DL47092电站锅炉过热器和再热器试验导则.docx
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DL47092电站锅炉过热器和再热器试验导则
DL47092电站锅炉过热器和再热器试验导则
DL 470—92
电站锅炉过热器和再热器试验导则
中华人民共和国能源部1992-05-16批准 1992-11-01实施
1 总则
1.1 过热器、再热器是锅炉设备的重要部件,其性能好坏直截了当阻碍锅炉运行的安全性和经济性,为保证过热器和再热器安全、经济运行,发觉过热器、再热器存在的缺陷,寻求保证其安全运行的条件,从而制订锅炉合理的启停及运行方式,特制订本导则。
1.2 本导则的适用范畴为电站锅炉,对有过热器的工业锅炉亦可参照引用。
1.3 过热器、再热器试验应具备下列条件。
1.3.1 锅炉差不多过燃烧调整,并连续运行半年或三个月以上。
1.3.2 高压加热器能正常投入。
1.3.3 调温装置运行正常并调剂灵活。
1.4 遇有下列情形之一时,需要进行过热器和再热器试验。
1.4.1 新型机组(含进口机组)投产后的鉴定、验收试验。
1.4.2 发觉过热器、再热器超温爆管,或蒸汽温度达不到设计值,需要查明缘故时。
1.4.3 过热器或再热器系统进行改进的前后。
1.4.4 锅炉燃料性质或运行方式有较大改变,可能阻碍过热器、再热器安全运行时。
1.4.5 其他情形下,认为有必要所进行的试验。
2 试验内容及方法
2.1 负荷特性试验
2.1.1 稳态试验:
2.1.1.1 在制造厂规定的参数保证值的负荷范畴内到额定负荷之间,等间距地选取3~4挡进行试验。
由额定负荷逐级降低,尽量保持蒸汽压力和温度为额定值。
2.1.1.2 依照不同的试验等级,每一工况下稳固0.5~1h后,测量记录1.5~2h。
2.1.2 动态试验在电负荷变化率为3%~5%额定负荷下进行。
2.1.3 试验中如发觉过热器或再热器超温或蒸汽温度超过限值时(按规程规定的汽温上、下限值),应赶忙采取措施进行调整,直至复原正常。
2.2 给水温度变化试验
2.2.1 试验在额定电负荷下进行,除给水温度外,其他运行参数保持在设计值。
2.2.2 试验分为高压加热器全投(设计给水温度)、停一半高加和高加全停(给水温度最低)三个工况,每一工况下稳固0.5h后,测量记录1.5~2h。
2.2.3 试验中如发觉过热器或再热器超温,应及时采取措施(如加大喷水量、调整燃烧器摆角等)。
当用尽手段仍无法操纵超温时,则中止该工况下的试验,复原正常运行。
2.3 调温特性试验
2.3.1 该项试验的目的是,了解调温装置的调温幅度,把握过热器和再热器在各种不同调温工况下的运行特性。
2.3.2 调温特性试验在额定电负荷下进行,除蒸汽温度外,其他运行参数均保持在设计值,燃料量差不多不变。
2.3.3 试验中蒸汽温度的高限值以其管壁金属温度不超温,或汽轮机运行规程规定的汽温最高承诺值为限;低限值以运行规程规定的最低承诺蒸汽温度为准。
当发现超温或蒸汽温度达不到最低承诺值时,可使用调温手段使汽温复原到承诺值范围。
2.3.4 对喷水或表面式的调温装置,减温水量可在制造厂的设计范畴内分三挡进行试验(每挡间减温水量的差值可视具体情形而定)。
每一工况下稳固0.5h后,测量记录1.5~2h。
2.3.5 对摆动式燃烧器的调温装置,试验时一样以燃烧器摆角“0°”(水平位置)为准,再分别上摆50%、75%、100%和下摆50%、75%、100%。
每一状态为一试验工况,各稳固0.5h后,再测量记录1.5~2h。
2.3.6 对烟气挡板的调温装置,试验时可将烟气挡板开度分成25%、50%、75%、100%四挡,每挡为一个工况,各稳固0.5h后,测量记录1.5~2h。
2.3.7 对汽-汽热交换器的调温装置,试验时旁通阀开度由零逐级增加至25%、50%、75%和100%,再依次回复到关闭状态,观看其对再热蒸汽温度的阻碍。
每一开度下稳固0.5h后,测量记录1.5~2h。
2.3.8 对烟气再循环的调温装置,可先在一台再循环风机运行的情形下,调剂风机出口烟气挡板开度为30%、60%、100%时进行一组试验,再开启第二台风机进行同样的试验,以全面了解其调温性能和调温幅度。
每一工况下稳固0.5h后,测量记录1.5~2h。
2.4 过剩空气系数变化试验
2.4.1 以省煤器出口处的氧量为准,可在锅炉运行工况许可的范畴内,利用调剂送风机风量的方法,使氧量在4%、5%、6%(对煤粉炉)的情形下进行试验。
对燃油炉可视具体情形适当降低氧量值。
2.4.2 每一工况下稳固0.5h后,测量记录1.5~2h。
2.5 燃烧器投运方式改变试验(链条、抛煤、沸腾炉无此项试验)
2.5.1 利用投运上层和下层燃烧器的方法,使火焰中心发生改变,了解其对过热器、再热器运行特性的阻碍。
2.5.2 对四角布置的燃烧器,可视需要增加单侧投停燃烧器,进行火焰中心偏斜试验。
2.5.3 每一工况下稳固0.5h后,测量记录1.5~2h。
2.6 启、停特性试验
2.6.1 该项试验的目的是,把握在锅炉启动和停炉过程中,过热器、再热器各段受热面的金属温度和吸热量变化情形,为制定合理的启、停方式提供实测数据。
2.6.2 启动和停炉过程均按运行规程规定的程序进行操作和调整。
启动试验从锅炉点火后起压开始,升温升压,汽轮机冲转,一直到并网带额定负荷的全过程;停炉试验则从锅炉减负荷开始,直至灭火的全过程。
2.6.3 在整个启动和停炉过程中,定时记录锅炉有关运行参数、锅筒上下壁温差,测量过热器和再热器的炉内外壁温,以全面了解过热器、再热器的启停特性。
3 测点选择
3.1 温度测点选择原则
3.1.1 应依照试验要求和过热器、再热器系统的结构特性,分析其水力偏差和吸热量偏差。
测点一样应选择在几何尺寸最长、受热最强的管子上。
双炉体锅炉,可按半个炉膛来考虑集中布置测点,在另一半炉膛选取少量对比点即可。
3.1.2 为了解过热器和再热器运行的安全性,应在受热最强的管子上设置炉内壁温测点,数量不宜太多,一样5点左右,并在炉外的相应管子上设置壁温测点,以了解炉内外壁温差值。
3.1.3 为测定沿炉膛宽度屏间的热力偏差,应在炉外管屏出口总管上安装壁温测点,一样每隔一个屏安装一点即可(亦可在每一屏的总管上均安装测点)。
3.1.4 欲测定屏式过热器同屏管间的热偏差,应在出口侧管屏的每一根管子上安装一个壁温测点,并在该屏进、出口总管上安装总的汽温测点和压力测点,以便计算焓值。
3.2 其他测点的选择
3.2.1 为考核过热蒸汽和再热蒸汽是否达到设计参数(压力、温度及压降),应在过热器和再热器进口集箱的进口侧和出口集箱的出口侧安装专门的汽温顺压力测点,压力测点亦可在原设计的运行测点处接一个三通,引到试验表计上,如此可减少在受压部件上的打孔数。
3.2.2 喷水流量测点一样可用原设计的测点。
3.2.3 视试验规模和过热器、再热器结构特性,需要测量管间或屏间水力偏差时,应在沿烟道宽度方向设置一定数量的流量测点。
3.2.4 锅炉运行工况(流量、压力、温度等)测点可按通过校验合格的表盘表计选择取用。
4 测量项目及测量方法
4.1 温度的测量
4.1.1 温度(包括蒸汽温度、管壁温度和烟气温度)可采纳通过专门标定、并确认合格的热电偶进行测量,锅炉试验用热电偶的特性见表1。
表1锅炉试验用热电偶特性
4.1.2 对温度测点设置的要求
4.1.2.1 热接点与管壁必须接触良好,并保证在热态和冷态下都不松动。
热接点正负极应分别焊牢在管壁上,以免造成测量数据的误差。
4.1.2.2 热接点的安装不应阻碍被测管的传热条件。
对炉内测点,热接点不宜过大,幸免热接点吸热量过多而造成测量值偏高。
4.1.2.3 热接点的安装不应阻碍被测管的强度,如需要在管壁上开槽或打孔,应核算其减弱部分的强度。
4.1.2.4 热接点应经久耐用,专门对炉内测点装置,因长期处于高温烟气之中,要防止烧坏和氧化。
热电偶引出炉膛的穿墙部位要有保证其自由膨胀的措施,以免折断;当是正压炉时,穿墙部位还要注意密封,防止烟气通过穿墙管损坏热电偶。
4.1.3 蒸汽温度的测量
4.1.3.1 可用测量炉外壁温的方法来推算其管内的蒸汽温度。
4.1.3.2 一样用通过标定的、热偶丝直径为0.3mm或0.5mm的镍铬-镍硅热电偶,也可用镍铬-考铜热电偶进行测量。
4.1.3.3 为防止炉膛漏烟对测量精确度的阻碍,测点应距炉顶保温层或炉墙500mm以上。
4.1.3.4 将欲测部位用磨光机去除铁锈和爱护漆,并用酒精或丙酮洗净,把包有绝缘材料(头部暴露)的热电偶正负极用电容焊接仪焊牢在管壁上,正负极之间的距离应小于5mm(见图1)。
图1点焊热接点法
1—过热器管;2—热接点;
3—包有绝缘层的热电偶丝;
4—不锈钢片;5—联箱
4.1.3.5 为防止热电偶向环境散热,引起测量误差,热接点焊在管壁上后,热电偶应在管壁上有不小于100mm的保温段。
在热接点后,还应有不小于300mm的过渡段。
如管段太短,可将热电偶在管壁上围绕数圈后再引离管壁。
4.1.3.6 热电偶在管壁上的过渡段,应用0.5mm厚的不锈钢皮固定(不锈钢皮亦点焊在管壁上),也可用耐高温玻璃丝带进行绑扎。
4.1.4 炉外壁温的测量
4.1.4.1 点焊热接点法(见图1)。
测点安装方法同第4.1.3条。
4.1.4.2 小鞘安装热电偶法(见图2)。
第一在欲测部位去除铁锈和爱护漆,采纳直径为2mm或3mm的铠装热电偶,将头部轧扁,焊接对口,做成热接点,并修正成形。
将其紧塞入用2~3mm厚钢板或管段做成的小鞘内,小鞘与管壁相焊。
因小鞘尺寸小,只突出管壁5mm左右,因此散热缺失较小,实际上是一个近似管壁温度的恒温室。
测点上方用不锈钢皮将热电偶紧箍在管壁上(不锈钢皮用点焊机焊牢在管壁上)。
图2小鞘安装热电偶法
1—过热器管;2—热电偶;3—小鞘
图3嵌入管段法
1—过热器管;2—嵌入管段;3—φ1.5~2.5mm小孔;
4—爱护盖板;5—铠装热电偶
4.1.5 炉内管壁温度的测量
4.1.5.1 嵌入管段法(见图3)。
在要测量管壁温度的部位割下一段管子,用一段与其材质、长度、内径均相同的管子(外径可比原管大5mm左右),在沿管子轴线方向距外壁1~2mm处开一小孔,直径为1.2~2.5mm,深度小于或等于100mm。
将外径为1mm或2mm的铠装热电偶(也可用其他形式的热电偶)插至小孔底部,使其与管壁紧密接触,然后把这段管子焊在割管的位置上。
热电偶绕至管子背火侧,沿管子穿过炉顶(或炉墙)引到炉外,其间用半圆形钢板(也可将管子切成两半)爱护。
盖板材质最好与管材相同,盖板满焊在管壁上。
嵌入管段长度一样为150mm左右。
图4银焊基堆焊安装热电偶法
1—过热器管;2—铠装热电偶;
3—爱护盖板;4—银焊基堆焊
4.1.5.2 银焊基堆焊嵌入热电偶法(见图4)。
在测量部位去除铁锈和爱护漆后,用银焊条堆焊3~5mm高的半圆形环,中间部位开一条宽度为2~3mm、深度至管子外壁的小槽,将直径为1.0~2mm的铠装热电偶埋入槽底,捻合严密,使热接点紧贴管壁。
捻合过程中用万用表测量热电偶与管壁之间的电阻值,不能有短路现象。
热接点装好后,把热电偶绕至管子背后。
引出方法与嵌入管段法相同。
4.1.5.3 金属喷涂法。
将管壁去锈至裸露金属光泽,用拉毛机把管子表面拉毛(拉毛宽度为35~40mm,长度为管子全长或引至炉外)。
再把通过标定的直径为0.3mm或0.5mm,包有绝缘材料的镍铬-镍硅热电偶的热接点,用电容焊接仪焊牢在管壁上。
然后将热电偶引线平坦地铺设在被拉毛的管壁上,并用热偶丝直径为0.5mm的镍铬-镍硅热电偶每隔一定距离把热电偶包扎在管壁上。
利用气喷枪(或电喷枪)将金属丝熔成液态,再用压缩空气将其喷到涂件上(热电偶)。
喷涂范畴以热接点为中心,左右各10°角。
涂层不宜太厚,一样为1.5mm,能把热电偶埋入即可。
进行喷涂工作时,喷枪距涂件为180~200mm,喷涂过程中要用万用表测量热电偶对管壁间的电阻,不能有短路现象发生。
4.1.6 烟气温度的测量
4.1.6.1 简易测量法。
简易测量法用于了解沿炉膛(或烟道)的高度及宽度方向上的烟温偏差情形,可用铂铑-铂或镍铬-镍硅热电偶(铠装)直截了当插入烟气中进行测量。
该法简单易行,但误差较大。
不同测量方法的辐射误差见图5。
4.1.6.2 双热电偶法(见图6)。
测量时热电偶工作端可伸出水冷套管约100~200mm,置于烟气流的同一点上,其中一个热电偶的热接点直径等于1.5mm或1.0mm,另一个热电偶的热接点直径为0.5mm或0.2mm。
为爱护热电偶工作端,在两次测量间隔内,可利用可动的管子将套管内的双热电偶缩到套管内。
图5几种热电偶的辐射误差
热态试验台上标定结果
1—带4R遮热罩的抽气热电偶;2—带4Z遮热罩的抽气
热电偶;3—带φ6/4瓷套管的φ0.5mm铂铑热电偶
75t/h煤粉炉上实测结果;4—φ0.5mmEU裸热电偶
5—φ1.5mmEU裸热电偶;6—裸热电偶(直径不详)
图6双热电偶
1—热电偶工作端;2—热电极;
3—石英管;4—定位螺钉;5—外套管;6—可动管;
7—导向环;8—行程限位器
热电偶工作端要求
dg/dr≤1.1
式中:
dg——热电偶工作端焊接点直径,mm;
dr——热电偶直径,mm。
在工作端同意的热量与辐射放出的热量达到平稳时,真实烟气温度为
(1)
其中
(2)
上两式中:
ty——烟气真实温度,℃;
A0——考虑辐射热缺失对热电偶指示值的阻碍系数;
d1,d2——两对热电偶的工作端直径,mm;
t1,t2——相应于热电偶工作端直径d1和d2的测量值,℃;
m——系数,取决于雷诺数,测量烟气时
值大约在0.37~0.41范围之内,可取平均值0.39进行运算。
图7带有金属遮热罩的热电偶
(a)单层遮热罩式;(b)双层遮热罩式
1—钢套管;2—遮热罩;3—热电偶
按照无遮热罩式双热电偶的指示值确定的烟气温度误差在3~25℃之间。
4.1.6.3 遮热罩式热电偶法。
为有效地减小辐射热交换的阻碍,热电偶工作端使用一层或数层(不多于5层)同心管(亦可用罩壳套筒)的遮热罩(见图7),并进行人为地抽气,使气流流过热电偶,故又称抽气热电偶。
遮热罩的材料为:
当测量的烟气温度为800℃时,用碳钢;高于800℃时,使用合金钢或陶瓷材料(如陶瓷、金刚砂、冶炼用刚玉和耐火粘土等)。
测量高温用的抽气热电偶(见图8)应放在一根通水冷却的金属管中,用抽气器抽气。
利用抽气热电偶测量1000~1200℃的烟气温度时,为爱护工作端,要造成100~120m/s的抽气速度,这时的测量误差仅为2%~3%;测量的烟气温度范畴为400~700℃时,可用不抽气的热电偶。
图8抽气热电偶结构示意图
1—遮热罩;2—φ0.5热电偶配φ3.2×2.6×50双孔瓷套管;
3—刚玉爱护管;4—罩座;5—水冷套管;6—膨胀密封填料函;
7—耐热钢或碳钢爱护管;8—接线盒;9—安装遮热罩用的榫销;
10—冷却水进口;11—冷却水出口;12—抽气出口
遮热罩式热电偶的技术特性和使用条件参见表2。
4.2 喷水流量的测量
4.2.1 喷水流量一样可用通过校准后的锅炉表盘表计测量,或按减温器前后的热平衡法推算得出,必要时采纳标定过的测速管或标准型孔板进行测量。
表2遮热罩式热电偶技术特性和使用条件
4.2.2 测量元件应安装在远离局部阻力的地点(如弯头、阀门、管子进出口处等)。
L/Dn一样为5~10(L为测量元件中心与局部阻力处之间的距离,Dn为被测管的内径)。
4.2.3 测量元件装好后,用φ10×2、φ14×2或φ12×2的无缝钢管作为传压管,接至二次测量外表。
二次外表尽量安装在低于测点之处。
传压管应垂直或倾斜铺设,其倾斜度不得小于1∶12。
当差压讯号的传送距离大于30m时,应在最高和最低点分别装设集汽器和排污阀。
为幸免讯号失真,正负传压管应同标高,尽量靠近铺设,严寒地带应有防冻措施。
传压管上应装两道阀门,第一道装在接近测点处(称一次门),第二道在进入二次外表之前(称二次门),在二次门后至二次外表之间的正负传压管间要装平稳门。
依照使用压力,阀门事先应进行大于工作压力的水压试验,并确认不漏。
4.2.4 由测速管通过二次外表测得压差后,用下列公式运算流速和流量:
(3)
(4)
式中:
ω——流速,m/s;
μ——测速管流量系数,通过专门标定得出,见附录D;
Δp——测速管测得的压差,Pa;
ρ——被测介质密度,kg/m3;
G——流量,t/h;
F——被测管流通面积,m2。
当用孔板测量喷水流量时,可参见国家标准GB2624《流量测量节流装置》。
4.3 蒸汽压力的测量
4.3.1 在被测量受热面的进、出口集箱(或总管)上各打一个直径为3mm左右的小孔,焊上管接头,用表管接到测量外表。
如原设计有压力测点,可在其上面接个三通即可,或将运行表计换成符合试验要求的压力表。
4.3.2 在锅炉验收、鉴定试验中,应选用0.35级精确度的压力表,依照不同的测量对象,可选择不同量程的压力表。
表计安装在不受高温、冰冻和振动干扰的部位,接头处要严密,并有冷却盘向管装置。
4.3.3 压力表前要装设能够切断的阀门(依照不同的压力等级选取)。
压力表规范参见国家标准GB1227。
4.4 过热器、再热器阻力的测量
4.4.1 过热器和再热器阻力可通过测量其进、出口压力后运算而得。
4.4.2 测量时,可在原设计的锅筒压力测点和装于过热器出口集箱及再热器进、出口集箱上的压力测点上接个三通,再用表管接到测量外表,亦可将原有的运行压力表更换成精确度等级符合试验要求的表计进行测量。
4.4.3 如原设计没有测点,则应按本标准第4.3条蒸汽压力的测量要求,重新设置测点。
4.5 热电偶补偿方式
4.5.1 冰瓶补偿法(见图9)。
热电偶由被测量处引出后,直截了当或用补偿导线接到冰瓶中,然后用塑料多芯铜线接至二次测量外表。
处于冰瓶中的热电偶和引线应套上塑料套管,以免浸湿。
试验进程中定期检查冰瓶中冰块的融解情形,保持适当的冰、水比例,使冷端始终保持在0℃左右。
4.5.2 冷端自动补偿法(见图10)。
用补偿导线将热电偶和测量外表串接至补偿器内不平稳电桥的
图9冰瓶冷端补偿系统
1—热电偶;2—补偿导线;3—塑料套管;4—冰瓶;
5—瓶塞;6—线绳;7—二次外表
图10热电偶冷端自动补偿系统
1—热电偶;2—补偿导线;3—二次外表;
4—补偿器;5—电源
对角线上,电桥的另一对角线为电压4V的直流电源和附加滑线电阻Rg。
在环境温度为20℃时,电桥处于平稳状态。
它的顶点a和b之间的电位差等于零。
随着环境温度的变化,电桥平稳被破坏,a、b间显现电位差,由此变化产生的电动势正好与位于补偿器的接线柱上的热电偶自由端所产生的热电动势一样。
电桥桥臂电阻的选择要使其对角线上所产生的电位差等于热电偶电势的变化值,而此电热的方向相反,如此二次外表所测出的温度值仅由热电偶工作端的温度所决定,测量对象的真实温度为热电偶测得的温度加上20℃即可。
4.6 测量外表
4.6.1 可依照不同的试验等级和试验规模来选择测量外表。
4.6.2 常用的测量外表有多点数字温度自动记录仪、便携式电位差计、电容式差压变送器、标准压力表、高压差压计等。
5 数据整理及试验报告
5.1 数据整理
5.1.1 因试验目的不同,在进行数据整理时应力求做到既全面分析,又重点突出。
5.1.2 每项试验终止后,应及时将试验数据整理出来,作出必要的关系曲线,分析试验结果是否符合规律。
5.1.3 试验进程中,应认真检查试验数据,如有怀疑,要重复测定,没有找出缘故前不得随意舍去某些数据。
5.1.4 对稳固工况试验,先整理出各项数据的平均值(每一工况下至少应有八次连续稳固的数据),并作出关系曲线(如负荷与管壁温度、过剩空气系数与管壁温度的关系曲线等)。
5.1.5 对动态工况及启停工况可作出记录曲线,以便清晰地看出各工况变化对过热器和再热器运行特性的阻碍。
5.2 试验报告
5.2.1 试验报告应包括设备概况、燃料特性、试验内容及试验结果,对专门现象要作出分析,重点叙述试验得出的结论。
5.2.2 依照试验结果,从过热器和再热器的运行安全性动身,结合其结构特性,对锅炉运行工况提出建议,对暴露出的问题提出改进途径。
附录A
实测外壁温度与蒸汽温度差值的实例
表A1φ273×12mm过热蒸汽母管外壁温度与管内汽温的比较
注:
算术平均误差约0.7℃,最大误差2℃。
附录B
用测量外壁温度推算再热蒸汽温度时的修正方法
(B1)
(B2)
上两式中:
t、t1——管内蒸汽温度和所测得的炉外管壁温度,℃;
q——每米长度管子的散热量,W/m;
t0——环境温度,℃;
、
——保温层及管壁的导热系数,W/(m·℃);
dn、dw、d0——管子内径、外径及保温层的外径,m;
a1——保温层外壁对周围环境的放热系数,W/(m2·℃);
a2——蒸汽对管子内壁的放热系数,W/(m2·℃)。
附录C
用嵌入管段法测量炉内管壁温度时的修正方法
(C1)
其中
(C2)
(C3)
(C4)
(C5)
上五式中:
tqw——过热器(或再热器)管外壁温度,℃;
tgr——过热蒸汽(或再热蒸汽)温度,℃;
tqr——嵌入管段的实测管壁温度,℃;
——系数;
dqw——过热器(或再
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