電廠鍋爐蒸汽系統及汽溫調節優化分析

王洪陽

【摘 要】火力發電廠設備運行中，對鍋爐的各大系統要進行分析研究，分析影響汽溫變化和蒸汽變化的因素，掌握鍋爐蒸汽系統及汽溫調節的設計與控制措施，在此基礎上進行優化分析，，確保電廠鍋爐能夠發揮最大的性能。

【關鍵詞】鍋爐；蒸汽；氣溫；調節

電廠鍋爐在發電機組運行中，維持穩定的蒸汽溫度是保證安全穩定工作和經濟運行所必需的，影響蒸汽溫度變化的因素有很多，諸多不利因素要求我們要對蒸汽溫度進行調整。但是不論采用何種方法進行調節，都必須保證鍋爐運行的安全性與穩定性，盡量提高機組的經濟性和安全性。

1 影響蒸汽汽溫的主要因素

1.1 主蒸汽壓力

主蒸汽壓力是通過蒸汽比熱容的變化來體現出來的，比熱容過大，過熱蒸汽壓力大，低壓下汽溫差值增大，過熱汽總焓升就會減小。當汽壓降低時，飽和蒸汽在燃燒量不變時，使水冷壁產汽量減少，相同傳熱量下的汽溫升高。

1.2 給水溫度

水溫度降低，在鍋爐出力不變的情況下，低的水溫導致燃料量的增加，鍋爐內總輻射熱和爐膛出口煙溫差增加，過熱器汽溫將升高，由于過熱器汽溫升高，也就增加了燃燒負荷。

1.3 爐膛火焰中心位置

當煤質越差，就會推遲燃燒和燃盡時間，造成發熱量降低，增加燃料量的和煙氣量，導致過熱汽溫升高，煤質好過熱汽溫降低；燃燒器對改變火焰中心位置的影響較大，多層燃燒器可以減少上部二次風量或增大下部二次風量，特別是擺動式燃燒器能夠直接改變火焰中心位置；爐膛水冷壁和過熱器的沾污過多，爐內輻射換熱量和水冷壁蒸發量會減少，爐膛過熱器傳熱熱阻會增大，造成過熱汽溫則降低，排煙溫度反而升高；加減負荷速率過大，造成過熱器吸熱量的增加，出現蒸汽流量和壓力變化滯后，出現蒸汽溫度超過額定值，比熱容小于過熱汽。

2 運行中調整蒸汽和汽溫的具體措施

2.1 氣溫調節作用與控制措施

2.1.1 氣溫調節的作用

氣溫調節是鍋爐能量的來源方式，溫度是通過燃料的燃燒獲得能量的，鍋爐能量的散發形式又是以爐膛的爐體熱量散失，通過熱量傳導進行散失。由于爐膛內的溫度變化是一個相當復雜而且呈非線性變化的過程，且參數變化量與溫度變化量之間是非線性關系，所以，鍋爐作為一種高負荷運轉的設備，隨著運行時間的變化，其各項指標都會不斷發生變化，溫度的特性差別也不斷變化。

2.1.2 氣溫調節的控制措施

（1）提高屏過后溫度

設計時，要讓鍋爐爐膛煙氣首先流過屏式過熱器，然后流過屏式再熱器個末級再熱器，這樣可以提高屏式過熱器蒸汽溫度，減少換熱量，在負荷穩定的情況下，再熱汽溫必將上升但要必須注意防止管壁超溫。

（2）調整風量

改變過量空氣系數，注意供氧量大小和送風機喘振。盡量采用正寶塔配風，注意爐膛出口兩側煙溫偏差。在氣溫發生變化時，應加強對汽溫的監視與調整，認真影響因素與變化的關系，做好調整操作。

2.2 蒸汽調節控制系統設計與控制措施

2.2.1 設計性能良好的控制器

鍋爐燃用的設計鍋爐蒸汽系統需要設備較多的能量轉換系統，具有慣性小，動態過程變化大以及受子系統的關聯和制約因素多等特點。根據系統的特點和操作要求，設計性能良好的控制器，有助于反映燃油鍋爐的實際動態過程，以達到良好的仿真性能和逼真度。

（1）過熱器和再熱器的作用和特點。電廠鍋爐過熱器和再熱器的作用是將飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽，并且要保證過熱蒸汽參數在允許范圍內變動；再熱器是利用汽輪機將鍋爐加熱到與過熱蒸汽溫度相等的再熱溫度，然后保證再熱蒸汽參數在允許范圍內變動，達到提高電廠循環熱效率的作用。提高蒸汽初壓是提高電廠循環效率的主要途徑，由于受到汽輪機排汽濕度的限制，要想提高循環效率且減少排汽濕度，采用再熱器再一次加熱升溫到一定的溫度后，返回汽輪機中壓缸和低壓缸繼續膨脹做功。

（2）過熱器和再熱器對溫度的控制。為了保證鍋爐受熱面管子外壁溫度低于鋼材氧化溫度，在對流過熱器前要布置大量對流蒸發管束。不同的鍋爐，由于爐膛輻射熱和氣化潛熱不同，設計時必須把一部分過熱器受熱面布置在爐內，即采用所謂輻射式和半輻射式過熱器。同樣，根據鍋爐容量和蒸汽壓力的大小，把過熱器和再熱器布置在更高煙溫區，以增加爐內吸熱量的比例。使用做多的是輻射式過熱器，由于再熱器出口氣溫受進口汽溫的影響，一般的在大型鍋爐中布置輻射式過熱器，既能吸收爐內的直接輻射熱，又吸收煙氣的對流放熱。能夠降低管壁溫度，增大受熱面工作的安全性。其次是半輻射式過熱器，半輻射式過熱器的氣溫特性介于對流和輻射式過熱器的氣溫特性之間，再熱器的氣溫特性與過熱器的氣溫特性相似，但再熱器中，其工質進口參數決定于排氣參數，氣壓降低時，汽輪機排氣溫度降低，再熱器的出口氣溫也隨之降低。

2.2.2 蒸汽系統控制措施

（1）通過數字模型進行數據分析。蒸汽系統的主要任務是將鍋爐產生的蒸汽按不同壓力的需要，通過鍋爐停汽閥沿蒸汽管送至蒸汽總分配聯箱，經減壓閥減壓后送至低壓蒸汽分配聯箱，然后送至各個操作裝置中以備利用。在建立合理的蒸汽系統模塊化數學模型的基礎上。利用Simulink工具對系統得出合理的曲線，由模擬實驗中，探討蒸汽壓力對回油量和噴油量的影響。其次是提高機組的循環熱效率，利用噴水減溫法，使用采集到的實時數據，量化噴水減溫調整再熱汽溫，對實時數據的分析計算，定性定量并驗證減溫水法對機組循環熱效率的影響。

（2）運行中注意事項。運行時應保持汽溫穩定，采取可靠的調溫手段，使運行工況在一定范圍內變化時能維持額定的汽溫。減少平行管子之間的熱偏差。同時為了使再熱器管壁不超溫，在出口段采用大管徑多管圈受熱面，管子的直徑為45～65mm。

【參考文獻】

[1]西安電力學校.鍋爐設備及運行[M].北京：中國水利電力出版社，1980（2）：2.

[2]山西電力工業局.發電廠集控運行[M].北京：中國電力出版社，1997.

[3]陳敏生，陳瑞龍.鍋爐調峰運行時低溫再熱器超溫原因分析[J].電力安全技術，2008（4）.

[4]孫科.1913 t/h超臨界壓力鍋爐再熱汽溫低的原因分析[J].發電設備，2010（4）.

[責任編輯：薛俊歌]