660MW超超临界直流炉汽温调节探讨

660MW 超超临界 直流 炉汽温调节探讨

李朋涛

陕西商洛发电有限公司， 陕西 商洛 726000

摘要：本文通过分析影响超超临界直流炉蒸汽温度的主要因素，介绍了机组各阶段的蒸汽温度调节注意事项，并对部分异常情况下的操作处理进行了概述，总结出超超临界直流炉汽温调节的思路和方法。

关键词：直流炉 汽温 调节

1 前言

众所周知，蒸汽温度是机组运行中最重要的控制参数之一，蒸汽温度的高低对机组运行的安全性和经济性有着直接影响。传统的亚临界汽包炉由于汽包蓄热量大，汽温的动态响应慢，而超超临界直流炉由于贮水箱容量小，汽温受其它参数变化的动态响应速度快，因此汽温调节方法有别于汽包炉。下面就以某电厂660MW超超临界直流炉为例，分析影响直流炉汽温的因素，结合运行工况，总结出各阶段汽温调节的主要手段和方法。

2 影响直流炉汽温的主要因素

1. 1. 水煤比

直流炉以水煤比作为主蒸汽温度的主要调节手段，锅炉在干态方式下运行时，贮水箱将垂直水冷壁与过热器系统连为一体，给水经过螺旋管水冷壁和垂直水冷壁吸热后，在垂直水冷壁出口已为微过热蒸汽，炉膛内的传热主要以辐射为主，屏式过热器的传热主要也是以辐射为主，末级过热器的传热主要是以对流为主，所以过热器系统的吸热是以辐射为主，水煤比的变化直接影响着过热器系统的吸热，在机组负荷、煤量稳定的情况下，水煤比的大小由给水量决定，给水流量增加水煤比增大，反之减小。通过调整得出随着给水量的增加，过热度随之降低，主汽温度也随之降低，给水流量与主汽温度的变化趋势几乎是同步的，但趋势是相反。

1. 2. 中间点温度

直流炉正常运行时，垂直水冷壁出口蒸汽温度与其对应压力下饱和温度的差值称之为中间点温度。该点是反映燃料和给水关系变化最灵敏的地方，影响中间点温度最主要的就是水煤比，水煤比的变化会直接影响水冷壁中汽水两相分离的界面，从而导致中间点温度的升高和降低。除了水煤比因素外，影响中间点温度的还有给水温度、煤质变化、燃烧调节运行压力，受热面积灰积渣程度，减温水量等。

1. 3. 减温水量

无论是在汽包炉还是直流炉，减温水调节汽温都有快速响应的特点，但与汽包炉不同的是减温水只是作为直流炉汽温的辅助调节，因为当减温水量增大时，直流炉减温水喷水点前的受热面，特别是水冷壁中的工质流量必然减少，使的水冷壁中的工质温度升高，其结果不仅加大了汽温调节幅度，而且可能导致水冷壁或屏过超温。下图为该厂锅炉在稳定负荷和给水工况下，减温水量与水冷壁出口蒸汽过热度的关系图1：

图1 减温水量与过热度关系图

从图1中可看出，在给水总量不变的情况下，当减温水量逐渐增加时，过热度提高，表明进入水冷壁中的水量减少，这也反应了中间点温度的设置是调节进入水冷壁给水量和减温水量的分配。

1. 4. 烟气挡板

烟气挡板主要是通过调节尾部竖井低温再热器和低温过热器的烟气量来调节再热汽温和过热汽温，但在直流炉中，由于过热蒸汽温度主要受辐射传热的影响比较大，而烟气主要是对流传热，所以通过调整烟气挡板对再热汽温的影响要大于过热汽温，同时通过烟气挡板调节过热汽温响应速度慢，通常需配合减温水同时进行调节。

除以上因素外，影响过热蒸汽温度的还有煤质、过剩空气系数、给水温度等，这里不一一叙述。

3 不同运行阶段汽温调节方法及注意事项

1. 启动及低负荷运行阶段

直流炉从启动至额定负荷运行过程中，运行压力从高压、超高压、亚临界压力逐渐增加到超（超）临界压力，水冷壁的工质由双相流体转变为单相流体，工质温度也发生很大变化。在启动过程中和低负荷运行时，由于压力较小，导致汽、水密度差较大，易产生过大的热偏差和流动不稳定，同时由于低负荷运行时炉膛温度偏低，容易导致燃烧不完全，致使燃烧放热量相对减少，炉膛辐射传热降低，水冷壁吸热量相对减少，产生的蒸汽量减少，而此时燃烧不完全又导致了炉膛出口烟温升高，在过热蒸汽压力偏低的情况下，定压比热容较小，非常容易发生屏过和高过超温的现象。此时需特别注意汽机冲转及并网两个阶段，汽机冲转及并网的过程中，对蒸汽量需求的突然增大，导致汽压的下降和汽温的升高，为保证冲转过程中汽温汽压的稳定，需要及时调整风量、燃料量和给水量，如果调节不当，很容易造成汽温的快速升高，此时汽温升高的根本原因是由于产生的蒸汽量低，使受热面得不到有效冷却，一般情况下在冲转之前，通过增加燃料量，增加蒸汽量，通过尽量开大高、低压旁路阀，一般汽轮机冲转前，调整高旁阀开度大于60%，为汽轮机冲转做好准备，为防止机组并网后蒸汽量不能满足带负荷要求，一般在机组并网之前启动第二套制粉系统，为机组并网后能够及时带负荷做好准备，通过在不同运行阶段的提前准备，从而保证了主汽温度的平稳变化。

2. 直流运行转化阶段

在启动过程中，锅炉燃料量逐渐增大，分离器由湿态转向干态运行。初始阶段，分离器出口为饱和蒸汽，当炉内燃料量增加时，蒸汽逐渐达到微过热状态，此时由于水冷壁出口仍处于湿蒸汽区，热量的吸收主要被用于将湿蒸汽转化为饱和及过热蒸汽，中间点温度变化不大，对水煤比调节的参考作用消失，随着锅炉转为纯直流运行状态，由于过热蒸汽的比热小于汽水混合物，蒸汽温度将快速升高。

同时，在燃料量增加的初始阶段，由于燃烧不完全，炉膛出口烟温会增加，燃烧不完全导致的炉膛温度降低使的辐射传热能力下降，这意味着屏过单位重量的蒸汽的相对吸热量减少了，而此时通过屏过的蒸汽量是增加的。随着燃烧的加强，当分离器干态运行后，其汽温变化随负荷(燃料量)的增加而增加。因此在湿干态转换的短时间内，也会造成过热汽温的快速上升。因此此过程中应降低过热度设定值，缓慢增加燃料量，及时增加减温水，避免过热汽温出现快速的严重超温现象。

3. 稳定运行工况

在超（超）临界压力和高负荷下，单相介质的传热系数比亚临界两相流体的传热系数低，流体和水冷壁的温度高，可能产生超温现象。此时机组的操作只能进行小幅的微调，不能进行大幅的操作，避免产生参数的距离波动。同时根据煤质的变化及时调整给水及燃烧配风。

4. 异常情况下的汽温调整

1. 磨煤机跳闸

磨煤机跳闸会导致燃料量的突然减少，炉内燃烧瞬间减弱，各受热面温度下降，应立即根据蒸汽量的减少来减小给水量，同时提高其它磨煤机出力，维持稳定的水煤比。一般情况下调节磨煤机出力优先调节下层磨出力，防止火焰中心的提高，引起过热蒸汽超温。

2. 高加投退时

高加投退会使锅炉给水温度升高或降低，特别是高加退出时若保持煤水比不变，锅炉的加热会延长，过热段会缩短，过热汽温会降低。再热汽温由于进口温度的下降而下降。若要保持过热汽温不变，则必需增加煤量。而此时的中间点温度设定值要适当小些，以防止由于烟气量的增加造成过、再热器超温。待中间点温度开始变化时，维持燃料量不变，调整绐水量，控制中间点温度，使各段工质温度控制在规定范围内。

4. 结论

综上所述，超超临界直流炉汽温调节的关键是保持合理的水煤比，在机组稳定运行的情况下，任何汽温的不正常变化都是由于水煤比发生了较大变化，任何调整手段都是围绕着保持正常的水煤比进行的。而在机组启动及各运行阶段，只要保持稳定的水煤比，及时调整相关参数就可实现机组的平稳过渡。

参考文献：

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[2]黄伟.600MW超临界机组冲转时主蒸汽温度偏高的原因分析及改进措施[J].电力建设，2006，（11）

[3]黄红艳，陈华东.600MW机组超临界直流锅炉的控制策略[J].热力发电，2006，(05)44-49