再热汽温的喷水减温调整方式对热效率的影响分析

再热汽温的调整方式对热效率的影响

宋有生周义刘艳梅

（内蒙古国电能源新丰热电厂012100）

摘要：机组在运行时，再热汽温是变化和波动的，当再热汽温发生波动偏离额定值后，就会影响机组运行的经济性和安全性。通过采用喷水减温调节控制锅炉再热汽温的方法进行研究，分析使用这种调节控制方法对锅炉及机组热效率的影响。

关键字：再热汽温方式热效率影响

1、概述

再热汽温的调整大致有烟气再循环、分隔烟道挡板、汽一汽热交换器和改变火焰中心高度四种方法。利用再循环风机，将省煤器后部分低温烟气抽出，再从冷灰斗附近送入炉膛，以改变辐射受热面和对流受热面的吸热比例。对于布置在对流烟道内的再热器，当负荷降低时，再热汽温降低，可增加再循环烟气量，使再热器吸热量增加，保持再热汽温不变。用隔墙将尾部烟道分成两个并列烟道，在两烟道中分别布置过热器与再热器，并列烟道省煤器后装有烟道挡板，调节挡板开度可以改变流经两个烟道的烟气流量，从而调节再热汽温。汽一汽热交换器是利用过热蒸汽加热再热蒸汽以调节再热汽温的设备。对于设置壁式再热器和半辐射式再热器的锅炉可以通过改变炉膛火焰中心的高度来调节再热汽温。另外再热器还设置微量喷水作为辅助细调手段。

汽轮电机组再热汽温随机组主汽温度和发电机组的负荷变化而变化，再热汽温的变化也会影响发电机组的循环热经济性和安全性。第一，当再热汽温升高超过允许范围时，会使锅炉再热器、汽轮机中压缸前几级金属材料的强度，因超温有明显的下降趋势，这样会缩短设备的使用寿命，如果再热汽温过高时，则会引起再热器管子爆破泄漏事故导致机组无法继续运行，将使发电量受到损失和机组检修启停费用增加等；第二，当再热汽温变化降低超过允许范围时，会使汽轮机中压缸末级叶片的应力增大，末级叶片的蒸汽湿度增加，湿汽损失增大热效率降低，若长期在低温下运行，则末级叶片会受到严重的侵蚀而缩短检修周期，更重要的是末级叶片因受到侵蚀通流面积改变，级效率降低经济性下降；第三，当再热汽温急剧发生变化时，则会引起中压缸金属部件的热应力、热变形大幅度变化，导致机组轴系发生物理变形，机组的动平衡受到破坏，极易诱发机组支撑点轴承、轴瓦振动事故。这一点，特别对高参数大容量的机组来说，由于其轴系比较庞大这种变化尤为明显，所以，对再热汽温的监视、调整应等同于主汽温度一样重要，需进行严密的监视和调整。尽管调节再热汽温的方法比较多，但不论采用何种方法进行调节，都必须做到既能迅速稳定再热汽温，又能尽量提高机组的经济性和安全性。

2、再热汽温的调整方式分类

在正常工况下，一般以调节汽交侧挡板的方式为主，对再热器布置在竖井烟道内的热力系统，尤其适于此种调节方式，在额定负荷时调整布置在上辐二出口汽交挡板开度，当机组负荷发生变化时通过改变汽交挡板的开度，调节流经汽交的二次汽流量，改变进入再热器的二次汽热交换量来调整再热汽温，我厂两台机组再热汽温的调整比较适应这种调节方式，在设备运行中应积极采纳和使用这种调整方法。

通过改变火焰中心的位置和过量风调节，可以改变炉膛出口处的烟气温度，来达到调温的目的。改变火焰中心位置的方法有两种，一种是采用投入不同煤层高度的磨煤机实现火焰中心位置的改变。使用这种调温方式时，应注意以下方面的问题：⑴炉膛出口处受热面的换热量变动较大；⑵这种调温方式可能与调节过热汽温发生矛盾，因再热器距离炉膛的位置较远，受火焰中心位置的影响较小，为调节再热汽温必然要使过热汽温发生很大的变动才能达到目的。所以调整火焰中心、过量风调节应该与汽交挡板调整相配合使用，适宜作为挡板调整的补充调整手段。

启动喷水减温法只作为机组启停过程中控制再热器温度达到启动要求时使用，正常运行中严禁投入。事故减温水只在事故情况下的辅助应急手段，或者在正常运行中，间断性的投入极其微量的减温水，作为再热汽温的精细调整手段，这主要是考虑到机组在启停运行工况中或事故情况下可以增加再热器蒸汽流量，充分冷却再热器管壁，起到保护再热器的最终目的。使用减温水调整再热汽温时应注意防止喷水倒入汽轮机的高压缸内，造成水击事件，更为重要的是减温水的投入会降低机组的热经济性，所以在正常运行调整中，是一种不能经常连续采用尽量避免的调整方法，下面着重对这种方法进行讨论分析。

3、喷水减温调整再热汽温的方法对机组循环热效率的影响分析

热工学理论的研究范畴认为，工质做功的能力是用单位质量的工质所具有的热能焓值（kJ/kg）的大小来衡量的，工质所具有的焓值越大其做功能力越强，反之越小；而工质焓值的大小是由工质状态参数即温度、压力的大小来决定的。也就是说，高参数的蒸汽做功能力远远大于品质较低的蒸汽，可见工质参数的大小对其做功能力的影响。

目前500MW以上大容量机组的正常运行中，再热汽温的调节过程一般不采用喷水减温的方式。因为喷入再热器中的减温水要变为中压蒸汽在汽轮机的中、低压缸作功，这意味着增加了汽轮机中、低压缸的发电份额。而在汽轮机设备的设计理论中已经明确，为了保证较高的汽轮机级的内效率，蒸汽的焓降即热能转换为机械能时，能量转换的大部分发生在参数品质较高的蒸汽中，那么，当再热器喷入减温水后相对削弱了高压缸的做功能力，因而这种调节方式降低了机组整体的循环热效率。

依据上面的理论，针对采用喷水减温法调整再热汽温的操作来进行分析，当再热蒸汽投入减温水后，减温水直接与蒸汽混合形成压力较低的再热蒸汽，而喷入减温水部分的工质只参与了中低压热力循环，在机组相同的功率下减少了高压蒸汽流量，导致减少做功能力较强的高压蒸汽的做功份额，无疑降低了高压缸的做功能力。可见，机组在正常运行工况下投入再热器减温水来实现调整再热汽温对机组热效率的影响。基于这种原理，下面对＃1、2机组的调节方法进行分析研究。

4、我厂＃1、2机组再热汽温调节方法使用情况的分析

目前我厂＃1、2机组正常运行中，程度不同的存在使用喷水减温法进行汽温的调整，根据操作员站中采集到的事故减温水趋势，可以很直观地看出两台锅炉都存在连续不间断的使用过程，由此可以说这种调节方法必然会引起机组循环热效率的降低。关于采用喷入减温水进行再热器汽温调整时，对机组循环热效率造成的能耗损失。

5、结论

研究锅炉再热汽温的调节方式方法，说明了常用的调整手段――汽交旁通调整、改变火焰中心位置、过量风和喷水减温三种方法的使用优缺点，通过对比三种方法的使用效果，从而对调节方法的使用有了新的认识――不论采用何种方法进行调节，都必须做到既能迅速稳定再热汽温，又能尽量提高机组的经济性和安全性。通过对实时数据的分析计算，定性定量的对由于减温水调整再热汽温对燃煤耗量增加的影响程度，验证了减温水法调整再热汽温时对机组循环热效率的影响,清楚地表明，机组正常运行工况下少用或不使用再热器减温水调整再热汽温，可以提高机组的循环热效率，这样做对降低煤耗节约成本，建立节约型企业不乏也是一件极其有意义的事情。

参考文献

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