锅炉负压控制（精选三篇）
锅炉负压控制 篇1
1 煤气锅炉负压控制的现状
该燃气锅炉主设备为上海锅炉厂有限公司生产的高压、全烧煤气、单炉膛∏型锅炉,采用前后墙对冲燃烧方,平衡通风,露天布置,全钢、悬吊结构。锅炉燃料采用混合煤气,不需建专门的煤气燃料调节和处理设备。因燃料含尘量少,烟气符合直接排放要求,故不设除尘器。每台锅炉配2台送风机和2台引风机。炉膛负压自动控制是通过调节引风机变频器转速,保持炉膛负压在-100～0 Pa的微负压状态,保证锅炉安全燃烧。当2台引风机同时运行时,应并列或者固定其中的1台对另1台进行调节。
已投产的煤气锅炉为经典的负压控制,送风量通过氧量校正调整。炉膛负压自动调节效果并不理想,经常出现-200～200 Pa大范围的波动,不利于锅炉设备的安全稳定运行。
2 高炉煤气总管压力变化特性
通常情况下,要求锅炉全部烧完钢厂送来的高炉煤气,炉膛负压的波动可能与此有关,高炉煤气总管压力与炉膛负压变化的对比曲线如图1所示。由图1可看出,炉膛负压的波峰值、波谷值与高炉煤气总管压力的波峰值、波谷值一一对应,且变化的波形完全一致。
3 基本方案控制优化
不考虑送风量前馈,炉膛负压的基本控制方案是含有比例积分微分控制器(PID)的简单闭环,如图2所示,预先置入1个基本的比例积分作用系数,调节效果如图3所示。由图3可以看出,当甲引风机变频调节的比例、积分作用较强(比例系数Kp=0.05,积分时间ti=20 s)时,炉膛负压呈现振荡的趋势,最高值170 Pa,最低值-173 Pa,且不收敛。乙引风机输出为0,甲引风机参与负压调节,由于比例、积分作用较强,负压出现过调现象,炉膛负压控制与乙引风机的输出呈现相同的振荡趋势。
针对这种现象,适当调弱比例、积分作用,增大偏差调节死区。调节效果如图4所示。乙引风机输出为0,仍然由甲引风机参与负压调节。适当调弱比例、积分作用(Kp=0.01,ti=100 s),增大偏差调节死区(deadband=20 Pa),执行器动作变得迟缓,炉膛负压波动幅度变小,但遇到大的炉膛负压(负压波峰值为362 Pa,波谷值为-291 Pa)波动时,不能有效控制负压超调量,且过渡时间为3 min,较长。
可见,经参数调整后,负压振幅虽然变小,但动态性能(超调量、过渡时间)仍不能满足要求,抑制由于高炉煤气压力波动引起的扰动能力差。
4 基于高炉煤气压力前馈的控制方案优化
鉴于此,特增加高炉煤气总管压力前馈信号至负压调节PID输出,如图5所示。优化后的炉膛负压控制效果如图6所示,高炉煤气总管压力发生剧烈波动,由峰值10.57 k Pa迅速降到4.85 kPa,执行器输出迅速动作,甲引风机变频输出迅速由56 Hz降到36 Hz,炉膛负压保持平稳状态,控制在-80～5.9Pa的安全区间,过渡时间为1 min。相关参数为:比例系数Kp=0.01,积分时间ti=20 s,前馈增益Kf=3.5,偏差调节死区deadband=5 Pa。
5 参数整定的注意事项
在炉膛负压控制参数的整定过程中,前馈作用能迅速根据扰动源的变化做出反应,特别是对于高炉煤气压力变化较大的情形,对瞬间负压大的波动有削峰作用,但高炉煤气总管压力对于炉膛负压的影响并不是简单的线性关系,前馈作用不宜太强,还要依靠后期的比例积分发挥作用来消除偏差,过渡到稳定状态。
6 结束语
针对燃气锅炉工艺的特点,在原有基本控制方式的基础上,提出了基于煤气总管压力前馈控制信号的燃气锅炉炉膛负压控制方案。长时间运行显示,该方案能提高炉膛负压控制品质,调节及时,超调不大,上下波动小,运行稳定。
参考文献
浅谈锅炉防腐控制 篇2
[关键词]锅炉；腐蚀；缓蚀剂
[中图分类号]TK223
[文献标识码]A
[文章编号]1672—5158（2013）05—0137—01
1锅炉腐蚀特征与现状
1.1锅炉腐蚀的原因
腐蚀一词是指材料在周围环境介质的化学或电化学作用下发生的破坏。从腐蚀的观点来看，锅炉仅仅是一层钢支承着的磁性氧化铁薄膜。锅炉腐蚀控制主要取决于这层薄的、均匀的、附着牢固的保护膜的生成和维持。水中溶解过多的氧及氢离子、氢氧根离子均能部分或全部破坏已生成的保护膜使金属发生严重腐蚀。
1.2锅炉腐蚀的危害性
腐蚀会严重影响锅炉运行的安全性和使用寿命，其主要危害为：
第一、产生腐蚀后，锅炉的省煤器、水冷壁、对流管束、锅筒等金属构件遭到破坏而变薄，或局部点状腐蚀而凹陷甚至穿孔。严重的腐蚀会使金属内部结构破坏而强度显著降低发生爆管。这都会缩短锅炉的使用年限，或需停炉停产进行修复。
第二、若锅筒发生苛性脆化，会引起锅炉爆炸。
第三、金属腐蚀产物转入水中，使水中杂质增多，又加剧受热面上的结垢过程。含有高价铁的水垢，容易引起垢下金属铁的腐蚀，而铁的腐蚀又容易重新结成水垢。这种恶性循环会迅速导致爆管事故。
1.3锅炉防腐技术现状
统计数据显示，2011年全国在用锅炉总台数64.58万台。因此，控制锅炉腐蚀提高设备安全性的任务格外艰巨。通过对锅炉腐蚀的研究，特别是氧气对腐蚀影响的研究，为人们提供了一系列解决锅炉腐蚀的方式方法。通常可以分为除氧器法，除氧剂法和缓蚀剂法。
2除氧器法和除氧剂法防腐技术
2.1除氧器是一类能够从水中除去氧气的设备，种类繁多，大致可分为以气体融解定律为基础的热力除氧器、真空除氧器、解析除氧器，类似于离子交换的氧化还原除氧器，利用氧和铁发生腐蚀反应的钢屑除氧器等。
2.2除氧剂是一类能够从水中除去溶解氧的物质。作为有代表性的腐蚀控制方法之一，除氧剂广泛用于锅炉水处理、油田水处理、污水处理以及许多化工过程的工艺用水处理中，以防止水中溶解氧对金属的腐蚀。
最常用的除氧剂是亚硫酸盐。亚硫酸钠不但可作为运行锅炉除氧剂，而且还可作为停用锅炉保护剂。
工业上广泛使用的另一种化学除氧剂是水合联氨。水合联氨能与溶解氧反应生成氮气和水，除氧效果优于亚硫酸钠，广泛用于高压锅炉给水除氧，作为机械除氧的辅助措施。
3缓蚀剂法防腐技术
3.1缓蚀剂的定义
缓蚀剂是用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀的添加剂，又称腐蚀抑制剂或阻蚀剂。目前缓蚀剂尚无统一的定义，美国实验与材料协会《关于腐蚀和腐蚀术语的标准定义》（ASTM-G15：76）对缓蚀剂的定义为：“缓蚀剂是一种当它以适当的浓度和形式存在于环境（介质）时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物。”
3.2缓蚀剂的特点：
第一、基本上不改变腐蚀环境，就可获得良好的防腐蚀效果。
第二、可基本不增加设备投资，操作简便，见效快。
第三、对于腐蚀环境的变化，可以通过相应改变缓蚀剂的种类或浓度来保证防腐蚀效果。
第四、同一配方的缓蚀组分有时可以同时防止多种金属在不同腐蚀环境中的腐蚀破坏。
第五、缓蚀剂可以作为一种化学品单独使用也可以作为添加剂使用。
3.3缓蚀剂在锅炉贮运过程中的应用
在锅炉贮运过程中，经常会受到大气中水分、氧气和腐蚀.性气体的作用而遭受大气腐蚀。金属结构、机械、工具、仪器等都会遭受大气腐蚀。缓蚀剂法是最重要的防止金属大气腐蚀的方法。防止铁基合金的腐蚀又称防锈，铁基合金的缓蚀剂又称防锈剂。根据保护对象的不同，缓蚀剂既可直接使用，又可以其他材料为载体，制成防锈纸、防锈油、防锈脂、防锈漆等使用。
3.4缓蚀剂在锅炉运行期间的应用
3.4.1氧腐蚀缓蚀剂
高压锅炉一般使用联氨类物质。联氨的优点在于热分解产物和除氧反应产物都是挥发性的，既不会增加水中固态物含量，也不会在蒸汽冷凝时造成腐蚀。联氨在水中和氧的反应非常缓慢，—部分联氨和氧共存，可以采用加入催化剂的方法加速联氨和氧的反应。
重铬酸盐和亚硝酸钠也曾被采用来防止运行锅炉的氧腐蚀。它们的作用是使金属表面钝化，能在不除氧的情况下防止锅炉的腐蚀。但是，由于它们在高温下能引起金属严重局部腐蚀以及加量不足时可能引起孔蚀而没有继续采用。 3.4.2碱腐蚀缓蚀剂 碱腐蚀曾是锅炉的一大危害，特别是胀接和铆接锅炉，破坏事例很多。随着水处理方法和锅炉设计的改进，由碱引起的应力腐蚀破裂事故已大大减少。但由于碱在垢下、水线等处浓缩所引起的腐蚀仍然存在。一种获得广泛应用的防止碱腐蚀的方法是调和磷酸盐法。该法是根据磷酸三钠的水解反应：Na3PO4+H2O～Na2HPO4+NaOH调整锅水的化学成分，消除游离氢氧化钠而防止碱腐蚀。
3.4.3蒸汽凝结水系统缓蚀剂
常见的蒸汽凝结水系统中钢和铜的腐蚀是由二氧化碳和氧引起的，可用环己胺、吗琳等挥发n生缓蚀剂。将环己胺或吗琳投入锅炉给水中，它们就会和蒸汽一道挥发，溶解于凝结水中。当凝结水中含有缓蚀剂1～2mg/L时，钢和铜的腐蚀会大大减轻。在大多数情况下，两种缓蚀剂的浓度保持较低不会加速铜的腐蚀，其中尤以吗琳为好。两种胺都是钢的阳极性缓蚀剂，能够中和二氧化碳、提高凝结水的pH值，因而习惯上称它们为“中和胺”。
更有效的凝结水系统缓蚀剂是一些分子量大的直链烷基胺，最常用的是十八烷胺。将其加入蒸汽管线中，使之在凝结水中的含量为hng/L，即可有效地保护钢和铜免遭腐蚀。这类胺是吸附型缓蚀剂，能够在金属表面形成疏水性的吸附膜，将金属与腐蚀介质隔开。因此.这类胺习惯上称为“膜胺”。
3.5缓蚀剂在锅炉停用备用期间的应用
普遍认为，锅炉设备在停用和备用期间的腐蚀甚至比运行时的腐蚀更严重。传统的停用备用保护方法是干法和湿法。前者是从系统中除去水，后者是从系统中除去氧。但是，由于实施过程比较复杂难以达到技术条件，实行了保护而仍然发生腐蚀的事例很多。中国近年来用TH901法对停用备用锅炉进行防腐。TH901是一种专用缓蚀剂，只要按一定工艺将其放人设备，它就能挥发到整个金属表面使干净金属和垢下金属都得到有效保护。
3.6缓蚀剂在锅炉清洗过程中的应用
锅炉使用前和在运行一段时间之后往往需要清洗，缓蚀剂是保证化学清洗安全的关键。中性清洗剂由具有湿润、分散、乳化和增溶作用的表面活性剂、缓蚀剂及水等组成。碱性清洗剂由氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠、磷酸三钠等碱性化合物及表面活性剂、缓蚀剂和水等组成。酸性清洗药剂由盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、氯氟酸、氨基磺酸、草酸、柠檬酸、羟基乙酸等无机酸或有机酸及缓蚀剂和水等组成。鳌合清洗剂由EDTA等鳌合剂、缓蚀剂和水组成，溶液多为中性或碱性。有机溶剂包括全氯乙烯、三氯乙烯、二甲苯、汽油、煤油、柴油、松节油、丙酮、二氯甲烷、二氯乙烷等等，向其中加人缓蚀剂即可制成清洗剂。
结束语
锅炉炉膛负压测量装置的改造 篇3
中国石油乌鲁木齐石化分公司热电厂一期工程装机容量为2×25MW燃煤机组, 两台220t/h亚临界参数、切圆燃烧、自然循环汽包锅炉。锅炉炉膛负压取样管采用DFD-1型防堵风压取样装置, 但被测介质中含高浓度的煤粉或煤灰颗粒, 会造成取样脉冲管堵塞影响风压的正确测量, 不但不能指导现场的锅炉燃烧调整, 而且造成仪表故障率高, 还严重影响炉膛压力高、低保护正确动作的可靠性和炉膛压力自动的投入率, 对锅炉安全造成严重威胁。
1 改造必要性
(1) 锅炉炉膛负压取样管堵灰严重, 两台锅炉平均每周需吹管1次。每次吹扫必须退出炉膛压力高、低保护2h。锅炉炉膛压力高、低保护属于锅炉主保护, 防止电力生产重大事故的二十五项重点要求12.3.7条规定:锅炉炉膛压力、全炉膛灭火、汽包水位、汽轮机超速、轴向位移、振动、低油压等重要保护装置在机组运行中严禁退出, 在退出保护期间无法有效保证锅炉安全运行。因此, 测点堵塞保护拒动将给锅炉带来灾难性后果, 损失甚至是无法估量。
(2) 锅炉炉膛负压取样管堵灰后, 每次吹扫必须退出炉膛负压自动调节系统2h, 增加了运行人员的劳动强度, 降低了锅炉设备的可靠性。
(3) 锅炉炉膛负压取样管堵塞造成测量仪表故障率偏高, 降低了设备的使用寿命, 增加了检修维护成本。
(4) 热控人员退出锅炉炉膛压力高、低保护对取样管进行吹扫, 不但危险性大, 而且无法彻底消除锅炉炉膛负压取样管频繁堵灰的缺陷。
2 改造方案
利用锅炉检修机会, 将型号为DFD-1的炉膛压力防堵风压取样装置更换成型号为BFC的补偿式风压、风量防堵吹扫装置, 通过连续对取压管道吹扫的方式, 彻底解决取压管道堵灰的问题。补偿式防堵吹扫装置的测量原理:利用在测点内连续通风 (吹扫) 的方法 (吹扫的压力大于被测压力) , 确保管路畅通免于堵塞;并利用流体力学的动压补偿方法, 消除反吹扫空气压力产生的差压, 以保证变送器、压力开关的真实测量值。具体改造过程:
(1) BFC补偿式风压、风量防堵吹扫装置主要由两部分组成:恒气流控制箱和压力吹扫取样探头。需要给恒气流控制箱提供一路仪用压缩空气, 做为取压管道的连续吹扫气源, 气源压力≥0.4MPa。
(2) 锅炉炉膛负压取样管分甲乙侧布置, 每侧5个, 共有10个。为提高测量装置的可靠性, 吹扫装置可以按每侧5个取样管为1套进行设计, 即需要安装2个恒气流控制箱。
(3) 机组检修时, 将型号为DFD-1的炉膛压力防堵风压取样装置从炉墙割除, 将型号为BFC的补偿式风压、风量防堵吹扫装置焊接至炉墙上。取样管与水平面倾斜角大于40°, 炉膛外侧高于炉膛内侧, 吹扫取样头前端缩回炉墙内保温层或水冷壁管表面20~50mm。
(4) 将炉膛压力取样管、吹扫气源管分别接入恒气流控制箱。恒气流控制箱采用挂壁式安装并应与水平面垂直, 确保流量控制器正常指示。管路连接应采用φ14×2的金属软管, 连接前必须用压缩空气将管内的垃圾、尘埃吹扫干净, 确保管路内清洁。
(5) 对炉膛压力防堵风压取样装置进行调试。
3 BFC补偿式风压测量防堵吹扫装置
BFC补偿式风压测量防堵吹扫装置如图1所示。
通入的吹扫气体由空气减压器调到一定压力 (由压力表头显示) , 经流量控制器调整到要求流量。气体经补偿装置的1-1截面、取样吹扫管的2-2截面流入锅炉内, 并从补偿装置内的取样孔经管路送至压力变送器测量。
设1-1、2-2截面面积分别为A1、A2;压力分别为P1、P2;流速分别为V1、V2;高度分别为Z1、Z2;气体的密度为ρ;1-1、2-2两截面间的管阻力系数为ξ;阻力消耗能为hω。则1-1、2-2两截面之间的伯努利方程为:
设1-1、2-2的高度基本相等, 而hω=ξ·V22/2g, 则上式可化为:
由上式可知, 要使P1=P2, 只需满足式V1=V2 (1+ξ) 1/2。而1-1、2-2截面是串联管路, 流量相等, 其连续性方程为:V1A1=V2A2, 所以, 在设计吹扫装置时只需调节1-1处的截面满足V1=V2 (1+ξ) 1/2, 则P1=P2。当P1=P2时, 吹扫空气压力的变化不会影响实际测量值, 所以从1-1截面测量的压力为炉膛实际测量值。
4 补偿式防堵吹扫装置特点
(1) 利用流体力学的动压补偿方法, 真实准确地反映各测点的在线压力、差压值。
(2) 吹扫的压力大于被测的压力, 彻底解决了多粉尘和高温状态下压力测量管路的堵塞和结焦、烧毁等问题。
(3) 不需进行人工吹扫, 大大减轻了工人的劳动强度, 并为机组安全运行提供了保障。
(4) 采用先进的补偿技术, 使控制箱至吹扫器之间的管路距离不受限制。
(5) 整体设计无磨损元件, 可保证在恶劣的环境下长期稳定工作, 其核心元件补偿器使用寿命高达30年以上。
(6) 吹扫流量变化 (0~2.5m3/h) 不影响测量压力的精度, 误差小, 不大于1Pa。
(7) 该装置应用广泛, 还适用于背靠管、均速管、威力巴、文丘里、机翼等其它测风装置的吹扫。
5 结语
锅炉炉膛负压取样管加装吹扫装置改造完成至今, 再未出现炉膛负压表管堵塞现象, 炉膛负压保护投入率、正确动作率达100%。
参考文献
[1]杜广生.工程流体力学[M].北京:中国电力出版社, 2006