值称为燃料消耗量的微增率，每一台锅炉的微增率可由锅炉燃料消耗量的特性曲线Δb＝ΔB/ΔD求得，很明显，在某一负荷下的燃料消耗量微增率即为这个特性曲线在该处的斜率。几台锅炉并列运行时，每台锅炉各有其燃料消耗量特性曲线B_i＝f（D_i），可以证明，按各台锅炉燃料消耗量微增率相等的原则分配总负荷时，总的燃料消耗量B出现最小值（即按Δb₁＝Δb₂＝Δb₃…来分配负荷）。

按第三种方法分配负荷最经济，但是，多变的运行方式要求运行人员有较高的技术水平进行相当精确的调整，因此，在实用上也有一定限制。因而，最常用的还是第二种方法，当然，其经济性稍差一些。

2.汽温汽压调节

蒸汽质量的好坏，主要决定于汽压与汽温。汽压过低将影响生产，过高则会危害设备的安全运行。因此，汽压就成为运行人员必须认真监视的主要项目之一。汽压变化范围应根据锅炉制造厂提供的资料。一般来说，正常汽压是锅炉设计的工作压力；允许变动范围一般不大于工作压力的±0.05MPa；异常范围指汽压超出工作压力的±0.15MPa；事故及危险范围是指汽压超出工作压力±0.25MPa，汽压达到或超过这个范围时，将引起安全阀动作，甚至危及设备的安全^［9］。锅炉蒸汽压力和温度的调节须按有关标准进行。锅炉调节的任务是使锅炉的蒸发量符合它应承担的负荷要求，在此同时，汽温、汽压在允许的范围内波动。调节的手段一般均是调节燃烧，同时增减给水。具体的燃烧调节方法与燃烧设备的型式有关，可参见有关资料。

当负荷增高时，应首先加强引风，然后加大送风和燃料，负荷降低时先减送风和燃料，然后减少引风，这样做是比较安全的。在调节过程中，应注意炉内燃烧情况，燃烧正常时其火焰为具有光亮的白色，并均匀充满炉室，机组的出口烟气成分应该在规定的数值范围内，RO₂值的波动应在±0.5%以内。

还有另外一种调节，由于某种原因，锅炉汽温汽压突然变化，这时司炉人员同样必须及时调节，但是，在作上述操作前，首先应判明情况，然后再进行有针对性的操作，有时反应出来的情况（例如均为汽压下降）是相同的，但原因可能是多种多样的，这就要求司炉人员依靠多种仪表指示，经过分析和判断，查明真实原因，然后再进行有效的操作，这样才能确保锅炉的安全经济运行。

3.非设计工况运行

锅炉的非设计工况运行主要是指运行条件和设计工况不同时，锅炉各部分烟气和工质温度、效率、燃煤量和传热情况的变化规律。规律只讲述其稳定后的结果，其过程不再讲述。

①负荷变化。负荷变化发生时，燃煤量B按负荷D比例增减，即可认为，考虑到负荷变化时锅炉效率的变化，则经济负荷以下时，（此时D₁＞D₂，B₁＞B₂），反之，经济负荷以上时，。

负荷增加，炉室出口烟温增加，辐射吸热量增加比率小于负荷增加比率，因此，在高负荷下，纯辐射过热器出口蒸汽温度下降，水冷壁燃料蒸发率D/B（kg/kg）下降。同时，负荷增加，各处烟温都增加，因为温压和传热系数都增加，因此，对流传热的增加比负荷的增长来得快，纯对流过热器出口温度，省煤器出口水温等均增加。

负荷超过经济负荷时，锅炉效率下降。因此，鉴于以上影响，在高负荷时用小的过量空气系数是有利的。

②给水温度变化。给水温度降低时，燃煤量增加，否则蒸发量就要下降。此时，过热蒸汽温度上升，有减温器的锅炉，其调节量增加。

③过量空气系数变化。当送风量增加，而各处漏风量不变时，此时炉内传热下降，对流传热增加，相应之下，炉内传热下降多一些，因此要满足蒸发量的要求必须增加燃煤量，对流过热器出口蒸汽温度必然升高。如若送风量不变，各处漏风量增加，炉室漏风量增加时，其情况同上，各烟道漏风增加，燃煤量增加。

④燃料品质的变化。燃料品质变化时，其影响因素太多，变化太多则必须重新进行锅炉的设计计算来决定运行性能，关于这方面的影响已分别在本书前面几章中叙述了，此处不再重复。

4.运行中的重要操作

（1）水位

水位正常是保证锅炉安全、经济运行的重要条件。若水位过高会引起蒸汽品质不良，水位过低锅炉缺水，甚至造成严重的事故。所以，在运行操作中保持正常水位的意义是非常重要的。任何麻痹大意，操作维护失当或设备不够完善，都会造成严重的后果。假如给水泵由于故障停止上水、而锅炉照常运行，只要几十秒钟就可由正常的水位降到低限危险水位。由此可见，对保持锅炉正常水位，运行人员必须有足够的重视。

水位变化范围：锅炉水位的高低即表示汽包中蒸发面的高低。运行中的正常水位一般是在主锅筒中心线之下约30mm处。水位与负荷的变化有密切的关系。当负荷增高时，水位应保持比正常水位低一些；当负荷降低时，水位应保持比正常水位高一些。因为负荷增高时，由于汽压降低，汽化增强，水容积膨胀，使水位在开始瞬间上升，但如不及时增加给水，便会因蒸发量的提高而产生严重的缺水现象。另一方面，为了防止因汽化强度增大，汽流速度加快而引起的带水现象，必须保持水位比正常水位低一些，这样，水位与汽水分离器的距离可以大一些，这就减少了蒸汽中的水分，保证了蒸汽的品质。反之，在负荷降低时，由于汽压增高、汽化强度减弱，在开始时水位会下降，然后上升（在不减少给水的条件下）。这时应减少给水，并保持比正常水位略高的水位。在锅炉负荷骤然增加时，炉内水位会骤然上升，因此在低负荷时，应保持稍低的水位。满负荷时，应保持稍高的水位，以免负荷骤然下降时，水位下降过多。必须指出，水位应在允许范围内运行，在这个范围内不应频繁变化，运行人员必须经常监视水位，尽量保持稳定。

实际上水位计中的水位并不是锅筒中的水位真实位置，运行时要注意有“假水位”的出现，例如，当负荷加大时，首先加强燃烧，此时大量蒸汽涌入锅筒而使锅筒内容积增加，水位计显示高水位，以后由于给水量的加大，水位又下降，这种负荷增加时水位先上升然后下降的现象就是一种“假水位”，不能误认为开始水位升高就是给水量太大，如若误认为给水量太大而关小给水阀就会造成缺水事故。反之，负荷下降时水位先下降，不能误认为给水太小，否则就会造成满水事故，为了避免这种误操作，在运行时应该同时参考蒸汽量和给水量的仪表指示。

水位指示由水位计来实现，每台锅炉至少应独立装设水位计二个，这样，在一个损坏后不要停炉就可以进行检修，容量大一些的锅炉应装设低位水位计。正常情况下，汽包水位应有轻微波动。为了确保水位计的正确指示，规定每班吹洗水位计2～3次，吹洗时应注意其程序。在水质不好或发现水位计上的水位呆滞时，随时冲洗。

当今的工业锅炉都采用了给水自动调节装置，但仍需加强对自动调节装置的检查，以保证其灵敏可靠运行。

（2）吹灰

吹灰也是正常运行时的一个重要操作，运行人员应给予充分注意。吹灰工作应注意以下几点：蒸汽吹灰在吹灰前必须暖管，有些蒸汽吹灰器装有小汽笛，以判断吹灰蒸汽汽压是否正常，同时可以发现吹灰器有无堵塞现象，另外吹灰过程中的冷凝水亦可通过汽笛排出；吹灰时要加大炉室负压50～70Pa；吹灰的程序是先吹高温受热面，后吹低温受热面；每班至少吹灰二次，启动时不吹灰，停炉前一定要吹灰，燃烧不稳定时不吹灰，锅炉发生不正常现象时应停止吹灰。