超临界直流锅炉主汽温的控制

丁超

摘 要：在超临界直流锅炉的运行过程中，主蒸汽温度是一个重要的参数，其控制方法与汽包锅炉不同。通过分析超临界直流锅炉主汽温控制的基本方法，以期对现场主汽温的控制起到理论指导的作用。

关键词：直流炉；主汽温；燃水比；中间点温度

中图分类号：TK229.2 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）21-0055-02

使用超临界技术可以提高火电机组的工作效率、减轻环境污染、节约能源，因此，它被世界各国广泛采用。由于直流锅炉没有汽包，所以，热应力问题特别突出。而维持主蒸汽温度的稳定性对超临界机组运行人员来讲是一项特别重要的任务。

1 主汽温控制的基本方法

在纯直流负荷以前，过热器的汽温选用喷水减温的方法控制。在纯直流负荷以后，由于燃料量的扰动或变负荷过程中燃料量、水量没有协调好等原因使得燃水比失调，使主蒸汽温度发生了很大的变化。一般情况下，燃水比变化1%，则过热汽温变化为8～10 ℃。在这种情况下，单纯依靠喷水减温的方法很难维持主蒸汽温度的稳定性，因此，应将保持合适的燃水比作为主蒸汽温度调节的根本手段。但在实际运行过程中，要严格维持燃水比是不容易的，所以，一般只能把保持燃水比作为粗调节，而采用喷水减温作为细调节。

2 燃水比调节

2.1 确定适当的燃水比

利用燃水比来调节主蒸汽温度最重要的一点是：如何在不同的工况下选择合适的燃水比？对于无再热器的超临界直流锅炉，可建立平衡关系式，如式（1）所示：

G（h″gr-hgs）=BQar，net ηgl. （1）

式（1）中：G——给水的流量；

h″gr——主蒸汽的焓；

hgs——给水的焓；

B——锅炉的燃料量；

Qar，net——燃料收到基的低位发热量；

ηgl——锅炉的热效率。

分析式（1）后，将锅炉的热量分配等因素考虑进去，得出燃水比的函数，如式（2）所示：

m=f（Tgs，Pgs，P″gr，Qar，net，ηgl，Vdam）. （2）

式（2）中：m——燃水比；

Tgs——给水的温度；

Pgs——给水的压力；

P″gr——主蒸汽的压力；

Vdam——燃烧器摆角或烟气挡板的开度。

在式（2）中，给水的温度（Tgs）、给水的压力（Pgs）、主蒸汽的压力（P″gr）和锅炉的热效率（ηgl）都与机组的负荷（M）有直接关系，而燃料收到的低位发热量（Qar，net）则与煤质有关，所以，可以将其近似地看成是一个不变的常数。因此，燃水比的函数可简化成式（3）：

M=f（M，Vdam）. （3）

考虑到计算量的影响和实际控制器的功能限制，在现场实施的过程中，可以利用建立燃水比（m）与负荷（M）和燃烧器摆角或烟气挡板开度（Vdam）之间的模糊规则的方式确定燃水比的比值。

2.2 选择合适的中间点温度

中间点温度是指在水冷壁和末级过热器之间选择的某一测点的温度。普通的燃水比调节是采用中间点温度作为被控参数的。在给定负荷下，与主蒸汽焓值一样，中间点的焓值（或温度）也是燃水比的函数，只要燃水比稍有变化，就会影响中间点的温度，引发主蒸汽温度超限的情况。而中间点温度对燃水比的指示显然要比主蒸汽温度的指示快得多，所以，它可以起到提前调节的作用。

中间点位置越靠前，则出口汽温调节的灵敏度越高，如果位置过于靠前 （比如水冷壁出口），当负荷或其他工况变动时，中间点温度一旦低至饱和温度就不会再变化，会失去信号功能。所以，中间点位置一般选为在正常负荷范围内，具有一定过热度的微过热蒸汽处（比如分离器出口）。

在调节温度时，应保持中间点汽温的稳定，这样出口汽温也会稳定。中间点温度可以通过燃料量来控制，也可以通过给水的流量来控制。超临界直流锅炉一般采用的是直吹式制粉系统。燃料量的多少是通过控制系统所产生的给煤指令去控制给煤机的转速来实现的，即给煤机转速越快，给煤量越多。而亚临界直流锅炉一般配备中间仓储式制粉系统，所以，亚临界直流锅炉普遍采用燃料量来控制中间点温度。一般机组的给水系统配有2台汽泵和1台电泵，给水流量主要是通过控制系统产生的给水指令去控制给水泵的转速来控制锅炉的给水量，即给水泵转速越高，给水流量越大。由于直吹式制粉系统在调节燃料量时迟滞较大，而给水流量的响应较快，所以，用燃料量来控制中间点温度比用给水流量控制迟滞大。因此，超临界机组主要是通过调整给水流量来控制中间点温度的。

3 喷水调节

虽然精确的燃水比可以保证主蒸汽温度的稳定性，但是，引入中间点温度可以克服调节滞后的现象。在实际运行中，要精确保证燃水比是很困难的，而且运行中的一些大扰动对主蒸汽温度产生较快的影响，只单纯依靠燃水比维持主蒸汽温度的稳定性是有一定困难的。采用减温水调节汽温时，可以实现响应快、调温迅速且调节幅度较大，所以，除了调节燃水比外，喷水减温仍然是超临界直流锅炉调节主蒸汽温度的重要方法。

大型直流锅炉的喷水减温装置通常分为两级，第一级布置在后屏过热器入口处，第二级布置在末级过热器入口处。每级减温器喷水量一般为该负荷下的3%主蒸汽流量，并且原则上一级减温水在20%BMCR负荷以下不允许投入使用，二级减温水在10%BMCR负荷以下不允许投入使用。与汽包炉一样，直流锅炉的减温水量主要是通过调节减温水阀门的开度来控制的，减温水阀门开度越大，减温水投入的量就越多。

4 结束语

通过以上分析可知，控制超临界直流锅炉的主蒸汽温度，普遍采用燃水比作为主调节，喷水减温作为微调节或者辅助调节的基本方法。在实际运行过程中，要根据实际情况，选择合适的中间点温度。针对不同的工况，要及时修正燃水比，同时配合喷水减温的辅助方法保证主蒸汽温度的稳定性，进而保证机组的安全、经济运行。

参考文献

[1]张磊.大型火力发电机组集控运行[M].北京：中国电力出版社，2006.

〔编辑：白洁〕

Supercritical Once-through Boiler Main Steam Temperature Control

Ding Chao

Abstract： In the process of running a supercritical once-through boiler， the main steam temperature is an important parameter， which controls the different methods and drum boiler. This paper analyzes the basic method of supercritical once-through boiler main steam temperature control； with a view of the main steam temperature control of the scene plays the role of theoretical guidance.

Key words： DC furnace； main steam temperature； burning water ratio； intermediate point temperature