第五章 蒸汽温度控制

第五章蒸汽温度控制§5.1 过热蒸汽温度控制§5.2 再热蒸汽温度控制

§5-1 过热蒸汽温度控制

过热器喷水减温工艺流程简图

高温过热器

屏式过热器

一级减温器二级减温器

至高压缸

低温过热器

一、基于焓值修正燃水比的串级汽温控制方案

超临界机组过热汽温的调节是以调节煤水比为主，用一、二级减温水作细调。

过热汽温粗调（煤水比的调节）

煤水比的调节的主要温度参照点是内置式分离器出口焓，即所谓的中间点焓值。锅炉负荷大于37％MCR，分离器呈干态。

1、锅炉过热蒸汽温度控制系统

（1）过热蒸汽温度控制的任务

过热蒸汽温度控制的主要任务是维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全；过热蒸汽温度偏低，则会降低发电机组能量转换效率，据分析，汽温每降低5℃，热经济性将下降1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽湿度增大，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。该机组要求控制过热蒸汽温在℃的范围内。5

5

571+−

(2) 影响过热汽温的主要因素

1) 燃料、给水比（煤水比）

只要燃料、给水比的值不变，过热汽温就不变。只要保持适当的煤水比，在任何负荷和工况下，直流锅炉都能维持一定的过热汽温。

2) 给水温度

正常情况下，给水温度一般不会有大的变动；但当高压加热器因故障出系时，给水温度就会降低。对于直流锅炉，若燃料不变，由于给水温度降低，加热段加长、过热段缩短，过热汽温会随之降低，负荷也会降低。

3) 过剩空气系数

过剩空气系数的变化直接影响锅炉的排烟损失，同时影响对流受热面与辐射受热面的吸热比例。当过剩空气系数增大时，除排烟损失增加、锅炉效率降低外，炉膛水冷壁吸热减少，造成过热器进口温度降低、屏式过热器出口温度降低；虽然对流过热器吸热量有所增加，但在煤水比不变的情况下，末级过热器出口汽温有所下降。过剩空气系数减小时，结果与增加时相反。若要保持过热汽温不变，则需重新调整煤水比。

4) 火焰中心高度

火焰中心高度变化的影响与过剩空气系数变化的影响相似。在煤水比不变的情况下，火焰中心上移类似于过剩空气系数增加，过热汽温略有下降；反之，过热汽温略有上升。若要保持过热汽温不变，亦需重新调整煤水比。

5) 受热面结渣

煤水比不变的调节下：炉膛水冷壁结渣时，过热汽温有所降低；过热器结渣或积灰时，过热汽温下降明显。前者发生时，调整煤水比就可；后者发生时，不可随便调整煤水比，必须在保证水冷壁温度不超限的前提下调整煤水比。

结论：对于直流锅炉，在水冷壁温度不超限的条件下，后四种影响过热汽温因素都可以通过调整煤水比来消除；所以，只要控制、调节好煤水比，在相当大的负荷范围内，直流锅炉的过热汽温可保持在额定值，这个优点是汽包锅炉无法比拟的；但煤水比的调整，只有自动控制才能可靠完成。

（3）过热蒸汽温度控制策略

600MW超临界发电机组锅炉过热汽温的调节是以调节煤水比为主，用一、二级减温水作细调。

1）过热汽温粗调（煤水比的调节）

煤水比的调节的主要温度参照点是中间点（即内置式分离器出口）焓值（或温度）。锅炉负荷大于40％MCR，分离器呈干态，中间点温度为过热温度。从直流锅炉汽温控制的动态特性可知：过热汽温控制点离工质开始过热点越近，汽温控制时滞越小，即汽温控制的反应明显，具体控制思路见锅炉给水控制系统部分。

2）过热汽温细调

由于锅炉调节中，受到许多因素变化的影响，只靠煤水比的粗调还不够；另外，还可能出现过热器出口左、右侧温度偏差。因此，在后屏过热器的入口和高温过热器（末级过热器）的入口分别布置了一级和二级减温水（每级左、右各一）。喷水减温器调温惰性小、反应快，开始喷水到喷水点后汽温开始变化只需几秒钟，可以实现精确的细调。所以，在整个锅炉负荷范围内，要用一、二级喷水减温来消除煤水比调节（粗调）所存在的偏差，以达到精确控制过热汽温的目的。必须注意的是，要严格控制减温水总量，尽可能少用，以保证有足够的水量冷却水冷壁；投用时，尽可能多投一级减温水，少投二级减温水，以保护屏式过热器。

屏式过热器出口温度控制系统

如图2所示，又称为一级减温控制系统。该系统由A(左)侧和B(右)侧两套系统构成，结构相似，都采用温差串级控制策略。

为了保证机组的经济性，防止过多喷水，由汽水分离器出口压力经f(x)形成饱和温度，再加上10℃的过热度，作为喷水的最低温度限。

二级减温器入口温度与出口温度的温差信号作为主调节器的过程被控量，主调的输出作为副调节器的给定值，一级减温器出口温度为副调节器的被调量，形成串级调节系统，产生一级喷水减温器的喷水量指令去控制一级减温器入口水调节门，使进、出二级减温器的温差随负荷(蒸汽流量)而变化。这可防止负荷增加时一级喷水量的减少和二级喷水量的大幅度增加，从而使一级和二级喷水量相差不大，各段过热器温度相对比较均匀。设定值可由运行人员手动设定或由修正后的蒸汽流量经f(x)形成。蒸汽流量、总风量、燃烧器倾角（燃料指令）经动态滤波处理后，加到主调的输出，作为前馈量，其目的使为了在负荷变化引起烟气侧扰动时，及时调整喷水量，消除负荷扰动，减小过热汽温波动。

图2. 一级减温控制系统原理图

末级过热蒸汽温度控制系统

如图3所示，又称为二级减温控制系统。该系统也由A(左)侧和B(右)侧两套系统构成，结构相似，采用典型的串级汽温控制方案。

系统的设定值可由运行人员手动设定或由修正后的蒸汽流量经f(x)形成。蒸汽流量、总风量、燃烧器倾角（燃料指令）经动态滤波补偿处理后，加到主调的输出，作为前馈量，其目的使为了在负荷变化引起烟气侧扰动时，及时调整喷水量，消除负荷扰动，减小过热汽温波动。

为保证机组的经济性，防止过多喷水，系统还设置了最低喷水温度限制，即由汽水分离器出口压力经f(x)形成饱和温度，再加上10℃的过热度，作为喷水的最低温度限。