超臨界直流鍋爐主汽溫的控制

丁超

摘 要：在超臨界直流鍋爐的運行過程中，主蒸汽溫度是一個重要的參數，其控制方法與汽包鍋爐不同。通過分析超臨界直流鍋爐主汽溫控制的基本方法，以期對現場主汽溫的控制起到理論指導的作用。

關鍵詞：直流爐；主汽溫；燃水比；中間點溫度

中圖分類號：TK229.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）21-0055-02

使用超臨界技術可以提高火電機組的工作效率、減輕環境污染、節約能源，因此，它被世界各國廣泛采用。由于直流鍋爐沒有汽包，所以，熱應力問題特別突出。而維持主蒸汽溫度的穩定性對超臨界機組運行人員來講是一項特別重要的任務。

1 主汽溫控制的基本方法

在純直流負荷以前，過熱器的汽溫選用噴水減溫的方法控制。在純直流負荷以后，由于燃料量的擾動或變負荷過程中燃料量、水量沒有協調好等原因使得燃水比失調，使主蒸汽溫度發生了很大的變化。一般情況下，燃水比變化1%，則過熱汽溫變化為8～10 ℃。在這種情況下，單純依靠噴水減溫的方法很難維持主蒸汽溫度的穩定性，因此，應將保持合適的燃水比作為主蒸汽溫度調節的根本手段。但在實際運行過程中，要嚴格維持燃水比是不容易的，所以，一般只能把保持燃水比作為粗調節，而采用噴水減溫作為細調節。

2 燃水比調節

2.1 確定適當的燃水比

利用燃水比來調節主蒸汽溫度最重要的一點是：如何在不同的工況下選擇合適的燃水比？對于無再熱器的超臨界直流鍋爐，可建立平衡關系式，如式（1）所示：

G（h″gr-hgs）=BQar，net ηgl. （1）

式（1）中：G——給水的流量；

h″gr——主蒸汽的焓；

hgs——給水的焓；

B——鍋爐的燃料量；

Qar，net——燃料收到基的低位發熱量；

ηgl——鍋爐的熱效率。

分析式（1）后，將鍋爐的熱量分配等因素考慮進去，得出燃水比的函數，如式（2）所示：

m=f（Tgs，Pgs，P″gr，Qar，net，ηgl，Vdam）. （2）

式（2）中：m——燃水比；

Tgs——給水的溫度；

Pgs——給水的壓力；

P″gr——主蒸汽的壓力；

Vdam——燃燒器擺角或煙氣擋板的開度。

在式（2）中，給水的溫度（Tgs）、給水的壓力（Pgs）、主蒸汽的壓力（P″gr）和鍋爐的熱效率（ηgl）都與機組的負荷（M）有直接關系，而燃料收到的低位發熱量（Qar，net）則與煤質有關，所以，可以將其近似地看成是一個不變的常數。因此，燃水比的函數可簡化成式（3）：

M=f（M，Vdam）. （3）

考慮到計算量的影響和實際控制器的功能限制，在現場實施的過程中，可以利用建立燃水比（m）與負荷（M）和燃燒器擺角或煙氣擋板開度（Vdam）之間的模糊規則的方式確定燃水比的比值。

2.2 選擇合適的中間點溫度

中間點溫度是指在水冷壁和末級過熱器之間選擇的某一測點的溫度。普通的燃水比調節是采用中間點溫度作為被控參數的。在給定負荷下，與主蒸汽焓值一樣，中間點的焓值（或溫度）也是燃水比的函數，只要燃水比稍有變化，就會影響中間點的溫度，引發主蒸汽溫度超限的情況。而中間點溫度對燃水比的指示顯然要比主蒸汽溫度的指示快得多，所以，它可以起到提前調節的作用。

中間點位置越靠前，則出口汽溫調節的靈敏度越高，如果位置過于靠前 （比如水冷壁出口），當負荷或其他工況變動時，中間點溫度一旦低至飽和溫度就不會再變化，會失去信號功能。所以，中間點位置一般選為在正常負荷范圍內，具有一定過熱度的微過熱蒸汽處（比如分離器出口）。

在調節溫度時，應保持中間點汽溫的穩定，這樣出口汽溫也會穩定。中間點溫度可以通過燃料量來控制，也可以通過給水的流量來控制。超臨界直流鍋爐一般采用的是直吹式制粉系統。燃料量的多少是通過控制系統所產生的給煤指令去控制給煤機的轉速來實現的，即給煤機轉速越快，給煤量越多。而亞臨界直流鍋爐一般配備中間倉儲式制粉系統，所以，亞臨界直流鍋爐普遍采用燃料量來控制中間點溫度。一般機組的給水系統配有2臺汽泵和1臺電泵，給水流量主要是通過控制系統產生的給水指令去控制給水泵的轉速來控制鍋爐的給水量，即給水泵轉速越高，給水流量越大。由于直吹式制粉系統在調節燃料量時遲滯較大，而給水流量的響應較快，所以，用燃料量來控制中間點溫度比用給水流量控制遲滯大。因此，超臨界機組主要是通過調整給水流量來控制中間點溫度的。

3 噴水調節

雖然精確的燃水比可以保證主蒸汽溫度的穩定性，但是，引入中間點溫度可以克服調節滯后的現象。在實際運行中，要精確保證燃水比是很困難的，而且運行中的一些大擾動對主蒸汽溫度產生較快的影響，只單純依靠燃水比維持主蒸汽溫度的穩定性是有一定困難的。采用減溫水調節汽溫時，可以實現響應快、調溫迅速且調節幅度較大，所以，除了調節燃水比外，噴水減溫仍然是超臨界直流鍋爐調節主蒸汽溫度的重要方法。

大型直流鍋爐的噴水減溫裝置通常分為兩級，第一級布置在后屏過熱器入口處，第二級布置在末級過熱器入口處。每級減溫器噴水量一般為該負荷下的3%主蒸汽流量，并且原則上一級減溫水在20%BMCR負荷以下不允許投入使用，二級減溫水在10%BMCR負荷以下不允許投入使用。與汽包爐一樣，直流鍋爐的減溫水量主要是通過調節減溫水閥門的開度來控制的，減溫水閥門開度越大，減溫水投入的量就越多。

4 結束語

通過以上分析可知，控制超臨界直流鍋爐的主蒸汽溫度，普遍采用燃水比作為主調節，噴水減溫作為微調節或者輔助調節的基本方法。在實際運行過程中，要根據實際情況，選擇合適的中間點溫度。針對不同的工況，要及時修正燃水比，同時配合噴水減溫的輔助方法保證主蒸汽溫度的穩定性，進而保證機組的安全、經濟運行。

參考文獻

[1]張磊.大型火力發電機組集控運行[M].北京：中國電力出版社，2006.

〔編輯：白潔〕

Supercritical Once-through Boiler Main Steam Temperature Control

Ding Chao

Abstract： In the process of running a supercritical once-through boiler， the main steam temperature is an important parameter， which controls the different methods and drum boiler. This paper analyzes the basic method of supercritical once-through boiler main steam temperature control； with a view of the main steam temperature control of the scene plays the role of theoretical guidance.

Key words： DC furnace； main steam temperature； burning water ratio； intermediate point temperature