基本信息
在未來相當長的一段時間內(nèi),燃煤工業(yè)鍋爐仍將是我國的主導產(chǎn)品,且以中大容量(單臺蒸發(fā)量≥10t/h)居多。但燃煤鍋爐會產(chǎn)生嚴重的環(huán)境污染,隨著能源供應結(jié)構(gòu)的變化和節(jié)能環(huán)保要求日益嚴格,天然氣開發(fā)應用將進入高速發(fā)展時期。小型燃煤工業(yè)鍋爐將退出中心城區(qū)。因此采用清潔燃料和潔凈燃燒技術(shù)的高效、節(jié)能、低污染工業(yè)鍋爐將是產(chǎn)品發(fā)展的趨勢。1我國工業(yè)鍋爐概況1.1國內(nèi)有鍋爐制造許可證企業(yè),截止2002年底,未包括持有YJ級證企業(yè)37家,單獨取得部件制造許可證的企業(yè)674家。全國工業(yè)鍋爐裝機容量2002年為57.6萬臺,總熱功率199.46萬MW。
2002年度A、B級鍋爐生產(chǎn)廠家,共完成工業(yè)鍋爐2.36萬臺,約9.06萬蒸噸。統(tǒng)計表明,產(chǎn)量名列前50家的工業(yè)鍋爐廠生產(chǎn)總和已超過了總需要量的50%。
行業(yè)特征
15年來,全國工業(yè)鍋爐年產(chǎn)量一直在7~10萬蒸噸間徘徊。1987年全國工業(yè)鍋爐產(chǎn)量就達85483蒸噸,而2001年還是85400蒸噸。然而行業(yè)規(guī)模卻由當初的551家企業(yè)增加到969家,將近擴大1倍,并且所增加的企業(yè)絕大多數(shù)是規(guī)模很小的C、D兩級企業(yè),這些企業(yè)在工業(yè)鍋爐行業(yè)中居然占到企業(yè)總數(shù)的3/4以上,不能不說是一種畸形發(fā)展。
我國鍋爐現(xiàn)有制造企業(yè)1000多家,廠點太多,產(chǎn)品雷同度大,大多沒有形成規(guī)模生產(chǎn)。2001年產(chǎn)量超過1000蒸噸的只有18家,它們當年共計生產(chǎn)鍋爐37613蒸噸,卻占當年全國工業(yè)鍋爐總產(chǎn)量的44%。而C、D級企業(yè)的鍋爐年產(chǎn)量平均不過50蒸噸,廠點總數(shù)則多達732家,可見工業(yè)鍋爐生產(chǎn)集中度不高。由于廠點太多,中小型爐供大于求。在千余家鍋爐企業(yè)中具有自行設計能力的僅百家左右,其余大多沒有基本的技術(shù)開發(fā)能力。許多中小企業(yè)步履維艱,有些企業(yè)存在諸多問題,從而轉(zhuǎn)產(chǎn)或倒閉。
10年來工業(yè)鍋爐產(chǎn)品由于受各種因素的影響出現(xiàn)了一些新的變化。工業(yè)鍋爐容量≤4t/h所占的比例由1991年的60%降至2001年的30%,幾乎減少1/2,而容量≥10t/h鍋爐所占的比例由25%增至54%,使得大容量鍋爐的企業(yè)出現(xiàn)供不應求的局面,且燃煤鍋爐所占比例開始降低,由1991年的90%降至2001年的81%,而油氣鍋爐所占比例由1991年的不足6%增至2001年的15%以上,電熱鍋爐開始得到應用。在燃燒方式方面,循環(huán)流化床鍋爐在鍋爐總?cè)萘恐兴嫉谋壤?991年的3%增至2001年的10%以上,鏈條爐排鍋爐略有增加。工業(yè)鍋爐的爐型方面,水火管鍋爐在容量上所占的比例由1991年的45%降至2001年的21%,而內(nèi)燃式鍋爐所占比例則由不足4%增至10%以上。
面臨機遇
巨大的競爭壓力
加入WTO后,我國鍋爐行業(yè)面臨巨大的競爭壓力。入關(guān)后隨著制造許可保護的減弱,在我國申請制造許可的國外企業(yè)正以每年15%的驚人速度遞增,到2002年上半年止,獲得國內(nèi)制造許可的國外鍋爐壓力容器制造企業(yè)數(shù)量已達626家。近幾年,外國公司在中國也已建立了14家合資或獨資企業(yè),大多生產(chǎn)油氣鍋爐。入關(guān)后低稅率關(guān)稅使國外鍋爐大批涌入我國市場,2000年為1646臺,2001年為2491臺,2002年為3246臺。因此,我國工業(yè)鍋爐行業(yè)和企業(yè)正面臨關(guān)稅大幅度下調(diào)和國外取得中國制造許可企業(yè)逐年增加的壓力。
節(jié)能環(huán)保要求日益嚴格
我國工業(yè)鍋爐每年耗用原煤約占年總產(chǎn)量的1/3,排放CO2
企業(yè)間競爭激烈
制造鍋爐的原材料價格上漲,企業(yè)間競爭激烈。2002年2月后全國鋼材市場制造鍋爐原材料價格上揚,與鍋爐配套的輔機也相繼提價,所有這些給鍋爐廠增加了成本壓力。另一方面由于工業(yè)鍋爐行業(yè)廠點過多,產(chǎn)品雷同度大,企業(yè)間的競爭特別是價格戰(zhàn)愈演愈烈,招投標過程中的互相拆臺、明爭暗斗,一些企業(yè)甚至不惜成本拼市場,出現(xiàn)了增產(chǎn)不增收的現(xiàn)象,這無疑耗掉了工業(yè)鍋爐企業(yè)的利潤,削弱了一些企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的后勁,有少數(shù)企業(yè)甚至因此而斷送了前程。2.4能源消費結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化,天然氣開發(fā)應用高速發(fā)展將給工業(yè)鍋爐發(fā)展帶來機遇。我國常規(guī)天然氣可采資源量為10~14.7萬億m3左右,西氣東輸工程將于2004年全線投入使用,屆時工程沿線8省市將受益。川渝盆地天然氣將進湘鄂,東海天然氣將落戶寧波,長慶油田天然氣將供應華北。與此同時,我國積極利用國際天然氣資源,將逐步建立中亞—俄羅斯—中國—韓國長線管道,開辟中東—亞澳—中國東南沿海的海上石油天然氣輸送管道。福建省液化天然氣(LNG)建設項目,其氣源由印度尼西亞湯固氣田引進,天然氣開采后,經(jīng)過低溫液化由海上船運至福建莆田秀嶼LNG接收站。分別向福州、莆田、泉州、廈門、漳州五個城市燃氣用戶和莆田、廈門、晉江新建的燃氣電廠供氣,計劃2007年可供氣。所有這些預示著我國天然氣開發(fā)應用已進入高速發(fā)展時期,工業(yè)鍋爐行業(yè)應抓住這一機遇,開發(fā)相應的天然氣利用設備并提供相應的系統(tǒng)服務。
發(fā)展趨勢
未來工業(yè)鍋爐產(chǎn)品市場發(fā)展除了受我國國民經(jīng)濟的發(fā)展速度和投資規(guī)模等因素影響外,越來越受到能源政策和節(jié)能、環(huán)保要求的制約。隨著高性能產(chǎn)品的普及和產(chǎn)品質(zhì)量的提高,在2000~2010年每年將有約5萬蒸噸的工業(yè)鍋爐需要更新,2010年后,每年將有約7萬蒸噸的工業(yè)鍋爐需要更新,再加上新增裝機,從需求上講,到2010年每年工業(yè)鍋爐需求量約為10~12萬蒸噸。
今后大中城市的小容量燃煤鍋爐的比重將會顯著下降,循環(huán)流化床鍋爐等采用清潔燃燒技術(shù)的鍋爐將得到較快的發(fā)展,燃氣鍋爐將會有長足的進步,燃用生活垃圾和生物質(zhì)的鍋爐市場潛力較大,蓄熱式電熱鍋爐系統(tǒng)隨著電力工業(yè)改革和發(fā)展其市場將進一步拓寬。因此采用清潔燃料和潔凈燃燒技術(shù)的高效、節(jié)能、低污染工業(yè)鍋爐將是工業(yè)鍋爐產(chǎn)品發(fā)展的趨勢,并向高端和高附加值的產(chǎn)品市場發(fā)展。
層燃鍋爐
我國層燃鏈條爐排鍋爐居多,該型鍋爐主要在節(jié)能、環(huán)保性能方面需要進一步提高。在對原煤進行洗選篩分并同時改進燃燒設備的基礎上將有更大的發(fā)展空間。對于目前仍采用的手燒加煤、間歇燃燒方式的小型固定爐排鍋爐,必將淘汰,取而代之以新開發(fā)的新型鍋爐。
循環(huán)流化床鍋爐
循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有強化傳熱、燃燒效率高、燃料適應性廣和排放污染物少等特點,在≥10t/h燃煤工業(yè)鍋爐中應積極發(fā)展應用,該型鍋爐是種很有發(fā)展前途的清潔燃燒技術(shù)。
燃油、燃氣鍋爐
燃油或燃氣工業(yè)鍋爐,不僅可以提高鍋爐熱效率,而且可以顯著減少污染物排放。但其受制于初期投資和日常運行成本。加之國家在推廣節(jié)油替代政策,預計燃油鍋爐的發(fā)展會受到抑制,但隨著國家環(huán)保力度的加大,加之西氣東輸和利用國際天然氣資源等工程的實施,大多數(shù)城市開始推廣應用清潔能源,大量的燃氣鍋爐將替代原有的燃煤鍋爐,燃氣鍋爐的市場前景相當廣闊。預計今后燃氣鍋爐將占年產(chǎn)工業(yè)鍋爐總?cè)萘康?5%~20%。
垃圾焚燒鍋爐
當前我國城市生活垃圾成分有了明顯的變化,紙質(zhì)、塑料、木質(zhì)、纖維等可燃物和其它有機物大大增加,其質(zhì)量已基本具備焚燒的條件,城市垃圾焚燒發(fā)電已成為可能,為發(fā)展垃圾焚燒鍋爐創(chuàng)造了條件。采取垃圾焚燒使垃圾體積減小90%,重量減小70%以上,用回收熱量產(chǎn)生蒸汽,效率約達85%,轉(zhuǎn)變成電能大約為30%。所以垃圾焚燒技術(shù)在我國將成為有極具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d產(chǎn)業(yè)。借鑒國外先進技術(shù),迅速研制國產(chǎn)垃圾焚燒鍋爐,其市場前景非常廣闊。
水煤漿鍋爐
水煤漿是一種由35%左右的水、65%左右的煤以及1%~2%的添加劑混合制備而成的新型煤基流體潔凈環(huán)保燃料。水煤漿既保留了煤的燃燒特性,又具備了類似重油的液態(tài)燃燒特性。水煤漿外觀象油,流動性好,儲存穩(wěn)定、運輸方便,燃燒效率高,污染排放低。國內(nèi)燃用水煤漿實踐證明:約1.8~2.1噸水煤漿可替代1噸燃油,可節(jié)約成本約600元。因此水煤漿在量大面廣的工業(yè)鍋爐中替代油氣燃料有很好的前景。另外冷凝式鍋爐,半煤氣流動燃燒鍋爐等工業(yè)鍋爐在我國都有一定的發(fā)展空間,也應予以關(guān)注。
我國的鍋爐產(chǎn)業(yè),它既不是“朝陽產(chǎn)業(yè)”,也不是“夕陽產(chǎn)業(yè)”,而是與人類共存的永恒產(chǎn)業(yè),且在我國還是一個不斷發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。但目前我國工業(yè)鍋爐行業(yè)和企業(yè)也面臨著各種挑戰(zhàn)和機遇。工業(yè)鍋爐制造企業(yè)做為市場競爭的主體,應該對自身所處的外部環(huán)境和自己擁有的內(nèi)部條件有清醒的認識,明確自己的市場定位,并從戰(zhàn)略的高度加以管理,做到有所為和有所不為。必須堅持市場導向戰(zhàn)略,緊緊依靠科技進步,依靠科技創(chuàng)新,在國家能源和環(huán)保政策的引導下,調(diào)整企業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),抓住機遇,制造出適銷對路并具有自己特色的高端產(chǎn)品以促進企業(yè)的發(fā)展并保持強勁的可持續(xù)發(fā)展的企業(yè)后勁,這樣才能在激烈的市場競爭中占有一席之地。
安全閥
目前我國工業(yè)鍋爐房中常用的鍋爐安全閥有:杠桿式、彈簧式、靜重式、脈沖式和復合式多種。
一、杠桿式鍋爐安全閥
杠桿式安全閥又分為單杠桿式和雙杠桿式兩種。由于它們是通過杠桿和重錘的重力矩作用到閥芯上,用來平衡蒸汽(水)壓力又稱為重錘式安全閥。
杠桿式(重錘式)安全閥主要由閥芯、閥座、杠桿、重錘、限位裝置等組成。它是用重錘的重量,通過杠桿把閥芯壓在閥座上,移動重錘的位置來改變重力矩的大小,以調(diào)整安全閥的開啟壓力。當鍋爐壓力超過重錘作用在閥芯上部的壓力時,閥芯被頂起離開閥座,蒸汽排出。到鍋爐壓力低于重錘作用在閥芯上部的壓力時,閥芯降落,鍋爐停止排汽。
這種安全閥結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便,工作性能可靠,所以在鍋爐上應用相當普遍。一般單杠桿式安全閥適用于低壓鍋爐、雙杠桿式安全閥適用于中、高壓鍋爐。
二、彈簧式鍋爐安全閥
彈簧式安全閥主要由閥芯、閥座、閥桿、彈簧、調(diào)整螺釘?shù)冉M成。這種安全閥主要利用彈簧彈力,把閥芯壓在閥座上。當鍋爐壓力超過彈簧作用在閥芯上部的壓力時,閥芯與閥桿被頂起,蒸汽排出;當鍋爐壓力低于彈簧作用在閥芯上部的壓力時,閥芯降落壓在閥座上,鍋爐停止排汽。閥芯與閥座接觸面為錐面,閥芯四周邊緣有少許伸出。當蒸汽頂開閥芯后,閥芯的邊緣也受汽壓作用,使整個作用面積突然增加,安全閥頓時開啟;當降力降低后,由于蒸汽作用力突然減小,使閥芯一次閉合,防止閥芯反復跳動。
彈簧式安全閥的主要參數(shù)是開啟壓力和排汽能力,而排汽能力取決于閥座的口徑和閥芯的提升高度。由于提升高度的不同,又可分為微啟式、中啟式和全啟式安全閥三種。
彈簧式安全閥結(jié)構(gòu)緊湊,體積小、輕便;嚴密性好,且調(diào)整方便,經(jīng)得起振動,很少有泄漏的現(xiàn)象。因此,靈敏可靠。它適用范圍最廣,是最常用的一種。
三、靜重式鍋爐安全閥
它是由閥芯、閥座,環(huán)形鐵片,閥罩、防飛螺絲等組成的。
這種安全閥主要是利用環(huán)形鐵片重量,使閥芯壓在閥座上,當鍋爐壓力超過鐵片作用在閥芯上部的壓力時,閥芯被頂起,蒸汽排出:鍋爐壓力下降到低于鐵片作用在閥芯上部的壓力時,閥芯降落,停止排汽。
靜重式安全閥結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,但體積龐大笨重.調(diào)整困難,靈敏度也低,僅適用于低壓小型鍋爐。目前我國工業(yè)鍋爐上很少使用。
四、脈沖式鍋爐安全閥
它主要由脈沖彈簧安全閥、沖量導管主安全閥等組成。
脈沖式安全閥的工作原理是:當汽包或過熱器的壓力超過規(guī)定值時,蒸汽通過沖量導管、閥門,進入脈沖彈簧安全閥,將閥芯頂開,經(jīng)脈沖彈簧安全閥,蒸汽又進入主安全閥活塞上部,使活塞向下移動、打開主安全閥,使蒸汽排出泄壓。當壓力恢復到正常壓力時,脈沖彈簧安全閥關(guān)閉,使主安全閥活塞上部蒸汽中斷,主安全閥閥芯在蒸汽和彈簧的作用下關(guān)閉。
這種安全閥裝置有電器控制系統(tǒng)作為電氣保護。當鍋爐超壓時,接,氣式壓力表接點閉合,接通脈沖彈簧安全閥的電磁鐵,使之工作,將閥門打開;當回座壓力過低或閥門發(fā)生故障時,也可操作電器控制開關(guān),接通電磁鐵線圈,關(guān)閉電磁鐵,使閥門關(guān)閉。
這種安全閥在運行中的沖量接入導管上的閥門,要保持全開狀態(tài),因而要加鉛封。這種安全閥適用于高壓鍋爐上。
五、復合式鍋爐安全閥
復合式安全閥由兩個相同的或不相同的安全閥組成一體,同時接在一個閥座上、以減少開孔數(shù)量。
節(jié)能改造
(1)加裝燃油鍋爐節(jié)能器
經(jīng)燃油節(jié)能器處理之碳氫化合物,分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,細小分子增多,分子間距離增大,燃料的粘度下降,結(jié)果使燃料油在燃燒前之霧化、細化程度大為提高,噴到燃燒室內(nèi)在低氧條件下得到充分燃燒,因而燃燒設備之鼓風量可以減少15%至20%,避免煙道中帶走之熱量,煙道溫度下降5℃至10℃。燃燒設備之燃油經(jīng)節(jié)能器處理后,由于燃燒效率提高,故可節(jié)油4.87%至6.10%,并且明顯看到火焰明亮耀眼,黑煙消失,爐膛清晰透明。徹底清除燃燒油咀之結(jié)焦現(xiàn)象,并防止再結(jié)焦。解除因燃料得不到充分燃燒而爐膛壁積殘渣現(xiàn)象,達到環(huán)保節(jié)能效果。大大減少燃燒設備排放的廢氣對空氣之污染,廢氣中一氧化碳(CO)、氧化氮(NOx)、碳氫化合物(HC)等有害成分大為下降,排出有害廢氣降低50%以上。同時,廢氣中的含塵量可降低30%—40%。安裝位置:裝在油泵和燃燒室或噴咀之間,環(huán)境溫度不宜超過360℃。
(2)安裝冷凝型節(jié)能器
燃氣鍋爐排煙中含有高達18%的水蒸氣,其蘊含大量的潛熱未被利用,排煙溫度高,顯熱損失大。天然氣燃燒后仍排放氮氧化物、少量二氧化硫等污染物。減少燃料消耗是降低成本的最佳途徑,冷凝型燃氣鍋爐節(jié)能器可直接安裝在現(xiàn)有鍋爐煙道中,回收高溫煙氣中的能量,減少燃料消耗,經(jīng)濟效益十分明顯,同時水蒸氣的凝結(jié)吸收煙氣中的氮氧化物,二氧化硫等污染物,降低污染物排放,具有重要的環(huán)境保護意義。
(3)余熱回收鍋爐技術(shù)
傳統(tǒng)鍋爐中,排煙溫度一般在160~250℃,煙氣中的水蒸汽仍處于過熱狀態(tài),不可能凝結(jié)成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。眾所周知,鍋爐熱效率是以燃料低位發(fā)熱值計算所得,未考慮燃料高位發(fā)熱值中汽化潛熱的熱損失。因此傳統(tǒng)鍋爐熱效率一般只能達到87%~91%。而冷凝式余熱回收鍋爐,它把排煙溫度降低到50~70℃,充分回收了煙氣中的顯熱和水蒸汽的凝結(jié)潛熱,提升了熱效率;冷凝水還可以回收利用。
(4)鍋爐尾部余熱回收
余熱是在一定經(jīng)濟技術(shù)條件下,在能源利用設備中沒有被利用的能源,也就是多余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學反應余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。根據(jù)調(diào)查,各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%~67%,可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%。
超導熱管是熱管余熱回收裝置的主要熱傳導元件,與普通的熱交換器有著本質(zhì)的不同。熱管余熱回收裝置的換熱效率可達98%以上,這是任何一種普通熱交換器無法達到的。熱管余熱回收裝置體積小,只是普通熱交換器的1/3。其工作原理如圖所示:左邊為煙氣通道,右邊為清潔空氣(水或其它介質(zhì))通道,中間有隔板分開互不干擾。高溫煙氣由左邊通道排放,排放時高溫煙氣沖刷熱管,當煙氣溫度>30℃時,熱管被激活便自動將熱量傳導至右邊,這時熱管左邊吸熱,高溫煙氣流經(jīng)熱管后溫度下降,熱量被熱管吸收并傳導至右邊。常溫清潔空氣(水或其它介質(zhì))在鼓風機作用下,沿右邊通道反方向流動沖刷熱管,這時熱管右邊放熱,將清潔空氣(水或其它介質(zhì))加熱,空氣流經(jīng)熱管后溫度升高。由若干根熱管組成的余熱回收裝置,安裝在鍋爐煙口,將煙氣中熱量吸收并高速傳導至另一端,使排煙溫度降至接近露點而減少熱量排放損失。加熱后的清潔空氣可烘干物料或補充到鍋爐內(nèi)循環(huán)使用。提高鍋爐和工業(yè)窯爐的熱效率,降低燃料消耗,達到節(jié)能的目的。
在工業(yè)燃油、燃氣、燃煤鍋爐設計制造時,為了防止鍋爐尾部受熱面腐蝕和堵灰,標準狀態(tài)排煙溫度一般不低于180℃,最高可達250℃,高溫煙氣排放不但造成大量熱能浪費,同時也污染環(huán)境。
熱管余熱回收器可將煙氣熱量回收,回收的熱量根據(jù)需要加熱水用作鍋爐補水和生活用水,或加熱空氣用作鍋爐助燃風或干燥物料。節(jié)省燃料費用,降低生產(chǎn)成本,減少廢氣排放,節(jié)能環(huán)保一舉兩得。改造投資3-10個月回收,經(jīng)濟效益顯著。
(5)采用防垢、除垢技術(shù)
通過采用鍋爐除垢劑和電子防垢器,優(yōu)化水汽循環(huán)系統(tǒng),合理控制鍋爐的排污率,從而減少水垢,提高鍋爐熱效率。
(6)采用燃料添加劑技術(shù)
在燃料中加入添加劑達到優(yōu)化燃料,達到降低煙垢,提高熱效率的目的;
(7)采用新燃料
采用新型環(huán)保燃料油,達到降低燃油成本的目的。
(8)采用富氧燃燒技術(shù)
空氣中氧氣含量≤21%。工業(yè)鍋爐的燃燒也是在這樣空氣下進行的工作。實踐表明:當鍋爐燃燒的氣體氧氣量達到25%以上時,節(jié)能高達20%;鍋爐啟動升溫時間縮短1/2-2/3。而富氧是應用物理方法將空氣中的氧氣進行收集,使收集后氣體中的富氧含量為25%-30%。富氧助燃是一種最新節(jié)能環(huán)保技術(shù)。近十幾年來,隨著環(huán)保要求的不斷提高以及節(jié)約能源的需要,富氧燃燒作為一種新興的燃燒技術(shù)在世界各國蓬勃發(fā)展,現(xiàn)在西方一些發(fā)達國家要求全部新增工業(yè)爐窯、工業(yè)鍋爐不得用普通空氣助燃,都得用富氧空氣助燃。
?。?)旋流燃燒鍋爐技術(shù)
眾所周知,傳統(tǒng)鍋爐存在著兩大弊端,一是燃燒時有煙霧煙塵冒出,成為重要的污染源;二是煤渣燃燒不充分,能源浪費極為嚴重。采用純無煙再節(jié)能旋流燃燒鍋爐新技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)鍋爐相比較,有著絕對的優(yōu)勢。它比手燒式鍋爐節(jié)煤30%~35%,比鏈條式自動化鍋爐節(jié)煤25%。由于純無煙再節(jié)能技術(shù)使用了PID變頻和ABM節(jié)電系統(tǒng),比傳統(tǒng)鍋爐節(jié)電40%,揮發(fā)份可實現(xiàn)90%以上的燃燒和利用,而傳統(tǒng)鍋爐的揮發(fā)份的燃盡率只有78%左右,有22%的煙塵排向大氣層,純無煙再節(jié)能旋流燃燒技術(shù)使灰渣燃盡率達到了97%,而傳統(tǒng)鍋爐煤渣的燃盡率只有80%左右,正是由于這些原因,純無煙再節(jié)能燃燒技術(shù)可使爐溫從原來的1200℃提高到1500℃左右,提高了燃燒效率,節(jié)省了燃料,滿足了客戶的需求。
(10)空氣源機組替換技術(shù)
將現(xiàn)有的燃油(氣)熱水鍋爐替換成空氣源熱泵熱水機組;可節(jié)約能源消耗30%到50%
(11)燃煤鍋爐改裝
工業(yè)鍋爐運行方式分析鍋爐產(chǎn)業(yè)網(wǎng)消息:本文通過對一臺20噸鍋爐運行‘>鍋爐運行情況的分析,指出工業(yè)鍋爐合理的運行方式,以求達到安全、經(jīng)濟的目標。筆者在實踐中看到,有許多工業(yè)鍋爐是在偏離設計工況的條件下工作,有的長期低壓運行,也有的長期超負荷運行,這對鍋爐本身的使用壽命以至運行的經(jīng)濟性都產(chǎn)生了不良后果。
問題
供分析用的是一臺DZD20-25/400型鍋爐,該鍋爐生產(chǎn)的蒸汽送至廠蒸汽站的分配聯(lián)箱,再分送至各用汽單位,分配聯(lián)箱安全閥定壓0.08Mpa起跳,生產(chǎn)用汽最大壓力0.4Mpa,廠內(nèi)設有一臺1000kw汽輪發(fā)電機組,在不發(fā)電的情況下,為保證生產(chǎn)用汽,鍋爐只能低壓運行,運行壓力1Mpa左右,過熱蒸汽溫度340℃,由于低壓運行,帶來了一系列問題。
一、由于壓力降低從而使汽水混合物的飽和溫度降低,導致燃料消耗量的減少,最終使爐膛溫度降低,爐膛溫度降低對燃料的燃燼不利,可導致機械未完全燃燒損失q4的增加,在壓力降低的情況下如試圖提高蒸發(fā)量,則必須多進煤,增加送引風量使風煤協(xié)調(diào),因爐膛溫度水平低,易導致煤的不完全燃燒,使煙囪冒黑煙,污染環(huán)境。鍋爐的效率也會降低。如該鍋爐因具有半室燃的特性,故低壓運行時尚能燃燒良好,但遇有負荷增大的情況,就必須多進煤,這時就易冒黑煙,為了克服這個缺點,進行了操作技術(shù)上的改進,首先是將主汽門適當關(guān)小,以求提高壓力,從而提高爐膛溫度,同時注意風量的調(diào)配,使引風不過大,增加煙氣在爐內(nèi)的停留時間,注意使用二次風,加強攪拌和混合,控制輸煤電壓即控制給煤量控制煤層厚度,采取了這些措施,基本上消除了黑煙,鍋爐燃燒良好,但對于一般層燃鏈條爐,因其著火條件不及DZD爐,低壓運行時在燃燒方面碰到的問題較多,有時不是單純改進操作方法就能解決,而必須結(jié)合煤種在鍋爐的結(jié)構(gòu)方面作一定改進,才可能達到正常運行。
二、低壓運行導致蒸汽嚴重帶水。鍋爐在設計參數(shù)下工作蒸汽速度有一個合理的范圍,經(jīng)汽水分離裝置后可以獲得較干燥的蒸汽品質(zhì),反之,在保持鍋爐銘牌出力下低壓運行,蒸汽速度顯著增大,蒸汽帶水也增大,這將對過熱器的工作帶來影響,一方面蒸汽流速的增加將改善過熱器的冷卻條件,對過熱器的工作有利,另一方面由于飽和蒸汽壓力降低,蒸汽密度降低,傳熱性能下降,對降低過熱器壁溫不利,但總的來講,由于煙氣溫度的降低,對過熱器的工作是有利的,蒸汽中水分的增加會在過熱器蛇形管底部結(jié)垢,埋下事故隱患,導致超溫破壞。
三、低壓運行工況,爐膛中煙氣溫度低,若灰粒中多硬性物質(zhì),灰粒粗大而有棱角,使灰粒變硬,則灰粒的磨損也大,由于燃料為高硫煤煙氣露點高,煙氣溫度低,易引起尾部受熱面腐蝕,大修檢查發(fā)現(xiàn),鍋爐的省煤器腐蝕較為嚴重,每次檢修均要更換數(shù)根管子,而空氣預熱器在運行4年以后,已全部更換了一次。
四、低壓運行造成大馬拉小車,浪費能源。低壓運行時送引風機擋板均要關(guān)小,造成節(jié)流損失,消耗能源。給水泵也存在負荷不足的現(xiàn)象,這樣就增加了損失,由于輔機損失增大,從而使鍋爐機組凈效率下降。
低壓運行對鍋爐的工作和經(jīng)濟性有不良影響,同樣,超負荷運行對鍋爐的工作也是不利的。
鍋爐在設計中允許有一定的超負荷能力,短時過負荷運行是允許的,但實踐中有些鍋爐因為熱負荷較大,而鍋爐容量又較小,于是盲目地使鍋爐處于長期超負荷運行狀態(tài),這對設備本身是極為不利的,將嚴重地影響到設備的使用年限。
在超負荷工況,為了多發(fā)汽,必須多耗燃料,使煙氣流速增加,而使煙氣側(cè)對流放熱系數(shù)增大,同時由于煙氣溫度增加,使傳熱溫差增加,因而使對流過熱器吸熱量增加的值超過負荷增加值使出口汽溫增高,這對過熱器的工作是很不利的。由于整個爐膛溫度水平的提高使各受熱面的工作條件惡化,長期超溫運行,會引起金屬材料的損壞。在超負荷情況下,飛灰濃度大,煙氣流速高引起強烈磨損。
金屬磨損量T∝GW2τ/2gg/㎡
式中G—飛灰質(zhì)量流量g/㎡·s
w—飛灰速度m/s
τ—時間h
g—重力加速度9.81m/s2
長期超負荷運行使受熱面很快損壞,大大縮短設備的使用壽命。
由以上的分析可知,鍋爐無論是低壓運行或是超負荷運行,都不是正確的運行方式,最經(jīng)濟安全的運行方式還是在額定參數(shù),經(jīng)濟負荷范圍內(nèi)運行,可以達到最佳效果。
在工作鍋爐的運行實踐中,另外一個影響比較大的問題是負荷頻繁變化,給運行工作帶來一些問題,例如某廠生產(chǎn)不正常,加上調(diào)度原因,就存在開關(guān)車頻繁,負荷不穩(wěn)的問題,在自發(fā)電的情況下,因為以汽定電,結(jié)果汽負荷高時可以多發(fā)電,汽負荷低時就只能少發(fā)電,不能維持發(fā)電量的均衡,在用汽負荷多變的情況下,常形成汽壓交變從而對汽包增加熱沖擊和熱疲勞作用,易致疲勞破壞,對爐墻耐火砌體也易導致開裂,致使漏風增加,鍋爐熱效率下降。以上這些問題都是由于用汽負荷波動大所致,如果消除了負荷波動,就從根本上解決了這個問題,如果有條件在鍋爐房內(nèi)裝設蒸汽蓄熱器可以均衡用汽負荷的波動,從而解決上述問題。
事故預防
一、常見事故
1.運行人員勞動紀律松弛,有章不循,擅離崗位。具體表現(xiàn)在運行人員不按時上班,或者上班時看小說,干私活,打撲克,洗衣服,甚至擅離崗位睡覺、酗酒,造成嚴重的鍋爐事故。
2.運行人員技術(shù)不熟練,誤操作甚至不懂鍋爐安全操作技術(shù)。
3.鍋爐結(jié)構(gòu)不合理,焊接質(zhì)量低劣,安全附件不全不靈。
4.鍋爐未進行給水處理或給水處理不良。
二、預防措施
1、鍋內(nèi)缺水
當鍋內(nèi)水位低于最低許可水位時,稱為鍋內(nèi)缺水。它又分輕微缺水和嚴重缺水。
輕微缺水:當鍋爐水位從玻璃管(板)水位計內(nèi)消失后,采用沖洗水位計和“叫水”的方法,水位能重新出現(xiàn)的,稱為輕微缺水。
嚴重缺水:當采用沖洗水位計和“叫水”后,鍋內(nèi)水位仍然不能在玻璃管(板)水位計內(nèi)出現(xiàn)的,稱為嚴重卻水。
鍋內(nèi)嚴重缺水時,會造成爐管爆破事故。在爐管或鍋筒燒紅的情況下,如處理錯誤,進行大量上水的話,則水接觸燒紅的爐管或鍋筒時,便產(chǎn)生大量蒸汽。由于汽壓突然猛增,就會造成鍋爐爆炸事故。特別時壓力高、水容積又較大的鍋殼式鍋爐,爆炸時的威力也就更大。因此,鍋內(nèi)嚴重缺水時,嚴禁向鍋內(nèi)上水,應采取緊急停爐措施。
造成鍋內(nèi)缺水的原因很多。據(jù)國家勞動部門的統(tǒng)計資料分析,其中主要由運行人員勞動紀律松弛與誤操作所致的約占70%左右。例如長期忘記上水;排污后忘記關(guān)閉排污閥或關(guān)閉不嚴;水位計不按時沖洗,使水位計旋塞堵死,形成假水位等等。其余30%是由于設備缺陷或其它故障造成的。如給水設備突然發(fā)生故障,或者水源突然中斷,停止了給水等。因此,要杜絕鍋內(nèi)缺水事故,關(guān)鍵是加強對鍋爐運行人員遵守勞動紀律的教育,只要運行人員具有高度的責任感,又熟練地掌握了操作技術(shù),即使發(fā)生設備故障,也完全能及時排除鍋內(nèi)缺水事故。
2、鍋爐超壓
鍋爐超壓就是鍋爐運行時的工作壓力超過了最高許可工作壓力。
造成鍋爐超壓,發(fā)生鍋爐爆炸事故,多屬盲目的提高鍋爐的工作壓力或司爐擅離崗位,鍋爐處于無人管理的結(jié)果。因此,不能盲目的提高鍋爐工作壓力。如需要提高鍋爐的工作壓力,必須經(jīng)過有關(guān)部門嚴格的技術(shù)鑒定。另外,從鍋爐超壓爆炸的事例中可以看出,培訓司爐人員和加強崗位責任制的重要性。
有時壓力表、安全閥同時失靈,也有可能造成鍋爐超壓。
3、鍋內(nèi)滿水
國內(nèi)滿水就是鍋內(nèi)的水位超過了最高許可水位線,嚴重時蒸汽管道內(nèi)發(fā)出水沖擊聲。
鍋內(nèi)滿水一般是由于運行人員疏忽大意,上水過量。發(fā)生了鍋內(nèi)滿水時,應立即打開排污閥,放出過量的水,使水位維持正常即可排除鍋內(nèi)滿水。
4、汽水共騰
汽水共騰的特點是水位計內(nèi)水面發(fā)生劇烈上下波動,鍋水起泡沫,蒸汽中大量帶水,嚴重使管道內(nèi)發(fā)生水沖擊。
發(fā)生汽水共騰的主要原因是鍋水含鹽量太高。因此,防止汽水共騰的主要措施是控制鍋水含鹽量在臨界含鹽量之內(nèi)。加強給水處理以及加大連續(xù)排污量,也是防止汽水共騰有效措施。
5、爐管爆破爐
管爆破時有顯著的爆破聲、噴汽聲,這時水位迅速下降,汽壓明顯降低,一般無法維持汽壓、水位,必須緊急停爐。
一般工業(yè)鍋爐發(fā)生爐管爆破的主要原因是給水處理不良或根本沒有進行給水處理,引起結(jié)垢或腐蝕而造成的。鍋內(nèi)結(jié)垢是因為給水硬度長期超過規(guī)定標準,在爐管內(nèi)壁沉積成水垢,甚至將爐管堵死。腐蝕是由于給水中含氧量或酸價超過允許規(guī)定而造成。據(jù)調(diào)查,不少單位由于對給水處理工作不重視,造成爐管爆破或爐管堵死、鍋爐報廢的事故相當嚴重,已足以引以為戒。因此,只有加強水處理方面的管理工作,才能從根本上杜絕爐管爆破事故,而且還可以做到節(jié)約大量的燃料、鋼材、人力、財力。
其次,由于鍋爐嚴重缺水使爐管過熱,也會造成爐管爆破事故,而爐管爆破事故又很快造成缺水。因此,爆管、缺水又常常互為因果。所以,鍋爐在運行中嚴密監(jiān)視水位,對于防止鍋爐缺水,爆管事故十分重要。
6、爐膛爆炸
當爐膛內(nèi)可燃物質(zhì)與空氣混合的濃度達到爆炸極限范圍時,遇到明火就會發(fā)生爐管爆炸或爆燃。爐膛爆燃時,火焰從鍋爐的點火孔、看火孔等處向外噴出,極易傷人。爐膛爆炸時會造成爐膛倒塌,鍋爐損壞,并嚴重威脅人身安全。
各種可燃物質(zhì)與空氣混合時,都存在著一定的爆炸濃度極限范圍,過低或過高的濃度下都不易發(fā)生爆炸。下表列出在室溫和大氣壓力下部分可燃物質(zhì)與空氣混合時的爆炸濃度極限范圍。
燃用燃料油(重油)、天然氣、干氣、煤氣和煤粉的鍋爐,在實際運行中很難使燃料完全避免出現(xiàn)爆炸濃度極限的范圍,尤其在點火時,由于操作不當極易因此而發(fā)生爐膛爆燃或爐膛爆炸事故。
以燃料油(重油)、天然氣、干氣、煤氣和煤粉為燃料的鍋爐,在運行中為了預防爐膛爆炸或爆燃,必須先引風5分鐘以上才能點火;點火應給用火把而不允許用爐膛余熱點火;運行中爐內(nèi)可燃物質(zhì)的溫度不宜太高,鼓風、引風量配合要平衡。
7、二次燃燒
鍋爐尾部沉積的可燃物質(zhì),重新著火燃燒的現(xiàn)象稱為二次燃燒。鍋爐發(fā)生二次燃燒時,會把省煤器、引風機燒壞,嚴重時也可能把鍋爐尾部全部燒毀。
鍋爐尾部沉積的可燃物質(zhì),如炭黑、油怠、煤粉等,主要是由于不完全的燃燒而帶入鍋爐尾部的。尤其在點火與停爐時,最容易造成燃燒不完全,使鍋爐尾部沉積大量可燃物質(zhì)。這些沉積物降低了尾部受熱面的傳熱效果,使排煙溫度升高。當排煙溫度上升到一定值,又有足夠的氧氣助燃時,便會發(fā)生二次燃燒、
有的二次燃燒是在停爐幾分鐘或幾小時以后發(fā)生的,這與可燃物質(zhì)的著火點和散熱條件有關(guān)。運行著的鍋爐尾部煙氣流速較快,可燃物質(zhì)所產(chǎn)生的熱量很快被煙氣帶走,只能緩慢的氧化,不能達到著火燃燒。而停爐后,煙道中的煙氣停止了流動,可燃物質(zhì)氧化產(chǎn)生的熱量不易散失,溫度就會升高。如果爐門或煙道擋板關(guān)閉不嚴,漏入新鮮空氣助燃,就造成了停爐后的二次燃燒。
為了防止鍋爐尾部發(fā)生二次燃燒,其根本措施是杜絕可燃物質(zhì)在鍋爐尾部沉積。為此,在點火時,如果點不著火,必須立即停止向爐膛內(nèi)供給燃料(如煤、油、氣等),嚴防將可燃物質(zhì)帶入鍋爐尾部。在運行中,應加強吹灰,配風適當,使燃燒完全,不冒黑煙。停爐后,要監(jiān)視省煤器的溫度,若突然升高數(shù)十度,即已引起自燃,要立即采取滅火措施。
為了及時消除二次燃燒,可使用二氧化碳滅火器滅火,也可以在鍋爐尾部受熱面處裝設蒸汽滅火管。蒸汽滅火管應該布局均勻,對煙氣的阻力要小,不影響吹灰,嚴密不漏,其排氣量要足以窒息二次燃燒。
8、鍋爐熄火
鍋爐熄火又叫鍋爐滅火。它是指鍋爐在正常運行中的突然熄火。突然熄火是燃油鍋爐在運行中的常見故障。
九、爐墻損壞爐墻損壞的現(xiàn)象是:除渣機內(nèi)有跌落磚塊;爐墻支架、外殼或拱磚的吊裝件溫度突然升高,甚至燒紅;爐墻轉(zhuǎn)交處,以及爐墻與鋼架、過墻套筒等接觸處的石棉填料大量跌落,以致冷風侵入爐膛過多,爐溫降低,鍋爐負荷減少;外爐墻嚴重凸出裂開,有倒塌的危險。
爐墻損壞的原因:在設計方面,爐拱及爐墻結(jié)構(gòu)不合理,阻礙鍋爐受壓元件的正常膨脹;水冷壁管布置的少;燃燒器位置不正確,使部分爐墻及爐拱溫度過高。在運行方面,燃燒火焰調(diào)整不當,火焰中心偏移;長期正壓燃燒,爐膛溫度過高,飛灰熔點低,爐膛結(jié)焦嚴重;生火、停爐及增、減負荷過急,使爐墻、爐拱驟冷驟熱;除焦渣時碰壞爐墻;爐膛內(nèi)可燃氣體發(fā)生爆炸沖擊所致。在安裝檢修方面,磚邊破碎,磚縫太大;灰漿配制比例不當,養(yǎng)護不好,磚粘結(jié)不牢;沒有留足夠的伸縮縫;烘爐時間太短,爐墻尚未完全干燥,即升壓運行。
鍋爐在運行中,若發(fā)現(xiàn)爐墻有裂縫等損壞現(xiàn)象時,應進行嚴密性檢查,并減小負荷,加大引風,保持爐膛負壓。當外爐墻輕微裂縫時,一般可用石棉繩填塞,并在外面涂上耐火水泥漿或水泥石灰漿。如果跌落少量耐火磚,或外爐墻有輕微凸出時,應加強運行中的檢查,暫時維持運行,待鍋爐停爐后檢修。如果爐墻損壞面積較大,而且使爐墻及爐架外表面溫度升高,有倒塌危險時,應緊急停爐。
處理方法
1、運行方面造成爐內(nèi)正壓
在燃燒過程中,如果排出爐膛的煙氣量等于燃燒產(chǎn)生的煙氣量,則爐膛內(nèi)正好處于物質(zhì)平衡,爐內(nèi)壓力就相對保持不變。若排煙量小于燃料產(chǎn)生的煙氣量,勢必引起爐內(nèi)正壓。當熱負荷增大時,應首先增大引風機的風量,即開大調(diào)風門,然后再增加燃煤量和鼓風量;反之當負荷減少時,應先減少燃煤量和鼓風量,然后再減少引風量。
2、設備的檢修維護保養(yǎng)不當,或設備損壞造成爐內(nèi)正壓燃燒
1)空氣預熱器管子堵塞和磨損是引起鍋爐正壓燃燒的主要原因。一旦有管子堵塞,煙氣流通面積變小,阻力增大,當管子堵塞數(shù)超過管子總數(shù)的5%時,正壓燃燒就不可避免了。空氣預熱器管子磨損漏風后,則使鼓風和引風直接形成短路,一側(cè)是正壓、一側(cè)是負壓,會分流許多無效的引風量。比較空氣預熱器進出端的煙氣壓力變化(查記錄)可預知是否堵塞和磨穿。所以停爐檢修時,一定要疏通所有堵塞的管子;如個別管子中段漏風,可將管子兩端封嚴,封閉的管子數(shù)量也不能超過管子總數(shù)的5%,如超過1組的1/3,應整組換新;管端磨損最為嚴重(煙氣入口處),加裝管端保護套能防止管端磨損,檢修也較為方便。
2)省煤器積灰也能引起鍋爐的正壓燃燒,積灰使煙氣的流通面積變小,阻力增大。省煤器一般都配備吹掃和清灰設施,定期吹掃和清灰是防止省煤器積灰的有效措施,一星期不應少于1次。
3)對于改用濕式除塵(如麻石除塵器、除塵脫硫一體化設備等)后出現(xiàn)的正壓燃燒,應先考慮煙氣是否帶水。方法是比較引風機電流在相同的調(diào)節(jié)閥開度時是否明顯偏高;引風機振動是否加大;葉輪是否粘灰;葉輪粘灰后破壞了動平衡,引起引風機振動、電機電流增加,導致氣流紊動,引風量降低。此種情況一般都在設備的保修期內(nèi),應及時找設備生產(chǎn)廠家,解決氣水分離不徹底的問題。其次,還應查閱相關(guān)資料或進行實測,驗證產(chǎn)生的局部阻力是否高于改用前很多。
4)對于采用老式的旋風除塵器,如果煙質(zhì)惡化,壓力損失增加并發(fā)生正壓燃燒情況,很可能是旋風除塵器外筒下部堆積煙塵,引起內(nèi)部氣流紊亂而將煙塵卷入上升氣流中。當除塵器內(nèi)外筒被煙塵磨穿、鎖氣裝置不嚴密時,雖壓力損失減少,但煙氣發(fā)生短路,不但除塵效率下降,也可造成鍋爐的正壓燃燒。
設備在維護保養(yǎng)和檢修時不但要認真清灰,還要檢查各密封處如法蘭、排灰裝置、鎖氣裝置等是否密封漏氣。對磨損嚴重的要及時安排修理和更換。
5)煙質(zhì)低劣,爐膛溫度起不來,使爐膛出口煙氣溫度也低,致使煙氣密度增加,引風機的設計排煙溫度為180~200℃,壓力為1個標準大氣壓,當排煙溫度低于設計值時,煙氣密度增大,風機則處于超設計負荷下工作;同時,為滿足外界負荷,只有加大給煤量,這樣也就增大了煙氣排量。如風機設計選型時的富裕量小,建立爐膛負壓就比較困難。由于煤質(zhì)引起的正壓燃燒,加裝分層燃燒給煤裝置可提高爐膛對煤的適應性。
爐前煤的水分也應控制,大量的水蒸汽使爐膛產(chǎn)生的煙氣量增加。煤的水分一般不易超過8%~12%,如遇下雨、下雪應上干煤柵的煤。
6)煙囪底部集塵過多,爐子后部的各檢查孔、清灰孔未及時密閉也可引起阻力增加,引風短路,起爐前應仔細檢查。還應注意,力求避免幾臺正壓燃燒的鍋爐或正壓和負壓燃燒的鍋爐同時運行,惡化正壓燃燒。
7)如遇不明原因爐膛突然產(chǎn)生正壓,應先檢查水冷壁、省煤器受熱面是否破損,防止事態(tài)擴大。
3設計選型和安裝方面造成爐內(nèi)正壓燃燒
3、負壓下燃燒原因
1)選擇風機時未考慮風機本身的全壓偏差ΔH的影響,當ΔH為正偏差時則引風機風量增大、為負偏差時,則風量減少。
2)管網(wǎng)的實際阻力與計算值相差過大,導致風機風量減少許多。由一般管網(wǎng)特性方程式H=KQ2可知,實際K值小于計算值K時,流量增大,實際K值大于計算值K時,流量減少。引風機選型時以經(jīng)驗代替計算,忽視了鍋爐生產(chǎn)廠家的爐膛結(jié)構(gòu)差異,環(huán)境位置受限制時空氣預熱器出口至煙囪入口的風道的長度、彎頭的數(shù)量、除塵脫硫的方式、風道的截面積等的差異。如果這些差異使實際K值增大許多,引風機的風量就減少很多,不但吃掉了引風機的選型時風量、風壓的儲備系數(shù),而且造成了風量的不足。
3)鍋爐作為特種設備,有些安裝單位對必檢項目、受壓零部件認真負責,對輔助系統(tǒng)漫不經(jīng)心。如彎頭不按標準制作,或轉(zhuǎn)變半徑過小或應加導流片不加;風道內(nèi)壁凹凸不平;法蘭安裝不平行;該填石棉繩密封而不填等等,都容易造成漏風或阻力增大(沿程阻力和局部阻力)。
4)由于受客觀條件的限制實際煙道阻力損失往往設計值要大,同時鍋爐房內(nèi)多臺鍋爐共用1個煙道、煙囪排煙,對每一臺引風機來說,相當于將氣體送入1個正壓空間,無疑也增大了煙道系統(tǒng)的阻力。隨著使用時間的延長,設備的老化,風機的磨損,風道的漏風等都勢必造成風道阻力加大,設計時適當加大引風機的風量風壓儲備對今后的使用調(diào)節(jié)較為有利。
仿真培訓
隨著工業(yè)鍋爐的大型化,其控制系也越來越復雜。同時對工業(yè)鍋爐操作人員的要求也越來越高。操作人員除需要熟悉操作規(guī)程外,還需要快速處理運行當中出現(xiàn)的各種故障。
工業(yè)鍋爐仿真培訓系統(tǒng)能實時實現(xiàn)從鍋爐點火、升溫、加負荷直至額定負荷的全工況仿真,包括冷態(tài)起動、熱態(tài)起動、正常停爐、熱態(tài)停爐(壓火)、緊急停爐等過程。整個過程中鍋爐各部位的壓力、溫度、流量、液位等熱力參數(shù)及其變化趨勢與真實鍋爐過程一致。
1.動態(tài)參數(shù)監(jiān)視
“仿真教學軟件”提供了多種以圖形方式動態(tài)顯示數(shù)據(jù)的方法,包括數(shù)據(jù)表格、動態(tài)曲線、流程圖、直方圖等,顯示鍋爐各部位的熱力參數(shù),如壓力、溫度、流量、水位等。
通過流程圖上顯示的鍋爐的主要系統(tǒng)圖,便于學員熟悉鍋爐的各種系統(tǒng)和流程。此外在系統(tǒng)圖上還可以顯示各個部件的熱力參數(shù),使學員一目了然的了解鍋爐在運行中各處的壓力、溫度、流量等參數(shù)。
運行人員通過計算機顯示屏上DCS操作系統(tǒng),可以與現(xiàn)場相似的方式觀察鍋爐的各主要參數(shù)和設備狀態(tài)。
動態(tài)曲線可以用來顯示鍋爐主要熱力參數(shù)隨時間的變化,例如主汽溫度、汽包水位、爐膛負壓隨時間的變化曲線,以便于運行人員了解自己的操作效果,并可以進行趨勢分析。
2.控制鍋爐運行
運行人員可以通過DCS的控制,實現(xiàn)對鍋爐運行狀況的控制。也可以通過流程圖上的各種閥門、擋板,對它們進行仿真操作(開、關(guān)、開大、開?。?,以實現(xiàn)同一目的。
2.2工況選擇和保存功能
系統(tǒng)事先存儲了各種典型工況的數(shù)據(jù),如冷態(tài)啟動工況、熱態(tài)啟動工況、額定負荷工況等,根據(jù)不同的目的,指導員可以選擇某個工況開始培訓。在運行過程中可以把當時運行的工況保存下來,供以后啟動時調(diào)用。
2.3凍結(jié)與解凍功能
在運行過程中,根據(jù)培訓的需要可對運行中的工況進行凍結(jié),也即暫時停止模型的運行。這便于觀察當前運行工況,并進行詳細的分析。在系統(tǒng)處于凍結(jié)狀態(tài)時,可根據(jù)需要進行各種操作,操作完成后可通過解凍命令,繼續(xù)模型的運行。
2.4加快、減慢仿真過程
對于本來變化緩慢的過程,例如升溫過程,本來需要4個小時,采用實時仿真就得花4個小時。若采用快速仿真方式,以實際1秒鐘的時間來仿真10秒鐘的過程,即加速10倍,則4小時的過程可以縮短為24分鐘,這就是所謂的超實時仿真。而對于本來變化迅速的過程,例如爆管后的過程,幾秒種內(nèi)鍋爐的參數(shù)大幅度的波動,學員來不及細看就過去了。為了讓學員能仔細觀察全過程,可以采用減慢仿真速度的辦法,即用實際1秒鐘時間,仿真0.1秒鐘的過程,即減慢10倍。這樣幾秒鐘的過程,延伸到幾十秒鐘,就容易觀察得多了,這就是欠實時仿真。超、欠實時仿真的時間比例是可以根據(jù)需要由指導員進行設置。
2.5回退功能
在系統(tǒng)處于凍結(jié)狀態(tài)時,根據(jù)需要可退回前面某個時間的狀態(tài),重新開始解凍運行。
2.6追憶功能
在系統(tǒng)運行過程中,系統(tǒng)會自動按照一定的時間間隔保存過去一段時間的歷史工況。在系統(tǒng)處于凍結(jié)狀態(tài)時,可以選擇以前的某個時間,將學員的操作和參數(shù)變化重新演示一遍,有利于分析學員原來的操作狀況。
2.7故障設置功能
“仿真教學軟件”最大的優(yōu)點,是可以設置各種故障。利用這個功能,“仿真教學軟件”可以對學員進行訓練,這在實際運行中幾乎是不可能做到的。
鍋爐是壓力容器,一旦發(fā)生事故,往往會造成嚴重后果,甚至爐毀人亡。而有些事故,運行人員可能很少遇到,平時難以有練手的機會,一旦事故發(fā)生,往往難以迅速應付。事故處理的培訓,確實是“養(yǎng)兵千日,用兵一時”。有了事故處理的培訓,才可能在真正出現(xiàn)事故時能夠從容應對,迅速處理,而不至于手忙腳亂,處置不當,延誤了處理的時機,甚至使故障擴大化。
學員在事故處理培訓中,事故由指導員設置,這是學員事先不知道的。學員應當根據(jù)各種參數(shù)的顯示,即現(xiàn)象,判斷鍋爐運行是否正常,分析是否有事故發(fā)生,判斷是什么樣的事故,并作出正確的處理。某種異?,F(xiàn)象的發(fā)生,可能有不同的原因,至于究竟是什么原因,需要學員根據(jù)參數(shù)顯示的綜合情況進行判斷。作為本仿真培訓系統(tǒng)的輔助部分,可以添加有關(guān)事故現(xiàn)象和原因的列表,供學員參考。
根據(jù)不同的鍋爐類型,“仿真教學軟件”設置了不同類型的故障,如鍋爐滿水、鍋爐缺水、鍋爐熄火,水泵跳閘等數(shù)十種故障。
內(nèi)容來自百科網(wǎng)