直流炉干湿态转换研究

直流炉干湿态转换研究
直流锅炉的工质一次地通过各受热面，汽水通道可分加热段、蒸发段、过热段。

通过研究循环泵式启动系统控制原理及干湿态转换的机理，总结出直流炉干湿态转换操作及注意事项，为集控运行操作提高有效指导。

标签：直流炉；温度控制；水位控制；湿转干；干转湿
1 超临界直流锅炉的特点
水的临界状态点：压力22.115MPa，温度374.15℃。

当水的状态参数达到临界点时，汽化潜热为0，汽水密度差也为0。

因此，超临界压力下水变成蒸汽不再存在汽水两相区。

直流炉汽水流程中无汽包，在給水泵的作用下，给水一次性地通过省煤器、水冷壁、过热器。

它的循环倍率始终为1，与负荷无关。

直流炉汽水通道由加热段、蒸发段、过热段三部分组成，各段没有固定的分界线。

2 湿态转干态
如图一，水位控制随负荷增加逐渐增切至温度控制。

在第一阶段以前，炉水循环泵运行，通过给水流量分控制离器水位。

第一阶段：省煤器入口的给水流量保持某个最小值；当燃料量逐渐增加时，随之产生的蒸汽量也增加，从分离器疏水逐渐减小，给水流量应逐渐增加，以保证省煤器入口的给水流量某个最小值，此时分离器入口的湿蒸汽的焓值增加。

一点：分离器入口蒸汽干度达到1，饱和蒸汽流入分离器，此时没有水可分离，锅炉给水流量等于省煤器入口的给水流量，但仍保持在某个最小常数值。

切换阶段：省煤器入口的给水流量仍不变，燃烧率继续增加，在分离器中的蒸汽慢慢地过热（此时分离器压力不变），分离器出口实际温度仍低于设定值，温度控制还未起作用。

所以此时增加的燃烧率不是用来产生新的蒸汽，而是用来提高直流锅炉运行方式所需的蒸汽蓄热。

二点：分离器出口的蒸汽温度达到设定值，进一步增加燃烧率，使温度超过设定值。

第二阶段：进一步增加燃烧率，给水量也相应增加，锅炉开始由定压运行转入滑压运行，温度控制系统投入运行，由“煤水比”控制分离器出口的蒸汽温度及分隔屏出口的一级喷水减温器的前后温差，该温差是锅炉负荷的函数，当锅炉主蒸汽流量增加至设定值，锅炉正式转入干态运行。

当分储水箱水位低至某一定值，炉水循环泵跳闸，检查关闭其出口门，大小溢流阀。

3 干态转湿态
如图二，随负荷降低，由温度控制切至水位控制。

第一阶段：锅炉负荷指令同时减少燃烧率和给水流量，锅炉处于滑压运行，温度控制系统投入运行；当锅炉主蒸汽流量降至设定值以下，干态信号消失；②点：给水流量达到最低直流负荷流量。

切换阶段：给水流量仍不变，燃烧率继续减小，在分离器中的蒸汽过热度降低，开始有水分离出。

①点：蒸汽过热度完全消失，流入分离器的蒸汽呈饱和状态，由“煤水比”控制分离器出口的蒸汽温度及分隔屏出口的一级喷水减温器的前后温差回路切除。

第二阶段：给水流量不变，进一步减小燃烧率，分离器入口蒸汽湿度增加，分离器中开始积水，当分离器水位上升到一定高度，循环泵启动条件之一满足，当给水母管流量小于设定值时，控制系统能自动切换为湿态运行，溢流阀会自动或手动开启；当在全开位且分离器水位大于3米，启动循环泵，水位控制开始动作，水位由锅炉给水自动调节。

第二阶段以后，随着负荷的降低，蒸汽量减少，给水量也减少。

从理论上讲，当产汽量为零时给水母管给水可为零，但实际应用中，给水量应保持约为55%BMCR不变，直到停炉。

当循环泵系统故障解列，分离器水位会上升，当分离器水位上升到一定高度，调节阀会自动调节分离器水位在规定值以内。

4 直流炉干湿态转换注意事项
①直流炉转干态过程要迅速，尽量缩短此状态运行时间，防止干湿态来回切换；②转干态后，要严格监视各受热面壁温，防止超温；③转干态后，增减煤量时要及时增减给水，控制好煤水比，防止汽温大幅度波动；④直流炉启动及低负荷时，维持给水泵出口至省煤器入口3MPa至5MPa差压，保证给水泵有足够的调节余量。

10MW负荷对应27t/h左右给水，维持水煤比5.5至6.5，主给水流量接近主蒸汽流量，可以维持汽温及储水箱水位稳定；⑤给水泵转速指令每次加减每次小于100r/min，待反馈跟踪上来再行操作，防止转速指令与反馈偏差大遥控切除。

参考文献：
[1]严家，王用青.工程热力学[M].北京：中国电力出版社，2004.
[2]王大伟，李锦贤，蔡云贵.600MW超临界直流锅炉给水控制研究[J].全国火电大机组2005.3.P1-2.。