直流锅炉主汽温的调节系统分析

直流锅炉主汽温的调节系统分析

金微

大唐黄电发电有限责任公司 山东青岛 266500

摘 要: 主汽温调节的任务是维持过热器出口蒸汽温度为给定值，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。主汽温是锅炉汽水系统中的温度最高点。主汽温过高影响到过热器和汽轮机高压缸部分的使用寿命，甚至引起损坏事故;主汽温过低，汽轮机末级蒸汽湿度增大，会造成叶片损伤并降低热效率。所以，在运行中要求严格控制汽温，使它的偏差在一定范围内。

关键词:直流锅炉；主汽温；调节

1直流炉的工作原理

直流炉是由各受热面以及连接这些受热面的管道组成。直流炉给水泵强制一定流量的给水进入炉内，一次性流过加热段、蒸发段和过热段，然后去汽轮机。它的循环倍率始终为1，与负荷无关。直流炉汽水流程中的三段受热面没有固定的分界线。在不同负荷时，由于给水温度变化等原因，使三段受热面的吸热量分配比例及与之有关的三段受热面面积之间的比例都发生了变化。因此可以用改变燃水比的办法改变直流炉三段受热面的吸热比例，保持出口汽温为设定值。

由于直流炉的工质是一次地通过各受热面的，而三段受热面面积又不是固定不变的，所以当燃水比失调后，三段受热面吸热量比例发生变化，对出口汽温影响很大。对于直流炉，在运行中，燃水比失调往往会超过1%。如果燃水比失调1%，出口汽温变化就可达8一10℃。此外，因负荷变化等原因使各受热面的吸热比例发生变化，以致单独使用喷水减温的办法是无法将出口汽温校正过来的，更无法保证减温器前各受热面的安全运行。因此，直流炉运行的主要任务是调整燃水比为一定值并在此基础上进行喷水减温的调节。

2影响直流炉主汽温的主要因素

2.1 燃料给水比

直流锅炉的焓值就取决于燃料给水的比值，只要燃水比值不变，主汽温就不变。另一方面还可以只要保持适当的燃水比，在任何负荷和工况下，直流锅炉都能维持一定的主汽温。直流锅炉的这些特性是明显不同于控制循环锅炉和自然循环锅炉的，所以，直流锅炉在运行时一定要保持适当的燃水比，使锅炉在任何负荷、任何工况下维持一定的主汽温。

2.2给水温度

正常情况下，给水温度一般不会有大的变动，但当高压加热器因故障出系时，给水温度就会降低。对于直流炉，若燃料不变，由于给水温度降低，加热段加长且过热段缩短，主汽温会随之降低，负荷也会降低。因此，当给水温度降低时，必须改变原来设定的燃水比，即适当提高燃水比，以使主汽温维持在额定值。一般高压加热器出系时，在燃料不变的情况下，适当减少给水量，提高燃水比;但此时机组负荷有所降低。

2.3过量空气系数

过量空气系数的变化直接影响锅炉的排烟损失，同时影响对流受热面与辐射受热面的吸热比例。当过量空气系数增大时，除排烟损失增加、锅炉效率降低外，炉膛水冷壁吸热减少，造成过热器出口温度降低、屏式过热器出口温度降低;虽然对流过热器吸热量有所增加，但在燃水比不变的情况下，末级过热器出口温度有所下降。过量空气系数减少时，结果与增加时相反。若要保持主汽温不变，则需重新调整燃水比。

2.4火焰中心高度

火焰中心高度变化的影响与过量空气系数变化的影响相似。在燃水比不变的情况下，火焰中心上移类似于过量空气系数增加，主汽温略有下降;反之，主汽温略有上升。若要保持主汽温不变，亦需重新调整燃水比。

2.5受热面结渣

燃水比不变的调节下:炉膛水冷壁结渣时，主汽温有所降低;过热器结渣或积灰时，主汽温下降明显。前者发生时，调整燃水比就可，后者发生时，不可随便调整燃水比，必须在保证水冷壁温度不超限的前提下调整燃水比。

总之，对于直流锅炉，在水冷壁温度不超限的条件下，后四种影响主汽温的因素都可以通过调整燃水比来消除;所以，只要控制、调节好燃水比，在相当大的负荷范围内，直流锅炉的主汽温可保持在额定值，这个优点是汽包锅炉无法比拟的。

3直流炉燃水比的调节

在直流炉汽温调节系统中，当锅炉汽压保持为常数时，燃料扰动、给水扰动对锅炉出口汽温的影响大小相同，但方向相反。燃料和给水以相同的百分比扰动时，汽水流程中各点工质温度为常数，从静态来说便可间接地保持锅炉汽温近似为常数，另外，在燃料扰动和给水扰动下，汽水流程各点工质温度的反应曲线很相似，即用保持汽水流程中某点工质温度为常数的方法间接保持锅炉出口温度时，在动态过程中也能取得良好的效果。所以改变给水流量一燃料流量的比例，可以直接控制出口汽温。

在某直流炉正常稳定运行时，根据运行的经验数据，以手动调节方式增减给煤量和同时增减给水量的方法调整锅炉负荷，使锅炉负荷均匀变化。直流炉单元机组是多变量调节对象，在直流炉各调节量中，有一个是主动的，称为主动调节量，为保持锅炉正常运行，其它调节量随主动调节量的变化而变化，称为从动调节量，直流炉是多变量调节对象，几乎要影响到所有的被调量，即任一调节量均有作为主动调节量的可能性，在实际运行中也有这种要求。，以燃料流量作为主动调节量，给水流量作为从动调节量调节燃水比，从而保持汽水流程中各点的稳定。对于燃水比的自动调节，取什么信号作为燃水比的校正信号是设计直流炉调节系统时首先要明确的重要问题。当发生给水流量或燃料流量扰动时，锅炉出口汽温变化曲线的迟延都很大，因此很难用给水流量或燃料流量来直接调节出口汽温。燃料流量或给水流量扰动时，由于蒸发段附加蒸发量的产生，所以中间点汽温反应曲线上反映出有较大的迟延时间和时间常数。而热量信号则不同，它接受的是蒸汽流量、汽压及其微分信号之和，对附加蒸发量的变化同样能测出，所以热量信号反应比微过热汽温快得多。

燃料流量扰动时，锅炉出口热量与中辐射区后热量相比，其反应惯性略大且呈明显的波浪形，易使调节系统产生振荡，给水流量扰动对出口热量信号影响较大，又使燃料调节系统和给水调节系统互相关联。因此，采用中间点热量信号。采用热量信号作为校正信号的另一优点是对蒸汽过热度的要求可以放宽，即过热度可小于推荐值，而并不减少调节系统的灵敏度。因为随着过热度的减小，燃料流量扰动对中间点汽温的影响虽然减小，但热量信号对燃料流量扰动仍有较高的灵敏度。所以本系统采用热量信号作为燃水比的校正信号。实现燃水比的自动调节，克服手动调节带来的一些缺点。

4直流炉喷水减温的调节

由于给水流量(或燃料流量)一出口汽温通道的惯性很大，故用给水流量(或燃料流量)直接调节锅炉出口汽温时，不能保证有良好的调节品质，而只能和喷水相结合的方法调节锅炉出口汽温。因此布置了一级和二级减温水，喷水减温器调温惰性小、反应快，开始喷水到喷水点后汽温开始变化只需几秒钟，可以实现较精确的细调。所以，在整个锅炉负荷范围内，要用一、二级喷水减温来消除燃水比调节(粗调)所存在的偏差，以达到精确控制主汽温的目的。

由于PID调节器的可调参数的可调范围比较大，因此PID控制能够得到较好的控制效果，PID控制的鲁棒性较好，电厂的热工控制过程大都采用PID控制，但由于主汽温的影响因素较多，存在一些随机扰动，常规PID有时达不到控制要求。因此在喷水减温的调节系统设计中，采用系统辨识理论对主汽温对象进行辨识，采用史密斯预估补偿原理对主汽温的迟延进行补偿，补偿后的对象采用最小方差自校正调节器算法使主汽温控制达到较好的效果。

5结语

由于锅炉调节中，受到许多因素变化的影响，只靠燃水比的粗调还不够，要用一、二级喷水减温来消除燃水比调节所存在的偏差，以达到精确控制主汽温的目的。所以，直流炉主汽温的调节，既与燃水比的调节有关，又与喷水减温的调节有关。

作者通讯地址：

山东省青岛市黄岛区薛家岛海信凤凰金岸小区

金微(18553283853)