淺析鍋爐變負荷期間確保主、再熱汽溫穩定的方法

0 引言

鍋爐主蒸汽和再熱蒸汽的溫度是機組運行時重要的監視參數，鍋爐運行調整的目的是為汽輪機提供品質合格的蒸汽參數以沖轉汽輪機進行做功。汽溫越高，循環效率高。但是，汽溫長期超過額定值則易引起鍋爐受熱面、汽輪機汽缸、轉子隔板等材質的強度降低，造成過熱損壞，導致汽缸變形，轉子葉片松弛，機組振動或動、靜部件摩擦，造成設備損壞；汽溫過低，循環效率降低，汽輪機末級葉片濕度增大，沖蝕葉片。因此，維持主、再熱蒸汽溫度穩定對機組的安全、經濟運行意義重大

。

1 研究背景

華能上海石洞口第一電廠鍋爐是由上海鍋爐廠生產的亞臨界一次再熱鍋爐，布置為傳統的π型，全懸吊結構，平衡通風，四角切圓燃燒，配備5臺磨煤機。機組實際運行中的負荷區間為150～300 MW，主、再熱蒸汽溫度540℃，低負荷時4臺磨煤機運行，高負荷時5臺磨煤機運行。減負荷時磨煤機平均出力≤24 t/h，磨煤機由5臺運行改至4臺運行，加負荷時磨煤機平均出力≥33 t/h，恢復5臺運行。實際運行中經常出現加負荷時主、再熱蒸汽溫度偏高，減溫水量大，運行不經濟；減負荷時再熱蒸汽的汽溫過低，有時跌至520℃，兩側汽溫偏差大，不利于機組安全運行。

2 影響主、再熱汽溫穩定的因素

通過長時間的運行調整，發現造成主蒸汽和再熱蒸汽溫度波動大的因素主要有以下幾方面。

2.1 啟、停磨煤機

啟動磨煤機時，分為通風暖磨和布煤的過程，通風暖磨由于沒有煤粉進入爐膛，大量溫度較低的一次風進入爐膛，造成爐膛熱負荷降低，最直接的體現是造成中間點溫度降低。在加負荷初期，汽輪機調門開大，蒸汽流量增加，給水量增加與暖磨通風的效應疊加，中間點溫度降低更為明顯，主、再熱蒸汽溫度也因此降低。因此，要維持中間點溫度穩定，應盡量減少磨煤機暖磨過程，盡快讓磨煤機達到啟動條件。冬季期間，應提早開啟磨煤機熱風門進行暖磨。磨煤機啟動后，應控制給煤機的給煤率，每提高一次給煤量后應觀察中間點溫度的穩定情況及其他磨煤機煤量平穩后再進行下一次的加煤過程，防止煤量增加過多造成中間點溫度上升過快，主、再熱蒸汽溫度升高；同時盡快關閉磨煤機冷風門，提高爐膛熱負荷。

目前的政府體制條件下，形成了計劃經濟體制的模式，政府很自然的充當結構調整的主體，按照意愿分解指標任務、調整種植面積，忽略了農民及市場的的需求，忽視了增收這一目標，出現嚴重的“同構”現象，沒能真正發揮資源的優勢配置。恰卜恰鎮上塔邁村建設的共和縣高科技農業生態示范園區，主要根據政府意愿種植人參果、西甜瓜等瓜果蔬菜，產量低、成本高，無法帶動周邊農戶的種植積極性。

燃煤電廠受生產成本影響，配煤摻燒是普遍現象，導致了煤種和煤質呈多變的現象，不同煤種的燃燒方式也有所不同。以作者所在電廠為例，運行中多采用煙煤和印尼煤摻燒方式，偶爾也有僅加印尼煤的情況，煙煤發熱量高，水分低，灰分高，易結渣；印尼煤發熱量低，水分高，揮發分高，易燃盡

。

2.2 變負荷速率

顯然,dk,i與w0是非線性關系,直接使用最小均方誤差準則的經典自適應算法(例如,LMS[19],RLS[20])不能產生令人滿意的估計結果,即此外,注意到dk,i是yk,i-τ的符號函數,因此當yk,i不含噪聲時,即時,可以利用最小二乘方法用1比特數據dk,i來擬合τ),從而得到符號濾波算法中w0的估計值:

通過分級才能按級包裝、定價、收購和銷售。分級不僅可以貫徹優質優價的政策，而且可以推動果樹栽培管理技術的發展和提高。通過分級、剔除病蟲果和機械損傷果，既可使產品按大小分級便于包裝標準化，又可減少在貯運中的損失，減輕一些危險病蟲害的傳播，并將這些殘次產品及時銷售或加工處理，以降低成本和減少浪費。總之，蘋果的分級是蘋果商品化生產中的一個重要環節，應引起高度的重視。

2.3 一次風壓力

一次風機根據母管一次風壓力的實際值與鍋爐主控給出的設定值進行對比，實際值低于設定值時則開大動葉開度，反之關小動葉開度。一次風壓的改變將同時改變五臺磨煤機的進風壓力，直接影響輸送的煤粉量。因此，一次風壓對中間點溫度的影響最為明顯，即：風壓高輸送的煤粉多，燃燒加強，中間點溫度升高，主汽溫度升高，風壓低則相反。實際運行中每臺磨煤機由各自的熱風調門自動控制各自的熱一次風量與磨煤機煤量相匹配。煤量大，則風量大，熱風調門的動作直接影響一次風母管壓力，調門開大，母管壓力降低，促使一次風機開大動葉提高一次風壓。但是，由于一次風機動葉調節的滯后性，加負荷時往往發生某臺磨煤機熱風調門開足仍然達不到與煤量相匹配的風量，嚴重時進入磨煤機的煤量不能被完全干燥和輸出，磨煤機出口溫度降低，磨碗壓差增大，內部有堵煤現象。當一次風機動葉開度開大后，一次風壓提高，磨煤機內部積粉又瞬間進入爐膛爆燃，中間點溫度上升較快，主汽溫度升高。因此，升負荷時應提前設好一次風壓的正偏置，給一次風機動葉調節一個提前量，避免磨煤機熱風門開足的情況。減負荷時，煤量減少，磨煤機關小，熱風調節門使熱風量減少，因動葉調節的滯后，此時一次風母管壓力會升高。遇到停用磨煤機時，磨煤機吹掃完成后關閉冷一次風門，一次風壓會進一步升高，導致其他磨煤機的熱風調門開度更小，調門的穩定性變差，因此，減負荷時也需要提前設低一次風壓。一次風壓偏置的設定應以穩定運行時各臺磨煤機熱風門開度在30%左右為宜。

加負荷時鍋爐進入了加強燃燒、升溫升壓的過程，負荷速率越快則加煤加水的速率就越快。在初期對主、再熱汽溫影響不明顯，但在加負荷的中、后期，其特點是中間點溫度和主蒸汽壓力都有了明顯的上升趨勢時，主、再熱蒸汽溫度也會快速升高，需要立即采取措施來維持主、再熱汽溫的正常。減負荷時速率越快，燃料、水量、風量也減得越快，但是由于鍋爐的蓄熱，中間點溫度會有一段先上升后下降的過程，放熱完成后鍋爐熱負荷進入了下降通道，煙溫下降，主、再熱汽溫下降，速率越快下降過程越明顯，實際運行中再熱汽溫因速率過快跌至520℃也時有發生。因此在CCS模式下，無論加負荷還是減負荷，應控制好負荷速率，降低加、減負荷的速率，或者采用先快后慢的原則，以維持主、再熱汽溫的穩定。

2.4 煤種的影響

減負荷停用磨煤機時為防止磨煤機內部溫度過高，造成積粉自燃，需用冷一次風將磨煤機出口溫度降至65℃以下，這與加負荷時暖磨通風的效果相同，會降低爐膛熱負荷。因此，磨煤機通風冷卻過程不能過長，應盡早開啟磨煤機冷風門預先降低磨煤機出口溫度。夏季冷風門的開啟需要更早些，一般在減煤量的初期需要開啟冷風門。實際運行中減負荷時因鍋爐的蓄熱效應，停用磨煤機對主、再熱蒸汽的影響較加負荷時啟動磨煤機的影響小。

在鍋爐實際運行中，調溫擋板的開度對再熱汽溫的影響較為明顯。因為主蒸汽的受熱面布置大多在爐膛上部及水平煙道內，多處于輻射傳熱區和半輻射傳熱區，豎井內僅布置低溫過熱器，而再熱器吸熱主要以煙道及豎井內煙氣對流吸熱為主，對煙氣流量、煙溫較為敏感。負荷降低時，對流特性很強的再熱器吸熱減弱，為保持再熱汽溫仍達到額定汽溫，則關小過熱器側擋板，同時開大再熱器側擋板，使再熱器側煙氣流量比例增加，從而提高再熱蒸汽溫度，負荷升高則反之。煙氣擋板調溫結構簡單，調節方便，較減溫水調節更為節能。缺點是調溫惰性較大，再熱蒸汽溫度的反應有較大的延遲，因此加、減負荷期間需要提前調節擋板開度，而且如果使再熱汽溫反應快速、明顯，往往需要快速大幅調節煙氣擋板開度。值得注意的是，無論再熱器側還是過熱器側擋板開度均不能過小，否則易導致換熱器積灰嚴重，增加風機電耗，加劇低溫腐蝕，影響鍋爐運行的安全性和經濟性。在電廠實際運行中發現高負荷再熱器側擋板開度≤30%、低負荷時再熱器側擋板開度≥70%，對再熱蒸汽溫度的調節有明顯的效果，而擋板開度始終維持≥20%，對流受熱面無明顯積灰。

燃煤摻燒時，如果印尼煤含量過高，甚至單燒印尼煤時，因其水分高熱值低，燃燒時燃料中的水分吸熱導致爐膛出口溫度低，對輻射傳熱的過熱器有較大影響，即主蒸汽溫度會較低，需要維持相同的爐膛熱負荷就需要增加燃料量。相同負荷下磨煤機平均出力增加，甚至低負荷時需要開啟第5臺磨煤機，不利于節能。同時，燃料量增加煙氣量也隨之增加，煤中的水分含量高也會導致總的煙氣量上升，煙道內煙氣流速增加。因此，對于對流換熱的再熱器，再熱蒸汽溫度會有明顯的上升趨勢，加負荷時再熱器有超溫的風險。排煙溫度上升，影響鍋爐效率。因此，加負荷時要提前采取措施控制再熱蒸汽溫度，調低火焰中心，減小再熱器側煙氣擋板開度等。

在鍋爐后豎井內，分隔墻將后豎井分成兩個平行煙道，一側布置低溫再熱器和省煤器受熱面，另一側布置低溫過熱器和省煤器受熱面，并在各自煙道出口布置調節擋板，通過改變擋板的開度來改變煙氣在兩個煙道內的分配比例，從而改變煙氣在兩個煙道內的放熱量，達到調節汽溫的目的，見圖1。

2.5 火焰中心

爐膛中溫度最高的點稱為火焰中心，火焰中心在爐膛中的正確位置，一般應在燃燒器平均高度所在平面的幾何中心處。加、減負荷時，通常是通過改變火焰中心的位置來維持再熱蒸汽溫度，減負荷時通過調高火焰中心以提高爐膛出口煙溫，強化對流換熱，提高再熱器溫度，加負荷時則相反。火焰中心的調整一般通過調整燃燒器擺角來實現。此外，采用上（下）層磨煤機運行，也起到抬高（降低）火焰中心的效果。調整火焰中心應在一定的范圍內，火焰中心不能太高也不能太低。火焰中心太高使爐膛出口煙溫升高，導致爐膛出口對流受熱面結渣及過熱器壁溫升高；火焰中心太低可能引起冷灰斗處結渣；也不能使火焰中心在爐膛內偏離中心位置，當火焰中心偏向爐膛內某一側時，會引起該側爐墻結渣，兩側汽溫也會出現偏差。

2.6 煙氣調溫擋板

此外，需要注意的是，燃燒印尼煤需注意制粉系統防燃防爆，一次風壓不能過低，時刻注意磨煤機出口溫度和粉管靜壓，停磨后需將磨煤機內積粉吹盡，防止自燃

。運行值班人員每次接班后，應首先了解本班煤種摻燒方式，針對不同的煤種采取不同的措施，確保汽溫正常。

摻燒時如果煙煤含量過高，則爐膛熱負荷高，相同負荷下磨煤機平均出力減小，有利于降低制粉單耗。但是，煙煤較印尼煤難以燃盡，燃燒行程較長且灰分含量大，往往造成換熱面超溫，管壁結焦嚴重，主、再熱蒸汽溫度在采取各種調節手段后仍然需要開啟大量的減溫水來維持主、再熱汽溫的正常化。因此，燃燒時需要采用合理的配風組織燃燒，減小切圓直徑，防止火焰貼壁造成管壁結渣，還需經常吹灰防止換熱面的嚴重積灰。

2)人文歷史底蘊深厚。 森林古道周邊常常存在一些人文古跡。如大潦馬嶺古道有石器時代的遺址。另外古橋、古碑數量更多。歷代文人墨客也常由于森林古道風景優美而到此游覽，留下許多詩詞歌賦。像陸游攜父游車慈嶺古道，其父留下《題獨秀亭》和《題安文山居》兩首詩和“入車慈嶺”散句。另外水竹塢古道、孟婆嶺古道等也均有詩詞與傳說留下。本次調查古道發現相關古籍文獻資料54篇。

并且圖像f(x,y)被映射到正方形區域<-1,1>×<-1,1>上。在正交區域Ω1=<-1,1>上的正交關系是：

2.7 吹灰

鍋爐吹灰總體可以分為爐室吹灰和煙道吹灰。爐室吹灰主要是指布置在水冷壁區域的短吹，短吹投運后，由于爐膛水冷壁的積灰結焦減少，水冷壁吸熱量增加，爐膛出口煙溫降低，鍋爐蒸發量隨之增大，相同的負荷下，必然導致爐膛內燃料量和風量的減少。煙氣量減少，煙溫下降使水平煙道以及尾部煙道的過熱器、再熱器吸熱量均減少，鍋爐主、再熱汽溫會大幅下降，因此爐室吹灰對負荷有一定的要求，往往在高負荷或加負荷時進行，減少吹灰降低對主、再熱汽溫的影響。在主、再熱汽溫偏高，減溫水量過大時用吹灰來減少減溫水的用量。煙道吹灰分為水平煙道吹灰和尾部煙道吹灰，水平煙道吹灰會降低尾部煙道的吸熱量，因此在低過、低再蒸汽溫度保證的情況下，水平煙道吹灰提高蒸汽溫度的效果才會體現出來；尾部煙道吹灰在低再和一級減溫水很小的情況下才會提高蒸汽溫度，可以采取尾部煙道吹灰的方式來降低低過和低再的減溫水用量和排煙溫度。因此實際運行中煙道吹灰對主、再熱汽溫影響沒有爐室吹灰那么明顯。

2.8 減溫水

華能上海石洞口第一電廠鍋爐過熱器和再熱器均布置兩級減溫器，減溫水調溫作為主、再熱蒸汽調溫的輔助手段，特點是調溫幅度大、惰性小；缺點是增加能耗，降低機組效率。尤其對再熱器，噴入再熱器的水蒸發成蒸汽，在汽輪機中壓缸和低壓缸做功，相同負荷下則高壓缸做功必然減少，同時排汽量增加，冷源損失增加，機組效率下降。此外，減溫水量不宜過大，減溫水量過大會導致減溫后汽溫過熱度降低，給機組安全運行帶來隱患，因此，加、減負荷時通常通過其他手段來調整主、再熱蒸汽溫度，減溫水作為輔助和應急手段。

3 結論

綜上所述，在機組加、減負荷時，最重要的是結合當前煤種、變負荷速率預測主、再熱汽溫變化方向，提前采取措施，用改變一次風壓、煙氣調溫擋板、火焰中心、減溫水、加強吹灰等手段，使之產生與氣溫變化相反的效應，維持汽溫的穩定。

鍋爐燃燒調整是一個動態過程，影響主、再熱汽溫的因素很多，即使在負荷不變的情況下，水量、煤量、風量都在動態變化，主、再熱汽溫也在一定范圍內波動，在加、減負荷工況變化時，需要有清楚的預判并采取措施來維持燃燒穩定，保證主、再熱汽溫正常，同時也要堅持原則防止發生鍋爐爆燃和滅火事故。

［1］黃樹紅.汽輪機原理［M］.中國電力出版社，2008.

［2］周強泰，周克毅，冷偉，等.鍋爐原理［M］.中國電力出版社，2013.