超臨界直流鍋爐過熱蒸汽動態(tài)特性分析

摘 要：以某600MW超臨界直流鍋爐的過熱器系統(tǒng)為研究對象，在仿真機上分別進行燃煤量、給水流量、功率階躍擾動試驗，進而分析過熱蒸汽的動態(tài)特性。揭示出過熱器出口蒸汽溫度、壓力等參數(shù)在這些階躍擾動下的變化規(guī)律，對過熱器系統(tǒng)的控制和改進具有一定指導意義。

關鍵詞：超臨界； 過熱； 動態(tài)特性； 集總參數(shù)

中圖分類號：TK229.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）10-180-001

1.過熱器系統(tǒng)

以某600MW超臨界直流鍋爐的過熱器系統(tǒng)為研究對象。研究的過熱器系統(tǒng)范圍從分離器出口開始至高壓缸入口結(jié)束。包括：頂棚過熱器、低溫過熱器、上下兩側(cè)一級減溫器、屏式過熱器、上下兩側(cè)二級減溫器以及高溫過熱器等。

2.仿真示例及動態(tài)特性分析

對該600MW超臨界機組在ECR工況下燃煤量、給水流量、汽輪機功率分別發(fā)生階躍擾動時的過熱蒸汽動態(tài)特性進行仿真研究。其動態(tài)響應及分析如下。

2.1燃煤量擾動過熱蒸汽的動態(tài)特性

鍋爐燃煤量階躍減小時，過熱段縮短。鍋爐過熱蒸汽流量和過熱蒸汽壓力逐漸降低，隨著壓力的降低，鍋爐的蓄熱能力也降低，同時放出部分蓄熱以滿足加熱蒸汽的需要，所以蒸汽流量和壓力變化過程中會有降低的趨勢，過熱蒸汽壓力最終穩(wěn)定在較低的水平，而蒸汽流量由于給水流量未變而減溫水量的減少，也會維持在較低的水平。過熱蒸汽溫度經(jīng)過一定時間的延遲后，單調(diào)下降，最終穩(wěn)定在較低的水平上。

2.2給水流量擾動過熱蒸汽的動態(tài)特性

鍋爐給水流量階躍減少時，由于壁面熱負荷未變化，故熱水段和蒸發(fā)段都要縮短，從而包含部分蒸汽，蒸汽流量逐漸減小到擾動的給水流量。過渡過程中，由于蒸汽流量大于給水流量，所以工質(zhì)儲存量不斷減少。隨著蒸汽流量的逐漸減少和過熱段的增加，出口過熱汽溫漸漸升高。但在汽溫升高時金屬吸收蓄熱，對汽溫變化有一定的減緩作用。汽壓隨著蒸汽流量的減少而逐漸減低。雖然由于給水流量減少使蒸汽流量減少，但由于燃煤量并未增加，故穩(wěn)定后工質(zhì)的總吸熱量并未變化，只是單位工質(zhì)吸熱量增加、出口汽溫升高而已。

2.3功率擾動過熱蒸汽的動態(tài)特性

汽輪機調(diào)門開度突然增大，蒸汽流量立即增加，汽壓下降。由于當汽壓下降時，飽和溫度下降，鍋爐金屬釋放蓄熱，產(chǎn)生附近蒸發(fā)量，抑制汽壓下降。隨后，蒸汽流量因汽壓降低而逐漸增加，最終與給水流量保持平衡。同時汽壓降低速度也趨緩，最后達到一穩(wěn)定值。

3.結(jié)論

（1）燃煤量或給水流量單獨擾動時，都將引起過熱蒸汽溫度的劇烈變化，而功率擾動時，過熱汽溫變化不大，可見保持煤水比協(xié)調(diào)變化對穩(wěn)定過熱汽溫極其重要。

（2）燃煤量或功率單獨擾動時，雖會引起過熱蒸汽壓力的變化，但明顯低于給水流量擾動引起的壓力變化。

（3）燃煤量、給水流量或功率單獨擾動時，都會引起過熱蒸汽流量的變化，給水流量擾動效果最大，功率擾動次之，燃煤量擾動效果最小。

參考文獻：

[1]李旭.過熱汽溫的動態(tài)特性與控制[J]動力工程，2007，02：199-203

[2]范永勝，程芳真，眭喆，呂崇德.600MW超臨界直流鍋爐的動態(tài)特性研究[J]清華大學學報（自然科學版），2000，10：104-107