浅谈直流锅炉运行中主再热蒸汽温度的调整

浅谈直流锅炉运行中主再热蒸汽温度的调整

王显辉

(中国神华胜利发电厂内蒙古锡林浩特012100)

摘要：随着火力发电机组机组锅炉参数的提高，直流锅炉得到了广泛的应用。在直流锅炉的运行中，主蒸汽和再热蒸汽温度的调整十分重要，它不但关系到锅炉输出蒸汽参数是否满足机组经济性要求，还对水冷壁、过热器以及再热器受热面的安全产生重要影响。要调整好主再热蒸汽温度，首先应该清楚在实际运行中影响主再热汽温的因素。利用影响主再热汽温的因素，不但可以在机组主再热蒸汽温度投入自动调整时弥补自动调整手段的不足，扩大自动调整的工作范围，而且在主再热汽温不能全部实现自动调节的特殊工况下——如锅炉在启动到转干态运行前进行主再热汽温的调整时，锅炉转干态后中间点温度还不能投入自动调整时，或者是因自动调整异常而切手动调整中间点温度时，仍然可以将汽温尽可能调整合格，且保证受热面的安全。本文对过热再热汽温的影响因素进行了分析，探索了其结论在直流锅炉主再热汽温调整中的应用，希望能为相关人员提供参考。

关键词：主再热蒸汽温度；调整；影响因素；应用

引言：主蒸汽和再热蒸汽温度都是大型火力发电厂直流锅炉出口蒸汽的主要参数。主再热蒸汽温度的调整是通过调温手段将主再热蒸汽温度调整到适合当时机组状态所需求的蒸汽温度。当影响主再热蒸汽温度的因素发生变化时，会导致主再热蒸汽温度发生相应的变化。研究各种因素对主再热蒸汽的影响特性，应用到主再热汽温调整方法中，能够提高汽温调整的水平，使机组发挥出更高的效能。

1从直流锅炉启动到转干态之前，影响主再热蒸汽温度的因素

直流锅炉在此时处于湿态运行阶段，给水中只有一部分被蒸发成蒸汽，即蒸汽流量小于给水流量。此时给水流量一般维持启动流量（此流量大于水冷壁安全流量，但不应使启动时间过长，一般为25%～30%BMCR给水流量）不变，总风量维持启动风量（一般为30%BMCR工况总风量）。此阶段，影响主再热汽温的因素主要有：燃料量、蒸汽流量、火焰中心高度、配风特点、调温烟气挡板开度和减温水流量。

1.1燃料量的影响：燃料量越大主再热蒸汽温度越高。这是由于在其它条件不变时，燃料量越大，提供给单位蒸汽量的热量越多。

1.2蒸汽流量的影响：蒸汽流量越大主再热蒸汽温度越低。因为，蒸汽流量相当于是锅炉的冷却流量，蒸汽流量越大，则单位流量的蒸汽在过热器主吸收的热量越少。主蒸汽和再热蒸汽的流量受燃料量、汽机进汽量、旁路蒸汽流量和锅炉温度水平共同决定。

1.3炉膛火焰中心高度的影响：火焰中心越高，主再热蒸汽温度越高，即主再热蒸汽的温升越大。这是因为火焰中心越高，使得炉膛吸热量越少，从而产生的蒸汽量越少，即锅炉的冷却流量减小；蒸发受热面少吸的这部分热量被烟气带走，使过热器和再热器处的烟气温度升高，而使得过热器和再热器处冷却流量减少且传热温差增大，这两种因素同时作用，都使得主再热蒸汽的温度升高。

1.4配风的影响：配风特点的变化是可以改变火焰中心高度的。如果喷燃器附近区的风量足够大，为富氧燃烧，那么燃料在喷燃器附近区域几乎完全燃烧，火焰短而温度高，热量集中在喷燃器附近区域传给水冷壁，水冷壁产汽量大；同时过热器和再热器处烟气温度温度低；这个两个原因使过热器和再热器温度降低，相当于火焰中心低。如果燃烧区风量较小，为缺氧燃烧，那么没有与氧气化合的燃料在离开喷燃器附近区域才能得到氧气燃烧，使得火焰长而温度低，相当于火焰中心高，使主再热蒸汽温度相对较高。

1.5调温烟气挡板开度的影响：过热器和再热器烟气挡板是为了调节再热汽温而设置的，并且两者应联动调节，当再热器侧烟气挡板开大时，则应将过热器侧烟气挡板关小，使再热再热器侧通过的烟气量增加，同时过热器侧烟气量减少，所以再热蒸汽吸热量增加，温度升高，过热蒸汽吸热量减少，温度降低。

1.6过热器和再热器减温水流量的影响：很显然，减温水量越大，对应的蒸汽温度越低。

2从直流锅炉启动到转干态之前，应用影响主再热蒸汽温度的因素对汽温进行调整，以及汽温调节注意事项

2.1增减燃料量时，注意主再热汽温的变化速率。锅炉启动过程中燃料量增速应合适，燃料量增速过低则蒸汽升温速度过慢，启动时间过长，启动经济性下降；过高则蒸汽升温速率超出锅炉受热面金属的承受能力或者超出汽轮机需求，危及机组的安全。

2.2启动过程中通过旁路调整蒸汽流量的方法是非常有效的控制主再热蒸汽温度的方法。温度有偏高趋势，则开大旁路，反之关小旁路。通过调整燃料量与旁路开度的配合，可以获得稳定而合适的主蒸汽的温度。

2.3根据机组的启动状态来调整火焰中心高度和合理配风，能够达到好的汽温调整效果。在冷态启动时，主蒸汽和再热蒸汽的温度需求偏低，一般为330℃到360℃，这时应该使火焰中心在炉膛的下部，即启动下层制粉系统，使燃烧器附近配风充足，让燃料集中在此处燃烧，不使火焰过长，可以获得较大的蒸汽流量和较低的蒸汽温度。在热态启动时，对主蒸热和再热蒸汽温度需求很高，达480℃到540℃，所以应该使火焰中心在炉膛的上部，就是启动上层制粉系统，从而在相同的蒸汽流量下得到较高的主再热蒸汽温度。

2.4烟气挡板的调整原则是先满足再热蒸汽的温度调整要求，但是调节的技巧是主蒸汽温度等于或稍高于再热蒸汽温度。如果当时主蒸汽温度稍高于再热蒸汽温度且两者温度都较温度需求低，应加大燃料量或者关小旁路减小主再热蒸汽流量，经过调整后应使再热蒸汽温度基本满足需求，而偏高的主蒸汽温度可以由过热蒸汽减温水控制。

2.5减温水的使用原则是尽可能不用再热器减温水；在低负荷时尽可能不用过热蒸汽减温水；不得以使用减温水时，一定密切关注减温器后蒸汽的过热度，防止将蒸汽全部凝结成水而危及汽轮机安全。如果再热蒸汽温度和主蒸汽温度同时高，可以减少燃料量，或者开大旁路，或者通过挡板将热量调给过热器，再用过热器减温水来控制过热汽温，方法可以灵活应用，以效果好和安全为原则；一般负荷低于10%时不使用过热器减温水，使用降低火焰中心高度，或者燃烧器区域富氧燃烧，或者减少燃料量，及开大旁路提高蒸汽流量的方法解决；在负荷为10%～20%时，也要先投二级减温水，因为二级减温器处蒸汽过热度较高。

3直流锅炉转干态以后到带满负荷期间，影响主再热蒸汽温度的因素

直流锅炉在此期间直流运行状态，全部给水都被蒸发成蒸汽，即蒸汽流量等于给水流量。此时燃料量与给水流量形成一个较为稳定的数值——燃水比。当过量空气系数将要低至4～5时，随着燃料量的增加逐步增大风量。此阶段，影响主再热蒸汽温度的因素有：中间点温度、中间点温度的调节形式、燃水比、火焰中心高度、过量空气系数、给水温度、受热面积灰结焦、配风特点、调温烟气挡板开度和减温水流量等。

3.1中间点温度的影响：中间点温度越高则主蒸汽温度越高。中间点温度也是过热器的入口蒸汽温度，其他条件不变时，过热器出口温度（主蒸汽温度）当然随着入口蒸汽温度的升高而升高。

3.2中间点温度调节形式的影响：中间点温度的调节形式分为手动调节形式和自动调节形式。自动调节时，中间点的温度的目标值是中间点压力的函数，当压力不变时，受到内外扰动后中间点温度几乎不变，即对主蒸汽温度没有影响。中间点温度手动调节时，即使主蒸汽压力不变，受到内外扰动后中间点温度仍然会变化，导致对主蒸汽温度产生变化。

3.3燃水比的影响：燃水比越大，主再热蒸汽温度越高。因为燃料量与给水量对锅炉的作用是相反的，燃料量越多炉内放热量越大，给水流量越大炉内被带走的热量越大，当燃水比增大时，对锅炉的加热作用大于冷却冷却作用，锅炉的温度水平提高，必然使主再热蒸汽的温度升高。燃水比越大，中间点温度越高，使过热热占比偏大，表现为主再热蒸汽温度偏高。中间点温度的调节就通过改变燃水比来调节的。

3.4火焰中心高度的影响：在中间点温度不参与调节时，火焰中心越高，主热蒸汽温度越低，再热蒸汽温度几乎不变。火焰中心升高则排烟温度升高，工质吸热量减少，主蒸汽温度降低；对于再热蒸汽系统，由于主蒸汽温度降低而使再热器入口蒸汽温度降低，火焰中心的提高使排烟温度升高，这又使再热蒸汽温度有升高的趋势，最终稳态时，再热蒸汽温度基本不变。在中间点温度参与调节时，火焰中心越高，主再热蒸汽温度越高。火焰中心升高使水冷壁吸热量减少，使中间点温度有下降趋势，在中间点温度调节的作用下，增加燃料量，减少水冷壁给水流量，使中间点温度不变，过热器和再热器入口蒸汽温度不变；由于火焰中心升高使过热器和再热器处烟气温度升高，则主再热蒸汽温度升高。

3.5过量空气系数的影响：中间点温度不参与调节时，过量空气系数越大，主再热蒸汽温度越低。过量空气系数越大则排烟所带走的热量越多，工质吸热量减少，主蒸再蒸汽温度降低。在中间点温度参与调节时，过量空气系数越大，主再热蒸汽温度越高。过量空气系数增大使炉膛温度降低，水冷壁吸热量减少，中间点温度有下降趋势，在中间点温度调节的作用下，增加燃料量，减少水冷壁给水流量，使中间点温度恢复，过热器和再热器入口蒸汽温度不变；由于燃水比的升高加上过量空气作用，使过热器和再热器处烟气温度升高烟气流量增大，所以主再热蒸汽温度升高。

3.6给水温度的影响：中间点温度不参与调节时，给水温度越高，主再热蒸汽温度越高。给水温度代表带入锅炉的热量，其值越高，加上从锅炉吸收的热量，则过再热蒸汽温度必然升高。当中间点温度参与调节时，给水温度越高，则主再热蒸汽温度越低。给水温度升高会引起中间点温度升高，在中间点温度调节的作用下，降低燃料量，提高给水流量，使中间点温度回到设定值，降低燃料量使过热器和再热器中单位工质吸热量减少，提高给水流量进一步使单位蒸汽量吸收的热量减少，所以主再热蒸汽温度降低。

3.7受热面积灰结焦的影响：以水冷壁积灰结焦为例，中间点温度不调节时，则主蒸汽温度降低。水冷壁积灰结焦，吸热量减少，中间点温度降低，导致主蒸汽温度降低。中间点温度参与调整后，使燃水比提高，中间点温度不变，燃水比的提高使主再热蒸汽温度升高。很显然，省煤器在中间点之前，它积灰引起的温度变化与水冷壁类似。过热器在中间点之后，如果积灰，中间点温度不会改变，因工质在过热器内吸热量减少，主蒸汽温度降低。再热器积灰当然会导致再热蒸汽温度降低。

3.8调温烟气挡板开度的影响和减温水量的影响，不论锅炉处于干态或者湿态都是一致的，读者可参照本文1.5和1.6。锅炉配风的影响，也与火焰中心高度的影响相似，可参照1.4和3.4的内容分析，在此不再赘述。

4直流锅炉转干态以后到带满负荷期间，应用影响主再热蒸汽温度的因素对汽温进行调整，以及汽温调节注意事项

4.1直流锅炉干态（即直流状态）运行主蒸汽温度的调节，以调整燃水比控制中间点温度为调节核心手段。中间点温度目标值参考对应压力下中间点温度计算值。中间点温度偏高，则减小燃料量或者增大给水流量，即减小燃料量和给水流量的比值，使中间点温度降低。反之，中间点温度实际值低于目标值时，加大燃料量或者减小给水流量，则使中间点温度降低。不论手动调整中间点温度还是自动调整中间点温度，都是这么调整的。只不过手动调整时一般不会太频繁，不是只要中间点温度不等于计算值就一直调整燃水比。要控制好中间点温度，就要把燃水比控制在合理范围内，如果燃水比在合理范围边缘，应减缓燃料量及给水流量的调整，同时密切中间点过热度，如发现越限趋势较大，应立即将燃水比向另一方向调整。

4.2为了保证过热器和汽轮机的安全，中间点过热度应保持在10℃以上，最低不能低于5℃；但中间点过热度一般不应大于30℃，尤其在低负荷时，否则容易引起过热器受热面超温，同时靠减温水不容易把主蒸汽温度控制下来。

4.3直流锅炉干态运行主蒸汽温度的调节，以调整减温水量为辅助调节手段。减温水量调节主蒸汽温度是在中间点温度得到控制的基础是进行调整的，如果燃烧比失调，中间点温度极不合理，或者中间点温度控制不住，那么是不可能通过器减温水量控制好过热蒸汽温度的。

应当注意，对于减温水量较大，减温水门开度达60%～80%，才能勉强将主蒸汽温控制下来的情况，如果是手动调整中间点温度时，应该减小燃水比；如果是自动调节中间点温度时，应将中间点温度偏置调低；来把中间点温度降低；相反，过热器减温水量很小，减温水门开度只有5%～10%，主蒸汽温度也不高时，应适度增加燃水比（手动调整中间点温度时），或者提高中间的温度偏置（自动调整中间点温度时），提高提高一些中间点温度，以利减温水对主蒸汽温度的细调。

还应当注意，一二级减温水的比例，应该一级稍大一些，防止屏式过热器超温。

4.4直流状态再热蒸汽温度的调整还是以烟气挡板调整为主，减温水作为再热汽温异常超温时控制汽温时使用。

4.5根据其他因素对汽温影响的特性可以有针对性的调整燃水比，防止燃水比失调。例如，髙加跳闸，给水温度降低，中间点温度必然是降低趋势，手动时应提高燃水比，自动时应适当提高中间点温度偏置，使中间点温度尽快得到控制。

结语:

综上所述，火力发电机组的锅炉朝着高参数大容量的直流锅炉发展是必然趋势，对于我们直流锅炉运行方面工作人员，熟练掌握灵活应用主再热汽温调整这一能力，可以保证锅炉机组的安全，更好地发挥机组的效率，节约运行生产成本，为电力生产造带来更好的效益，推进电力运行行业的又好又快发展。

参考文献:

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