电厂锅炉蒸汽系统及汽温调节优化分析

王洪阳

【摘 要】火力发电厂设备运行中，对锅炉的各大系统要进行分析研究，分析影响汽温变化和蒸汽变化的因素，掌握锅炉蒸汽系统及汽温调节的设计与控制措施，在此基础上进行优化分析，，确保电厂锅炉能够发挥最大的性能。

【关键词】锅炉；蒸汽；气温；调节

电厂锅炉在发电机组运行中，维持稳定的蒸汽温度是保证安全稳定工作和经济运行所必需的，影响蒸汽温度变化的因素有很多，诸多不利因素要求我们要对蒸汽温度进行调整。但是不论采用何种方法进行调节，都必须保证锅炉运行的安全性与稳定性，尽量提高机组的经济性和安全性。

1 影响蒸汽汽温的主要因素

1.1 主蒸汽压力

主蒸汽压力是通过蒸汽比热容的变化来体现出来的，比热容过大，过热蒸汽压力大，低压下汽温差值增大，过热汽总焓升就会减小。当汽压降低时，饱和蒸汽在燃烧量不变时，使水冷壁产汽量减少，相同传热量下的汽温升高。

1.2 给水温度

水温度降低，在锅炉出力不变的情况下，低的水温导致燃料量的增加，锅炉内总辐射热和炉膛出口烟温差增加，过热器汽温将升高，由于过热器汽温升高，也就增加了燃烧负荷。

1.3 炉膛火焰中心位置

当煤质越差，就会推迟燃烧和燃尽时间，造成发热量降低，增加燃料量的和烟气量，导致过热汽温升高，煤质好过热汽温降低；燃烧器对改变火焰中心位置的影响较大，多层燃烧器可以减少上部二次风量或增大下部二次风量，特别是摆动式燃烧器能够直接改变火焰中心位置；炉膛水冷壁和过热器的沾污过多，炉内辐射换热量和水冷壁蒸发量会减少，炉膛过热器传热热阻会增大，造成过热汽温则降低，排烟温度反而升高；加减负荷速率过大，造成过热器吸热量的增加，出现蒸汽流量和压力变化滞后，出现蒸汽温度超过额定值，比热容小于过热汽。

2 运行中调整蒸汽和汽温的具体措施

2.1 气温调节作用与控制措施

2.1.1 气温调节的作用

气温调节是锅炉能量的来源方式，温度是通过燃料的燃烧获得能量的，锅炉能量的散发形式又是以炉膛的炉体热量散失，通过热量传导进行散失。由于炉膛内的温度变化是一个相当复杂而且呈非线性变化的过程，且参数变化量与温度变化量之间是非线性关系，所以，锅炉作为一种高负荷运转的设备，随着运行时间的变化，其各项指标都会不断发生变化，温度的特性差别也不断变化。

2.1.2 气温调节的控制措施

（1）提高屏过后温度

设计时，要让锅炉炉膛烟气首先流过屏式过热器，然后流过屏式再热器个末级再热器，这样可以提高屏式过热器蒸汽温度，减少换热量，在负荷稳定的情况下，再热汽温必将上升但要必须注意防止管壁超温。

（2）调整风量

改变过量空气系数，注意供氧量大小和送风机喘振。尽量采用正宝塔配风，注意炉膛出口两侧烟温偏差。在气温发生变化时，应加强对汽温的监视与调整，认真影响因素与变化的关系，做好调整操作。

2.2 蒸汽调节控制系统设计与控制措施

2.2.1 设计性能良好的控制器

锅炉燃用的设计锅炉蒸汽系统需要设备较多的能量转换系统，具有惯性小，动态过程变化大以及受子系统的关联和制约因素多等特点。根据系统的特点和操作要求，设计性能良好的控制器，有助于反映燃油锅炉的实际动态过程，以达到良好的仿真性能和逼真度。

（1）过热器和再热器的作用和特点。电厂锅炉过热器和再热器的作用是将饱和蒸汽加热成过热蒸汽，并且要保证过热蒸汽参数在允许范围内变动；再热器是利用汽轮机将锅炉加热到与过热蒸汽温度相等的再热温度，然后保证再热蒸汽参数在允许范围内变动，达到提高电厂循环热效率的作用。提高蒸汽初压是提高电厂循环效率的主要途径，由于受到汽轮机排汽湿度的限制，要想提高循环效率且减少排汽湿度，采用再热器再一次加热升温到一定的温度后，返回汽轮机中压缸和低压缸继续膨胀做功。

（2）过热器和再热器对温度的控制。为了保证锅炉受热面管子外壁温度低于钢材氧化温度，在对流过热器前要布置大量对流蒸发管束。不同的锅炉，由于炉膛辐射热和气化潜热不同，设计时必须把一部分过热器受热面布置在炉内，即采用所谓辐射式和半辐射式过热器。同样，根据锅炉容量和蒸汽压力的大小，把过热器和再热器布置在更高烟温区，以增加炉内吸热量的比例。使用做多的是辐射式过热器，由于再热器出口气温受进口汽温的影响，一般的在大型锅炉中布置辐射式过热器，既能吸收炉内的直接辐射热，又吸收烟气的对流放热。能够降低管壁温度，增大受热面工作的安全性。其次是半辐射式过热器，半辐射式过热器的气温特性介于对流和辐射式过热器的气温特性之间，再热器的气温特性与过热器的气温特性相似，但再热器中，其工质进口参数决定于排气参数，气压降低时，汽轮机排气温度降低，再热器的出口气温也随之降低。

2.2.2 蒸汽系统控制措施

（1）通过数字模型进行数据分析。蒸汽系统的主要任务是将锅炉产生的蒸汽按不同压力的需要，通过锅炉停汽阀沿蒸汽管送至蒸汽总分配联箱，经减压阀减压后送至低压蒸汽分配联箱，然后送至各个操作装置中以备利用。在建立合理的蒸汽系统模块化数学模型的基础上。利用Simulink工具对系统得出合理的曲线，由模拟实验中，探讨蒸汽压力对回油量和喷油量的影响。其次是提高机组的循环热效率，利用喷水减温法，使用采集到的实时数据，量化喷水减温调整再热汽温，对实时数据的分析计算，定性定量并验证减温水法对机组循环热效率的影响。

（2）运行中注意事项。运行时应保持汽温稳定，采取可靠的调温手段，使运行工况在一定范围内变化时能维持额定的汽温。减少平行管子之间的热偏差。同时为了使再热器管壁不超温，在出口段采用大管径多管圈受热面，管子的直径为45～65mm。

【参考文献】

[1]西安电力学校.锅炉设备及运行[M].北京：中国水利电力出版社，1980（2）：2.

[2]山西电力工业局.发电厂集控运行[M].北京：中国电力出版社，1997.

[3]陈敏生，陈瑞龙.锅炉调峰运行时低温再热器超温原因分析[J].电力安全技术，2008（4）.

[4]孙科.1913 t/h超临界压力锅炉再热汽温低的原因分析[J].发电设备，2010（4）.

[责任编辑：薛俊歌]