600WM超临界锅炉汽温特性分析

600WM超临界锅炉汽温特性分析

【摘要】随着我国电力市场和国民经济发展的需要，为了进一步节能降耗和降低污染排放，电站机组朝着高参数、大容量的方向发展，锅炉是火电厂的三大主机之一。本文通过分析影响600mw超临界锅炉汽温的主要因素，从影响锅炉汽温变化的各个因素入手，阐述了超临界锅炉汽温调节的方法及其特性，对锅炉汽温的扰动因素做了简要分析，并针对性的提出应对方案。

【关键词】600mw超临界锅炉；主汽温度；汽温调节；水煤比

0 引言

超临界火电机组已成为国际上一项比较成熟的技术，加快建设和发展高效超临界火电机组是提高能源利用率、解决电力短缺和减少环境污染的最现实以及最有效的途径。目前，超临界压力锅炉已成为目前电站发展的主力[1]。超临界锅炉没有汽包，只有汽水分离器，汽水分离器所储存的水容量很小，所以启动速度快；下降管的数量也大大下降，所以整台锅炉的钢材耗量低，锅炉成本低。其蒸汽温度、压力性能参数高，使发电效率有很大的提高，锅炉的供电煤耗率降低明显。基于超临界锅炉具有以上优点，因此超临界锅炉是中国未来大型锅炉的发展趋势，600mw机组锅炉又是现在的超临界锅炉的主要型号，所以深入研究并掌握超临界600mw机组锅炉的控制技术是十分重要的。超临界机组运行参数高，需适应大范围调峰的要求，这将给超临界锅炉汽温控制系统设计提出了更高的要求。具体体现在以下几方面：

1）锅炉金属材料极限参数与锅炉正常运行参数之间的余地较小，所以对超临界锅炉主汽温度等运行参数偏差值很小，一般主汽温度长期不能超过士10℃，短期不能超过士5℃。

2）加热段、蒸发段和过热段的温度、湿度、长度都会因燃烧率、给水、汽轮机调门开度的扰动而发生变化，从而使汽温与功率、主汽压力关联性很强，这些参数间为多变量输入、输出系统，使得超临界锅炉汽温控制系统复杂。

3）机组在较大负荷变化内调峰运行，需要蒸汽压力和温度等主要运行参数保持稳定或保持在设定范围内，其中主汽温保持稳定重要性高、难度大。主汽温保持在设定值上同时也是超临界机组发挥效率高优势的需要，主汽温几度的偏差就占据偏差损失的主要份额。

因此超临界锅炉汽温调节至关重要，其主要任务是维持主再热器出口蒸汽温度在允许范围内，并保证过热器、再热器管壁温度不超过允许的工作温度，使锅炉有较高的工作效率。保持蒸汽参数的稳定对机组安全性和经济性具有很大的意义。

1 影响汽温变化的主要因素

导致汽温偏差的因素体现在多个方面，具体包括如下几方面：负荷变化，较大的负荷变动对机组的汽温影响很大，也是对机组汽温波动影响最主要的方面之一；燃料特性的变化，主要表现为煤的发热量、挥发分、水分、灰分和含硫量等的变化，会影响炉膛内辐射传热的变化，进而影响水煤比、中间点温度等的变化，从而导致整

个锅炉系统热量分布的改变。发热量的增加会使炉膛温度水平提高，炉内辐射换热量增加，进而使水冷壁内工质吸热量增加，反之亦然；挥发分的提高会使煤粉着火提前，火焰中心下移，在发热量不变的前提下增加炉膛辐射换热量水分的变化会影响炉膛温度水平，进而影响水冷壁内工质的吸热量；灰分的提高一方面会提高炉内固体颗粒的份额，增强辐射能力；另一方面，灰分的提高意味着发热量的降低，又会影响辐射换热量，同时使得炉内积灰增多，炉膛出口烟温升高，主汽温度升高，同时导致燃烧效率下降；受热面的清洁情况及吹灰，蒸汽吹灰对机组的主再热汽温的影响很大，当吹水冷壁时，由于水冷壁受热面变得清洁从而使得其吸热量增大，炉膛烟气温度降低，此时若不进行调解势必造成主再热汽温的降低。当吹过热器和再热器时，其受热面变清洁吸热量必定增加，汽温升高，此外，当蒸汽吹灰时为保证负荷需要，必须增加燃料量，导致过热器和再热器出口汽温升高；给水温度变化，加热给水所需热量变化，锅炉负荷不变，给水温度降低，则加热给水所需热量增加，如果入炉燃料量不变，则蒸发量必然下降，而过热器吸热量基本不变，导致过热器出口汽温升高为维持负荷，必须增加入炉燃料量，使炉内烟气量和炉膛出口烟温都提高，使对流式过热器和再热器出口蒸汽温度增加。

2 减少汽温波动的调节方法

优化汽温自动控制系统，使汽温自动控制系统满足锅炉吹灰或变工况的需求，在机组工况运行稳定情况下锅炉汽温自动调节基本能

够满足机组要求，保持汽温稳定，工况变化大时必须及时切除自动，进行手动调节；不同运行阶段的汽温调节，包括启动及低负荷运行阶段，直流运行转化阶段，跨越临界点阶段，异常情况如给水泵跳闸、磨煤机跳闸、高加投退，这些运行阶段及时调整相关参数，可实现机组的平稳过渡；加强燃料特性的监视，根据燃料特性的在线变化及时调整根据煤的发热量调整磨煤机出力以及风量；根据挥发分调整摆角，改变火焰中心高度等，根据煤的结焦特性合理投入锅炉蒸汽吹灰，保证受热面的清洁；保持减温水有足够的预度，过热器汽温调节过程中，过热蒸汽尽量保证一级减温水有一定的开度，过热器一级减温水控制二减前后温差在20度范围内；严格控制过量空气系数，在磨煤机通风暖磨时，缓慢开启冷风调节门，防止炉膛内突然进入大量的冷风。

影响过再热汽温变化的因素很多，如负荷蒸汽量减温水量烟气流量、燃料成份、炉膛火焰中心位置等，超临界锅炉汽温控制对象特性延迟和惯性大，允许的汽温波动范围小，控制难度大，汽温调节具体体现在以下几个重要技术参数的控制：

2.1 水煤比

超临界锅炉以水煤比作为过热蒸汽温度的主要调节手段，在超临界压力下运行时，贮水箱将垂直水冷壁与过热器系统连接为一体，垂直水冷壁实际上相当于过热器，给水吸收的热量首先反应在过热汽温的变化上，且过热器系统的吸热是以辐射换热为主，水煤比的变化直接影响着过热器系统的吸热情况。

2.2 中间点温度

超临界锅炉正常运行时，垂直水冷壁出口蒸汽温度处于微过热状态，此点是反映给水和燃料变化关系最灵敏的地方，通常称之为中间点温度[2]。满负荷负荷600mw运行时，在给水量和减温水量保持稳定的情况下，中间点温度每升高1度，过热汽温升高3～6度；低负荷运行时，中间点温度每升高1度，过热汽温升高10度，低负荷时变化更明显。因此对中间点温度的控制非常重要。影响中间点温度最主要的是水煤比，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。除此以外，影响中间点温度的还有煤质变化、给水温度、受热面积灰积渣程度、减温水量、燃烧调节运行压力等。

2.3 减温水量

减温水调节汽温具有快速响应的特点，与亚临界锅炉不同的是减温水只作为超临界锅炉汽温的微调，因为当减温水量增大时，超临界锅炉水冷壁中的工质流量必然减少，使其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超温。

3 结束语

对于600mw超临界锅炉，控制好水煤比是调节汽温的最根本方法，减温水调节是一个重要的调整手段，而中间点温度是一个监测控制参数。超临界机组负荷的变化，煤质（燃烧特性）的变化，给水温度的扰动等是影响锅炉汽温的重要因素，超临界锅炉要求水煤比以及减温水等的调节品质很高。因此，600mw超临界锅炉汽温调节的