超臨界直流鍋爐主汽溫的控制

丁超

摘 要：在超臨界直流鍋爐的運(yùn)行過程中，主蒸汽溫度是一個(gè)重要的參數(shù)，其控制方法與汽包鍋爐不同。通過分析超臨界直流鍋爐主汽溫控制的基本方法，以期對現(xiàn)場主汽溫的控制起到理論指導(dǎo)的作用。

關(guān)鍵詞：直流爐；主汽溫；燃水比；中間點(diǎn)溫度

中圖分類號：TK229.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）21-0055-02

使用超臨界技術(shù)可以提高火電機(jī)組的工作效率、減輕環(huán)境污染、節(jié)約能源，因此，它被世界各國廣泛采用。由于直流鍋爐沒有汽包，所以，熱應(yīng)力問題特別突出。而維持主蒸汽溫度的穩(wěn)定性對超臨界機(jī)組運(yùn)行人員來講是一項(xiàng)特別重要的任務(wù)。

1 主汽溫控制的基本方法

在純直流負(fù)荷以前，過熱器的汽溫選用噴水減溫的方法控制。在純直流負(fù)荷以后，由于燃料量的擾動(dòng)或變負(fù)荷過程中燃料量、水量沒有協(xié)調(diào)好等原因使得燃水比失調(diào)，使主蒸汽溫度發(fā)生了很大的變化。一般情況下，燃水比變化1%，則過熱汽溫變化為8～10 ℃。在這種情況下，單純依靠噴水減溫的方法很難維持主蒸汽溫度的穩(wěn)定性，因此，應(yīng)將保持合適的燃水比作為主蒸汽溫度調(diào)節(jié)的根本手段。但在實(shí)際運(yùn)行過程中，要嚴(yán)格維持燃水比是不容易的，所以，一般只能把保持燃水比作為粗調(diào)節(jié)，而采用噴水減溫作為細(xì)調(diào)節(jié)。

2 燃水比調(diào)節(jié)

2.1 確定適當(dāng)?shù)娜妓?/p>

利用燃水比來調(diào)節(jié)主蒸汽溫度最重要的一點(diǎn)是：如何在不同的工況下選擇合適的燃水比？對于無再熱器的超臨界直流鍋爐，可建立平衡關(guān)系式，如式（1）所示：

G（h″gr-hgs）=BQar，net ηgl. （1）

式（1）中：G——給水的流量；

h″gr——主蒸汽的焓；

hgs——給水的焓；

B——鍋爐的燃料量；

Qar，net——燃料收到基的低位發(fā)熱量；

ηgl——鍋爐的熱效率。

分析式（1）后，將鍋爐的熱量分配等因素考慮進(jìn)去，得出燃水比的函數(shù)，如式（2）所示：

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

式（2）中：m——燃水比；

Tgs——給水的溫度；

Pgs——給水的壓力；

P″gr——主蒸汽的壓力；

Vdam——燃燒器擺角或煙氣擋板的開度。

在式（2）中，給水的溫度（Tgs）、給水的壓力（Pgs）、主蒸汽的壓力（P″gr）和鍋爐的熱效率（ηgl）都與機(jī)組的負(fù)荷（M）有直接關(guān)系，而燃料收到的低位發(fā)熱量（Qar，net）則與煤質(zhì)有關(guān)，所以，可以將其近似地看成是一個(gè)不變的常數(shù)。因此，燃水比的函數(shù)可簡化成式（3）：

M=f（M，Vdam）. （3）

考慮到計(jì)算量的影響和實(shí)際控制器的功能限制，在現(xiàn)場實(shí)施的過程中，可以利用建立燃水比（m）與負(fù)荷（M）和燃燒器擺角或煙氣擋板開度（Vdam）之間的模糊規(guī)則的方式確定燃水比的比值。

2.2 選擇合適的中間點(diǎn)溫度

中間點(diǎn)溫度是指在水冷壁和末級過熱器之間選擇的某一測點(diǎn)的溫度。普通的燃水比調(diào)節(jié)是采用中間點(diǎn)溫度作為被控參數(shù)的。在給定負(fù)荷下，與主蒸汽焓值一樣，中間點(diǎn)的焓值（或溫度）也是燃水比的函數(shù)，只要燃水比稍有變化，就會影響中間點(diǎn)的溫度，引發(fā)主蒸汽溫度超限的情況。而中間點(diǎn)溫度對燃水比的指示顯然要比主蒸汽溫度的指示快得多，所以，它可以起到提前調(diào)節(jié)的作用。

中間點(diǎn)位置越靠前，則出口汽溫調(diào)節(jié)的靈敏度越高，如果位置過于靠前 （比如水冷壁出口），當(dāng)負(fù)荷或其他工況變動(dòng)時(shí)，中間點(diǎn)溫度一旦低至飽和溫度就不會再變化，會失去信號功能。所以，中間點(diǎn)位置一般選為在正常負(fù)荷范圍內(nèi)，具有一定過熱度的微過熱蒸汽處（比如分離器出口）。

在調(diào)節(jié)溫度時(shí)，應(yīng)保持中間點(diǎn)汽溫的穩(wěn)定，這樣出口汽溫也會穩(wěn)定。中間點(diǎn)溫度可以通過燃料量來控制，也可以通過給水的流量來控制。超臨界直流鍋爐一般采用的是直吹式制粉系統(tǒng)。燃料量的多少是通過控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的給煤指令去控制給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的，即給煤機(jī)轉(zhuǎn)速越快，給煤量越多。而亞臨界直流鍋爐一般配備中間倉儲式制粉系統(tǒng)，所以，亞臨界直流鍋爐普遍采用燃料量來控制中間點(diǎn)溫度。一般機(jī)組的給水系統(tǒng)配有2臺汽泵和1臺電泵，給水流量主要是通過控制系統(tǒng)產(chǎn)生的給水指令去控制給水泵的轉(zhuǎn)速來控制鍋爐的給水量，即給水泵轉(zhuǎn)速越高，給水流量越大。由于直吹式制粉系統(tǒng)在調(diào)節(jié)燃料量時(shí)遲滯較大，而給水流量的響應(yīng)較快，所以，用燃料量來控制中間點(diǎn)溫度比用給水流量控制遲滯大。因此，超臨界機(jī)組主要是通過調(diào)整給水流量來控制中間點(diǎn)溫度的。

3 噴水調(diào)節(jié)

雖然精確的燃水比可以保證主蒸汽溫度的穩(wěn)定性，但是，引入中間點(diǎn)溫度可以克服調(diào)節(jié)滯后的現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)行中，要精確保證燃水比是很困難的，而且運(yùn)行中的一些大擾動(dòng)對主蒸汽溫度產(chǎn)生較快的影響，只單純依靠燃水比維持主蒸汽溫度的穩(wěn)定性是有一定困難的。采用減溫水調(diào)節(jié)汽溫時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)響應(yīng)快、調(diào)溫迅速且調(diào)節(jié)幅度較大，所以，除了調(diào)節(jié)燃水比外，噴水減溫仍然是超臨界直流鍋爐調(diào)節(jié)主蒸汽溫度的重要方法。

大型直流鍋爐的噴水減溫裝置通常分為兩級，第一級布置在后屏過熱器入口處，第二級布置在末級過熱器入口處。每級減溫器噴水量一般為該負(fù)荷下的3%主蒸汽流量，并且原則上一級減溫水在20%BMCR負(fù)荷以下不允許投入使用，二級減溫水在10%BMCR負(fù)荷以下不允許投入使用。與汽包爐一樣，直流鍋爐的減溫水量主要是通過調(diào)節(jié)減溫水閥門的開度來控制的，減溫水閥門開度越大，減溫水投入的量就越多。

4 結(jié)束語

通過以上分析可知，控制超臨界直流鍋爐的主蒸汽溫度，普遍采用燃水比作為主調(diào)節(jié)，噴水減溫作為微調(diào)節(jié)或者輔助調(diào)節(jié)的基本方法。在實(shí)際運(yùn)行過程中，要根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的中間點(diǎn)溫度。針對不同的工況，要及時(shí)修正燃水比，同時(shí)配合噴水減溫的輔助方法保證主蒸汽溫度的穩(wěn)定性，進(jìn)而保證機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]張磊.大型火力發(fā)電機(jī)組集控運(yùn)行[M].北京：中國電力出版社，2006.

〔編輯：白潔〕

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