再热蒸汽温度调节系统

再热蒸汽温度调节系统

大中小再热汽温调节系统的任务是维持再热汽温为规定值。由于再热蒸汽的汽压低、流量小，传热系数小，所以再热器多布置在垂直烟道或水平烟道之中，属于纯对流受热面，因而再热汽温受锅炉负荷变化的影响较大。图8-20表示出再热汽温θ与蒸汽流量D之间的静态关系。由此可见要保持再热汽温为规定值，负荷变化时必须进行调节。

图8-20

影响再热汽温的因素很多，如机组负荷的大小、火焰中心的位置变化、过剩空气量的变化、受热面积灰的多少，等等。在各种扰动下，再热汽温的动态响应特性与主汽温相类似，共同的特点为有迟延、有惯性、有自平衡能力。

再热汽温调节与过热汽温调节不同，虽然利用喷水调温具有迟延小，灵敏度高的优点，但再热汽温用喷水调节，则势必增大汽机中、低压缸的流量，相应增加了中、低压缸的功率，如果机组总功率（负荷）保持不变，势必减少高压缸的功率与流量，这就等于用部分低压蒸汽循环代替高压蒸汽循环，导致整个单元机组循环热效率降低，热经济性变差。在超高压机组中，喷入1%额定蒸发量的减温水至再热器，将使循环效率降低0.1%~0.2%。因此再热汽温的调节很少采用喷水调节作为主要调温手段，而只作为事故喷水或辅助调温手段。而再热汽温多数采用烟气侧调节方法。在烟气侧调节再热汽温的方法有烟气旁路法、摆动燃烧器倾角法、烟气再循环法等；少数电厂采用蒸汽侧调节再热汽温如汽——汽交换器法等。

1．烟气旁路法

烟气旁路法也称烟气挡板调节法，它是通过调节烟气挡板开度来改变流过过热器受热面和再热器受热面的烟气分配比例，从而达到调节再热汽温目的的。烟气挡板在炉内的布置如图8-21所示。采用这种方法时炉子尾部烟道分成两个并行烟道，左侧主烟道中布置低温段再热器，右侧旁路烟道中布置低温对流过热器，它们的下方布置省煤器的下面，分为主、旁烟道，烟气流量相对变化达60%左右，再热汽温变化量约为50℃，相应地低温对流过热器出口汽温也将到影响。

（图8-21）

烟气挡板调节再热汽温的主要特性有：

（1）用挡板调节再热汽温有一定的迟延，一般在挡板动作1.5分钟后，再热汽温才开始变化，10分钟左右趋于稳定。

（2）调节特性的好坏是指调节的开度范围是否在挡板最佳转角范围内，烟气流量与挡板开度的关系是否呈线性关系。要达到这两点，在挡板设计时，其尺寸则须根据尾部受热面阻力特性进行选择，使挡板阻力与该烟道受热面阻力相匹配。

（3）双烟道同步调节。锅炉负荷降低时，须将再热器侧挡板开大，过热器侧挡板关小。同步调节就是转角大小及速度同步，方向相反，即两侧挡板挡板转角之和等于定值（∑φ=φ再+φ过）。双烟道调节特性取决于这两个烟道内阻力的比值，经理论分析：双烟道调节特性与挡板转角之和∑φ有关，一般认为∑φ=90°较理想，即再热器侧挡板全开时，过热器侧挡板正好全关。这样的∑φ可以使锅炉在70%~100%MCR（最大连续出力）范围内调温过程中具有较大的挡板转角（约为22°~25°）,便于控制，并且挡板在最佳工作角度范围（15°~75°）工作，烟气流动阻力亦较小。在锅炉启动时，两烟道挡板角度均为45°。利用旁路烟道法调节再热汽温的调节方法有多种，基本思路都是以挡板调节为主并以喷水减温为辅助手段，图8-22所示是其中的一种方案，

（图

8-22）

其工作原理是：再热汽温θ作为被调信号，左侧根据再热汽温偏差通过调节器6去调节烟气挡板，右侧根据再热汽温偏差通过调节器15调节喷水。正常时靠烟气挡板来调节再热汽温，函数变换器9、12用以修正挡板的非线性，反相器10是用以使两个挡板动作方向相反（即一开一关）。考虑到低负荷时，挡板不能将再热汽温维持在给定值，因而在保证一定的过热度条件下，可以适当降低再热汽温的给定值。定值器确定的给定值，在高负荷时小于蒸汽流量信号，小值选择器2选择给定值作为输出。当负荷降低时，蒸汽流量信号通过小值选择器作为输出信号进入大值选择3，大值选择器的另一个输入信号为汽温的低限值，这样再热汽温给下值随负荷变化的关系如图8-23所示。

（图8-23）

蒸汽流量信号是再热汽温的超前信号，因此蒸汽流量信号D通过函数转换器4、加法器7提前控制烟气挡板，可以克服被调对象的迟延和惯性。为防止锅炉异常时再热器超温，偏差器14的输出经高低限监视器19转换为逻辑信号去打开电磁阀20，使减温水调节阀18进行喷水减温。当再热汽温恢复正常时，高低值监视器19的逻辑信号改变，电磁阀20关闭，停止喷水。采用电磁阀打开时提供事故喷水，关闭时切断事故喷水，同时可防止调节阀漏流。

2．摆动燃烧器倾角法

改变燃烧器倾角调节再热汽温，即改变炉膛火焰中心高度和炉膛出口烟温，使炉膛辐射传热量和对流受热面的对流传热量分配比例改变，使再热汽温变化。这种调节方法，距炉膛出口越近的受热面，吸热量的变化越大，所以对于高温布置的再热器采用这种调温方法，其调温辐度大、迟延小、调节灵敏。但燃烧器倾角的改变，将会直接影响炉内的燃烧工况。当燃烧器向上摆动时，由于火焰中心上移，炉膛出口烟温升高，使再热汽温上升，同时使煤粉在炉内停留时间缩短，导致飞灰中含碳量增加，锅炉效率降低。此外还可能因炉膛出口烟温过高而引起炉膛出口处受热面产生结渣现象，这些因素限制了向上摆动角度。防止冷灰斗结渣是限制向下摆动角度的条件。一般锅炉燃烧器上下摆动角度为±20°~30°。燃烧器摆动角度对炉膛出口汽温的影响如图8-24所示。由图可见

（图8-24）

燃烧器上摆时可以提高炉膛出口烟气温度，燃烧器下摆时可以降低炉膛出口烟气温度，通过改变摆角可用来调节再热汽温，再热汽温低时使摆角向上，再热汽温高时使摆角向下。图8-25所示为摆动燃烧器倾角的再热汽温调节系统。

（图8-25）

该系统有两个子系统：燃烧器倾角调节系统和喷水减温调节系统。再热汽温θ同时送往两个子系统的调节器PI1和PI2，当再热汽温θ超过或低于给定值θ0时，调节器PI1便根据其偏差信号去调节燃烧器摆角，使燃烧器向下或向上倾斜某一角度，改变火焰中心位置，从而调节再热汽温θ使之达到给定值θ0。为了克服送风量变化对再热汽温的扰动影响，在燃烧器倾角调节系统中也加入了送风量V作为前馈信号。当送风量增加时，流过再热器的烟气量增加，再热汽温要上升，