火電廠鍋爐主汽溫度變化原因及控制方法分析

摘 要：經濟的快速發展，各行各業及人們在生產生活中對電能的需求量有了大幅度的提升，為了保證電能的有效供應，電廠在技術上有了很大的改變。鍋爐做為電廠正常生產運營的重要設備，其自身的正常運營是保證電能穩定供應的關鍵。長期以來，在鍋爐運行過程中其主蒸汽溫度都是控制的難點。文章對引起主蒸汽溫度變化的各種原因進行了分析，并進一步對主汽溫度控制的主要方法進行了具體的闡述。

關鍵詞：火電廠；鍋爐；主汽溫度；控制

前言

電廠的正常運行，需要各設備有效的發揮各自的性能，而鍋爐做為電廠的重要生產設備，對電廠的穩定安全運行有著極其重要的作用。主蒸汽溫度作為鍋爐運行過程中重要的輸出變量，對其進行嚴格的控制，不僅可以保證鍋爐運行的安全性和穩定性，同時還能有效的保證電能的正常供應，對鍋爐的使用壽命將起到了積極的作用。所以可以通過對過熱器出口氣溫的控制來對主蒸汽溫度進行調節，從而使其在正常范圍內進行運轉，這是具有十分重要意義的事情。

1 引起主蒸汽溫度變化的各種原因分析

1.1 主蒸汽壓力的變化

主蒸汽壓力對于過熱汽溫的影響是通過工質焓升分配和蒸汽比熱容的變化實現的，過熱蒸汽的比熱容受壓力影響較大，低壓下額定汽溫與飽和溫度的差值增大，過熱汽總焓升就會減小。

1.2 給水溫度的影響

當鍋爐出力不變時，給水溫度的高低對主蒸汽壓力的影響是很大的。當鍋爐給水溫度較低時，則需要較多的燃料，這時爐膛內燃料量較多，爐內總輻射熱及出口煙溫差則會有所增加，同會導致過熱器出口的汽溫增加，同時煙氣量和傳熱溫差的增加也會使出口的汽溫升高，這二者相加起來則會導致過熱汽溫有大幅度的升高，而且升高的幅度比鍋爐單純增加負荷時要大得多，通常情況下給水溫度降低3℃，過熱汽溫就升高約1℃。

1.3 爐膛火焰中心位置的影響

爐膛出口煙的溫度會隨著爐膛火焰中心位置的移動而發生變化，越往上移，其出口的煙溫則會越高。通常在鍋爐運行時，導致其火焰中心位置溫度發生的變化的因素較多，大致有以下幾點：

第一，煤質。煤質的好壞將會影響火焰燃燒的中心位置變化，大致的影響因素有水分、揮發性、發熱量和煤粉細度等。對于較差的煤質，其燃燒及燃盡時都較慢，不僅降低了發熱量，同時還會導致最高火焰溫度位置向上移動，需要較多的燃料，這樣燃料一增加，所產生煙氣量也會有所增加，從而使火焰中心的位置發生上移，另一方面，也會導致對流換熱量的增加。同時煤粉的粗細也會對煤的燃燒質量產生影響，較粗的煤粉，很難燃凈，在燃燒過程中火焰會向爐膛出口處移動。

第二，燃燒器運行方式。燃燒器的投退和負荷分配方式對改變火焰中心位置的影響較大，多層燃燒器，投上層時火焰中心高，反之下移。減少上部二次風量或增大下部二次風量，即二次風的配風方式采用正寶塔配風，會使火焰中心上移。另外，對于擺動式燃燒器抬高或降低，燃燒器擺角也可改變火焰中心位置。

第三，爐底漏風。當爐底的水封受到破壞時，會導致爐底發生漏風的情況，一旦漏風，同時導致燃燒的過程往后推遲，從而使火焰中心的位置提高，致使過熱汽溫具有非常明顯的反映。

1.4 制粉系統投退的影響

目前在電廠中直吹式制粉系統應用的較多，當有一臺磨煤機停止運行時，則會導致爐內燃料量和燃燒工況受到較大的影響，使出口煙溫和煙氣量發生較大的變化，從而導致過熱汽溫發生波動。

1.5 熱面沾污程度的影響

當爐膛內的水冷壁發生結焦情況時，會導致爐內輻射換熱量和水冷壁蒸發量都會有所減少，這時出口溫度及過熱汽溫則會有所升高；但當過熱器有灰塵堆積時，會使過勢器的傳熱熱阻增大，排煙溫度升高，但其對流傳熱量則會減少，從而導致過熱汽溫降低。

1.6 加減負荷速率的影響

負荷變動過快使汽溫發生較大的波動，在動態過程中引起超溫。在汽輪機跟隨方式下，因燃料量和空氣量的劇增，會造成過熱器吸熱量的增加，蒸汽流量和壓力變化的滯后，過熱汽焓增高，導致蒸汽溫度超過額定值。影響再熱汽溫和過熱汽溫的因素基本相同。但是，再熱蒸汽壓力低，平均汽溫高，因而，其比熱容小于過熱汽，因此，等量蒸汽在獲得相同熱量時，再熱汽溫的變化比過熱蒸汽要大。所以，當工況變動時，再熱汽溫比過熱汽溫更敏感。

2 主汽溫度的控制的主要方法

2.1 經典控制理論基礎上的主汽溫度控制方法

在運行狀況發生較大變化的情況下，過熱汽溫對象的動態特性以及模型參數將會受到明顯影響。常規PID控制是目前被普遍采用的一種方法，但是由于其自身存在的缺點和不足之處使其難以建立起精確的數學模型，僅僅依靠PID控制，無論PID參數如何匹配，也很難使蒸汽溫度適應各種擾動的變化。所以常規PID控制方法獲得的控制效果并不是十分讓人滿意。針對常規PID控制的固有缺點，研究人員提出了一系列的改進方法，設置了相應的相位補償，前饋補償控制，分段控制等。但是，這些措施的改進和出現，還是沒有從根本上使控制效果令人滿意。究其原因，它們無法對系統的內部動態參數進行直接有效地控制。

2.2 以現代控制理論為基礎的主汽溫度控制方法

雖然利用現代控制理論在對主汽溫度控制方面確實可以有效的解決系統的可控性、可觀測性和穩定性等一些較為復雜的控制問題，但以現代控制理論為基礎的一些控制方法在工程實際應用中還存在著一定的缺陷，這些存在的問題不解決，還無法達到控制的優越性?；诂F代控制理論的主汽溫度控制方法主要包括狀態變量控制，預測控制，Smith預估控制，自適應控制等。

2.3 智能控制

目前隨著科技的發展，智能控制作為一種現代化的高科技理論和技術，成功的突破了傳統控制方法的束縛，使傳統控制方法得以進一步的拓展，使其從低級階段開始向高級階段進行發展，其不僅具有自身獨特的優勢，同時其控制對象的范圍也有了較大的變化。使在傳統控制方法下難以解決的問題得到了有效的解決，對于主汽溫度控制來講，智能控制主要包括應用人工智能、開發專家控制系統、人工神經網絡控制系統和模型控制系統等計算機科學的最新技術。

3 結束語

隨著電廠的不斷發展，鍋爐成為人們著力研究的重要目標，鍋爐的控制工作一直都是最大的難點，業內人士一直在不斷的以其更為精準和高效的手段來實現對鍋爐的控制研究，一直在尋找一種更為有效的方法，從而保證鍋爐在運行時的安全性和穩定性。目前雖然在科技快速發展的帶動下，一些智能的控制方法在理念上的研究已取得了實際的效果，但由于實際工程中存在著的一些問題，這些智能技術一直沒有在實際控制工作中得以應用，還處于實驗室階段。相信隨著研究的不斷深入和成熟，很快將運用到實際生產當中，實現對鍋爐的有效控制。

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