超臨界直流爐汽溫控制策略的研究

趙華

摘 要：隨著超臨界直流爐技術正逐漸推廣開來，我們在看到超臨界直流爐的高轉化率和低排污率為人們所津津樂道的同時，也發現在超臨界直流爐汽溫調節方面，仍然存在許多問題。本文通過對超臨界直流爐的汽溫控制進行了分析，并提出了一些控制策略，通過全方位管理，實現超臨界直流爐汽溫的穩定控制。

關鍵詞：超臨界;直流爐;汽溫;控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.023

1 超臨界直流爐汽溫控制的重要性

超臨界直流爐正常運行中，汽溫在系統運行中受機組負荷、水煤比、給水溫度、風量及燃燒情況等因素的影響而變化，常表現為過熱及再熱階段汽溫在正常溫度范圍內的的偏離，甚至大幅度的波動，對超臨界直流爐的設備安全和經濟運行都有較大的影響，同時影響汽輪機的使用壽命。汽溫超高易降低金屬設備強度;超低易增加汽輪機的汽耗，降低系統效率，同時易使汽輪機末級蒸汽適度加大，導致出現水蝕和水擊，威脅系統設備安全運轉;大幅度波動易導致汽輪機劇烈振動，熱膨脹不均，影響汽輪機運行。

2 超臨界直流爐汽溫特性

由于超臨界直流爐取消了自然循環鍋爐的汽包，在給水進入鍋爐后，水的受熱、蒸發和水蒸氣的過熱，分別在省煤器、蒸發受熱面、過熱器間連續進行的，因此在各受熱面之間沒有固定的分界線。

（1）靜態特性。在其它條件穩定時，直流鍋爐負荷變化時，在鍋爐燃料發熱量、鍋爐熱效率、給水焓不變的條件下，保持適當的水煤比，主汽溫可保持穩定處于長期相對靜態。

（2）動態特性。當設備運行時，汽溫受到給煤量、給水量、給水焓等各方面因素影響，在實際運行中，超臨界直流爐的運行是個動態的修正過程，正常運轉只是絕對動態中的相對靜態。

3 影響鍋爐汽溫調節的主要因素

影響超臨界直流爐汽溫變化的因素有許多，主要有水煤比和給水溫度;受熱面清潔情況、過量空氣系數;火焰中心高度等。

（1）水煤比和給水溫度。由于超臨界直流爐在使用時，去掉了汽包設備，不能夠通過汽包對汽溫進行調節，只能通過給煤量和給水量來控制主汽溫在穩定范圍內進行粗調。

控制水煤比的最基本就是通過控制給煤量和給水量。在給水溫度不變的情況下，當增加供煤量或減少給水量時，導致水煤比減小，導致熱水段長度和蒸發段長度縮短，過熱段長度延長，進而導致汽溫的升高;當增加給水量或減少供煤量時，導致水煤比增大，導致熱水段和蒸發段延長，過熱減少，進而導致汽溫的降低。

當降低給水溫度時，將延長加熱段，縮短過熱段，導致主汽溫降低;當提高給水溫度時，將減少熱水段和蒸發段長度，延長過熱段，導致主汽溫升高。

（2）受熱面清潔情況。當直流爐正常運行，煤、水正常穩定供應時，由于高溫導致爐膛內出現結焦現象，玷污受熱面，增大熱阻，降低鍋爐傳熱效率，最終導排煙熱量流失增大，主汽溫、再熱汽溫的降低。當再熱器出現積灰時，同樣導致熱阻增加，傳熱減少，最終導致汽溫的降低。

（3）過量空氣系數。由于直流爐在運行中，爐膛出口溫度不變，當過量空氣系數增加時，導致單位時間內空氣流量增加，空氣攜帶的熱總量增加，引起爐內總熱量減少，溫度下降，致使主汽溫降低。當過量空氣系數減少時，作用相反，導致主氣溫升高。

隨著過量空氣系數的改變，不同的再熱器效果也不同。當采用輻射式再熱器時，由于輻射作用有限，其熱量變化不大。當采用對流式再熱器時，由于對流效果與空氣系數成正比，但總體汽溫變化數值與主汽溫變化數值差距較大，可以忽略。

（4）火焰中心高度。由于直流爐主要加熱過程為過熱過程，因此過熱效果尤其重要。根據能量守恒，過熱加熱能與爐膛散失能之和為全部物料產生能量。而影響散失能的最直接因素即排煙溫度。其他條件固定時，當火焰中心高度偏高時，導致散失能增加，加熱能減少，最終導致主汽溫的降低。引入中間點溫度控制后，由于中間點溫度降低，為恢復中間點溫度，導致系統減小水煤比，導致爐內溫度繼續升高，主溫度得到恢復，但再熱器由于煙氣溫度的提高而提高，最終導致過熱溫度的提高。相反，當火焰中心高度偏低時，同樣由于中間點溫度的作用，最終導致汽溫的降低。

4 汽溫控制策略

（1）以控制水煤比作為粗調手段，以噴水降溫作為細調手段。在超臨界直流爐運轉過程中，調整汽溫的第一個環節，就是通過控制給水量和給煤量的調整來實現的。通過控制水煤比來對主汽溫進行粗調。實際操作過程中，通過中間點溫度來確定水煤比，當出現汽溫過高或過低，通過調整中間點溫度，來改變水煤比。通常手段有兩種，一是在保證給水量不變的情況下調整供煤量，一是在保證供煤量不變的情況下調整給水量。由于煤量控制不夠精確，通常采區改變供水的方法來實現粗調。

當出現主汽溫超溫時，利用水蒸發吸熱的物理性質，通過使用一級和二級減溫水系統，實現汽溫的細調;同時通過一級減溫水系統中設定過熱度保護，控制一級減溫水流量，從而保證過熱設備的安全。

（2）通過調整參數控制結焦，加強吹灰控制覆塵。通過采取調整合理的煤粉細度，控制煤粉燃燒情況，提升燃煤速度，及時的控制壁溫，控制爐膛內發生局部溫度過高，發生結焦;通過加強設備的吹灰清潔工作，控制設備覆塵現象。

（3）使用煙氣擋板控制調節過熱汽溫。通過利用再熱煙道和過熱煙道的煙氣分配擋板來控制汽溫。再熱汽溫降低時，調大再熱煙氣擋板開度，調小過熱煙氣擋板開度，導致再熱對流面上的煙氣流量增加，促使再熱汽溫升高;當再熱汽溫超高時，調小再熱煙氣擋板，調大過熱煙氣擋板，導致再熱對流面上的煙氣流量減小，從而降低再熱汽溫溫度。

（4）建立CCS控制系統。通過建立CCS，協調各子系統，完成子系統間統一管理。當感應端接收到汽溫異常信息時，系統對運行情況進行及時的綜合分析、并正確判斷，做出正確的動作，達到有效的控制和消除汽溫異常，實現智能化控制。

5 結語

超臨界直流爐汽溫的調節是一個復雜的過程，是一個綜合的過程，單方面的處理，不能滿足未來全方位的發展，我們仍需要在不斷的實踐和摸索，才能推動超臨界直流爐的發展。

參考文獻：

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