超临界锅炉介绍

燃料量扰动



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燃料发生变化时，由于加热段和蒸发段缩短，锅 炉储水量减少，在燃烧率扰动后经过一个较短的 延迟，蒸汽量会向增加的方向变化，当燃烧率增 加时，一开始由于加热段蒸发段的缩短而使蒸发 量增加，也使压力、功率、温度增加。 ●由于给水流量保持不变，因此主汽流量最终仍 保持原来的数值。但由于燃料量的增加而导致加 热段和蒸发段缩短，锅炉中贮水量减少，因此主 汽流量在燃料量扰动后经过一段时间的延迟后会 有一个上升的过程。 ●主汽压力在短暂延迟后逐渐上升，最后稳定在 较高的水平。最初的上升是由于主汽流量的增大， 随后保持在较高的水平是由于过热汽温的升高， 蒸汽容积流量增大，而汽机调速阀开度不变，流 动阻力增大所致。 ●过热汽温一开始由于主汽流量的增加而略有下 降，然后由于燃料量的增加而稳定在较高的水平。 ●功率最初的上升是由于主汽流量的增加，随后 的上升是由于过热汽温（新汽焓）的增加。
热力学理论认为，在22.129MPa、温度374℃时，水的汽化会在一瞬间完 成，即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的两相区存 在，两者的参数不再有区别。由于在临界参数下汽水密度相等，因此在 临界压力下无法维持自然循环，只能采用直流炉。超临界直流炉的汽水 行程如图所示。
直流锅炉没有汽包，整个锅炉是由许多管子 并联，然后用联箱连接串联而成。在给水泵 的压头作用下工质顺序一次通过加热、蒸发 和过热受热面。进口工质为水，出口工质为 过热蒸汽。由于没有汽包，所以在加热和蒸 发受热面之间，以及在蒸发和过热受热面之 间都没有固定的分界线。加热区和过热区中 的参数变化同自然循环锅炉相同；在蒸发区 中由于流动阻力，压力有所降低，相应的饱 和温度也有所下降。
超临界锅炉介绍
尹智勇
一、超临界机组概述
随着锅炉朝着大容量高参数的方向发展，超临界机组日益显 示其诸多优点。火电机组随着蒸汽参数的提高，效 率也相应 地提高：
● 亚临界机组（16～17Mpa、538/538℃），净效率在37％～38％之间 ，煤耗330~350g/kwh； ● 超临界机组(24～28Mpa、538/538℃)，净效率约为40～41%，煤耗 310~320g/kwh； ● 超超临界机组（30Mpa以上、566/566℃），净效率约为44～46%， 煤耗280~300g/kwh； 由于效率的提高，不仅煤耗大大降低，污染物排量也相应减少，经济效 益十分明显。
给水流量扰动



当给水流量扰动时，由于加热段、蒸发段延长而 推出一部分蒸汽，因此开始压力和功率是增加的， 但由于过热段缩短使汽温下降，最后虽然蒸汽流 量增加但压力和功率还是下降，汽温经过一段时 间的延迟后单调下降，最后稳定在一个较低的温 度上。 ●随着给水流量的增加，主汽流量也会增大。但 由于燃料量不变，加热段和蒸发段都要延长。在 最初阶段，主汽流量只是逐步上升，在最终稳定 状态，主汽流量必将等于给水量，稳定在一个新 的平衡点。 ●主汽压力开始随着主汽流量的增加而增加，然 后由于过热汽温的下降而有所回落。 ●过热汽温经过一段较长时间的迟延后单调下降 直至稳定在较低的数值。 ●功率最初由于蒸汽流量增加而增加，随后则由 于汽温降低而减少。因为燃料量未变，所以最终 的功率基本不变，只是由于蒸汽参数的下降而稍 低于原有水平。
二、直流锅炉与汽包的简单比较
（1）应有高品质的给水：进入锅炉的给水全部变为 蒸汽，给水所含的盐分除少量溶于蒸汽而被带出 外，其余杂质均将沉积在受热管内壁上。 （2）节约钢材：采用小管径而且不用汽包，就可大 量节约钢材。一般直流锅炉大约可节约20 ％～30 ％的钢材。 （3）由于强制工质流动，蒸发部分的管子允 许有 多种布置方式不必象自然循环锅炉那样要用 立置 的蒸发管。但蒸发段的最后部分受热面应安 置在 热负荷较为温和的地区。
（4）直流锅炉不受工作压力的限制，而且更适于超 高压力和超临界压力，因为随压力的提高以及水和 汽的比容差的减小，工质的流动更为稳定。 （5）锅炉储存的热量少。当外界负荷变化较快而燃 烧和给水调整赶不上时，汽压和汽温的波动较大。 但是正因为储热少，对调节的反映也快，如配有灵 敏的调节设备，可适应外界负荷变动。 （6）直流锅炉的起动和停炉的时间较短，一般不超 过1小时。汽包锅炉由于汽包壁很厚，为减少由于汽 包壁内外和上下温差而引起的热应力，在起动和停 炉时常需缓慢进行，要用3～10小时之久。
三、锅炉的结构简介
汽机调门开度扰动
● 主汽流量迅速增加，随着主汽压力的下 降而逐渐下降直至等于给水流量。 ● 主汽压力迅速下降，随着主汽流量和给 水流量逐步接近，主汽压力的下降速度 逐渐减慢直至稳定在 新的较低压力。 ● 过热汽温一开始由于主汽流量增加而下 降，但因为过热器金属释放蓄热的补偿 作用，汽温下降并不 多，最终主汽流量 等于给水流量，且燃水比未发生变 化， 故过热汽温近似不变。 ● 由于蒸汽流量急剧增加，功率也显著上 升，这部分多发功率来自锅炉的蓄热。 由于燃料量没有变 化，功率又逐渐恢复 到原来的水平。