锅炉汽温调节系统

汽包锅炉蒸汽温度自动调节系统

一、蒸汽温度自动调节系统

锅炉蒸汽温度自动调节包括过热蒸汽温度和再热蒸汽温度调节。调节的任务是维持锅炉过热器及再热器的出口汽温在规定的允许范围之内。

1、过热汽温调节任务和特点

过热汽温是锅炉运行质量的重要指标之一。过热汽温过高或过低都会显著地影响电厂的安全性和经济性。过热汽温过高，可能会造成过热器、蒸汽管道和汽机的高压部分金属损坏，因为超温会引起汽轮机金属内部过大的热应力，会缩短使用寿命，还可能导致叶片根部的松动；过热汽温过低，会引起机组热耗上升，并使汽机轴向推力增大而可能造成推力轴承过载。过热汽温过低还会引起汽轮机尾部叶片处蒸汽湿度增加，从而降低汽轮机的内效率，并加剧对尾部叶片的水蚀。所以，在锅炉运行中，必须保持过热汽温长期稳定在规定值附近（一般范围为额定值541±5℃）。过热汽温调节对象的静态特性是指过热汽温随锅炉负荷变化的静态关系。过热器的传热形式、结构、布置都将直接影响过热器的静态特性。对流式过热器和辐射式过热器的过热汽温静态特性完全相反。对于对流式过热器，当负荷增加时，通过其烟气的温度和流速都增加，因而使过热汽温升高。而对于辐射式过热器，由于负荷增加时炉膛温度升高不多，而炉膛烟温升高所增加的辐射热量小于蒸汽负荷增大所需要的吸热量。我们的过热器系统采取了对流式、辐射式和屏式（半辐射式）交替串联布置的结构，这有利于减小过热器出口汽温的偏差，并改善了过热汽温调节对象的静态特性。

引起过热蒸汽温度变化的原因很多，如蒸汽流量变化、燃烧工况变化、进入过热器的蒸汽温度变化、流过过热器的烟气温度和流速变化等。归结起来，过热汽温调节对象的扰动主要来自三个方面：蒸汽流量变化（机组负荷变化），加热烟气的热量变化和减温水流量变化（过热器入口汽温变化）。

过热汽温调节对象的动态特性是指引起过热汽温变化的扰动与过热汽温之间的动态关系。在各种扰动下的过热汽温调节对象动态特性的特点是有迟延和惯性，典型的过热汽温阶跃反应曲线如下图所示。．

当机组负荷扰动时，蒸汽流量的变化使沿整个过热器管路长度上各点的蒸汽流速几乎同时改变，从而改变过热器的对流放热系数，使过热器各点的蒸汽温度也几乎同时改变。所以，在机组负荷扰动下，过热汽温的迟延和惯性比较小。当烟气热量扰动（烟气温度和流速发生变化）时，由于烟气流速和温度的变化也是沿整个过热器同时改变的，与蒸汽流量变化对传热影响的情况类似，所以过热汽温的反应也是较快的。当减温水流量扰动时，改变了高温过热器的入口汽温，从而影响了过热器出口汽温。由于过热器管路很长，因此汽温的反应是较慢的。

由此，在不同扰动作用下，过热汽温动态特

）有较大的差别，例、K性参数的数值（τ、Tc远大于如：减温水扰动时汽温反应的迟延时间t 烟气侧扰动时的迟延时间。使调正确选择调节过热汽温的手段，因此，（即调节机构动作节机构动作后能及时影响汽温

应尽可能小）是τ时，汽温动态特性的迟延时间调节对象在调节作用下的迟但目前广泛采用喷水减温作为调节过热汽温的手段，很重要的。太大，如果只根据汽温偏差来改变喷水量往往不能满足生产上的要和时间常数Tct延时间以便好地控制汽温的因此，在设计自动调节系统时应该设法减小调节对象的惯性迟延，求。变化。

、过热汽温调节基本方案2从过热汽温调节对象的阶跃试验曲线可以看出：若从动态特性的角

度考虑，改变烟气侧喷水减温对过热的调节手段是比较理想的，但具体实现比较困难。参数（烟温或烟气流速）采用喷水所以尽管对象的调节特性不够理想，但还是被广泛采用。器的安全运行比较有利，需由于对象调节通道有较大的迟延和惯性以及运行中要求有较小的汽温控制偏差，减温时，要从对象的调节通道中找到一个比被调量反应快的中间点信号作为调节器的补充反馈信号，一般考虑采用串级调节系统因此，以改善对象调节通道的动态特性，提高调节系统的质量。方案。．

过热器减温器θ1 过热器θ2

γγ蒸汽2θθ1

减

温执行器 P

水 PID Wj

其中：γγθ1—减温器后汽温；—温度变送器斜率；2θ1，θθ2—过热器出口汽温

简图过热汽温串级调节系统

汽温调节对象由减温器和过热器组成，减温水流量Wj为对象调节通道的输入信号，过热器出口汽温θ2为输出信号。减温器出口处汽温θ1作为辅助调节信号（导前汽温信号）。当调节机构动作（喷水量变化）后，导前汽温信号θ1的反应显然要比被调量信号θ2早得多。这样，对象调节通道的动态特性Go（s）可以看成为由两部分构成：①以减温水流量作为输入信号，减温器出口温度θ1作为输出信号的通道，这部分调节通道称为导前区；②以减温器出口汽温θ1为输入信号，过热器出口汽温θ2为输出信号的通道，这部分调节通道称为惰性区。

可以知道，引入θ1负反馈而构成的副回路起到了稳定θ1（或Wj）的作用，从而使过热汽温保持基本不变，因此可以认为负副反馈回路起着粗调过热汽温θ2的作用。而只要θ2不等于设定值，主调节器就会不断地改变其输出信号，并通过副调节器去不断地改变减温水流量Wj，直到

θ2恢复到等于设定值为止。

如果减温水流量Wj发生自发性波动（可能是减温水压力或蒸汽压力改变）而引起变化时，由于副回路的存在，而且导前区的惯性又很小，副调节器能够及时动作，快速消除减温水流量的自发性波动，从而使过热汽温基本保持不变。如果扰动发生在副回路以外，引起过热汽温偏离给定值时，串级汽温调节系统首先由主调节器改变其输出校正信号，通过副调节回路去改变减温水流量，使过热汽温恢复正常。可见，在串级汽温调节系统中，副回路的任对过热汽温起粗调作务是尽快消除减温水流量的自发性扰动和其他进入副回路的各种扰动，

用。副调节器一般采用比例或微分调节器，主调节器的任务是保持过热汽温等于给定值，采用

PI或PID调节器。

3、过热汽温自动调节系统（1/2U应用）

宝钢电厂的1/2U锅炉过热蒸汽系统分为A、B两路。主蒸汽温度的控制采用通常的喷水减温方法。一般，即使是大容量锅炉，设置两级减温器也足能满足对汽温的控制要求了。由于当初设计时考虑到宝钢电厂经常处于冲击负荷下运行，为了确保在冲击负荷下的汽温波动也不会过大，故在锅炉的设计上增加第三级喷水减温器。第三级喷水减温器在正常运行条件下，其喷水调节门是全关的，只在主汽温偏差超过许可（±8℃）的情况下才参与汽温的控制。所以第三级喷水减温