電廠鍋爐蒸汽系統(tǒng)及汽溫調(diào)節(jié)優(yōu)化分析

王洪陽

【摘 要】火力發(fā)電廠設備運行中，對鍋爐的各大系統(tǒng)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(tǒng)及汽溫調(diào)節(jié)的設計與控制措施，在此基礎上進行優(yōu)化分析，，確保電廠鍋爐能夠發(fā)揮最大的性能。

【關(guān)鍵詞】鍋爐；蒸汽；氣溫；調(diào)節(jié)

電廠鍋爐在發(fā)電機組運行中，維持穩(wěn)定的蒸汽溫度是保證安全穩(wěn)定工作和經(jīng)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(diào)整。但是不論采用何種方法進行調(diào)節(jié)，都必須保證鍋爐運行的安全性與穩(wěn)定性，盡量提高機組的經(jīng)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(xiàn)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(chǎn)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(nèi)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(zhì)越差，就會推遲燃燒和燃盡時間，造成發(fā)熱量降低，增加燃料量的和煙氣量，導致過熱汽溫升高，煤質(zhì)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(nèi)輻射換熱量和水冷壁蒸發(fā)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(xiàn)蒸汽流量和壓力變化滯后，出現(xiàn)蒸汽溫度超過額定值，比熱容小于過熱汽。

2 運行中調(diào)整蒸汽和汽溫的具體措施

2.1 氣溫調(diào)節(jié)作用與控制措施

2.1.1 氣溫調(diào)節(jié)的作用

氣溫調(diào)節(jié)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(fā)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(nèi)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(shù)變化量與溫度變化量之間是非線性關(guān)系，所以，鍋爐作為一種高負荷運轉(zhuǎn)的設備，隨著運行時間的變化，其各項指標都會不斷發(fā)生變化，溫度的特性差別也不斷變化。

2.1.2 氣溫調(diào)節(jié)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(wěn)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(diào)整風量

改變過量空氣系數(shù)，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(cè)煙溫偏差。在氣溫發(fā)生變化時，應加強對汽溫的監(jiān)視與調(diào)整，認真影響因素與變化的關(guān)系，做好調(diào)整操作。

2.2 蒸汽調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)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(tǒng)需要設備較多的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，具有慣性小，動態(tài)過程變化大以及受子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)和制約因素多等特點。根據(jù)系統(tǒng)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(tài)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(shù)在允許范圍內(nèi)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(shù)在允許范圍內(nèi)變動，達到提高電廠循環(huán)熱效率的作用。提高蒸汽初壓是提高電廠循環(huán)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(huán)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(xù)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(fā)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(nèi)，即采用所謂輻射式和半輻射式過熱器。同樣，根據(jù)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(qū)，以增加爐內(nèi)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(nèi)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(zhì)進口參數(shù)決定于排氣參數(shù)，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(tǒng)控制措施

（1）通過數(shù)字模型進行數(shù)據(jù)分析。蒸汽系統(tǒng)的主要任務是將鍋爐產(chǎn)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(lián)箱，經(jīng)減壓閥減壓后送至低壓蒸汽分配聯(lián)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(tǒng)模塊化數(shù)學模型的基礎上。利用Simulink工具對系統(tǒng)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(huán)熱效率，利用噴水減溫法，使用采集到的實時數(shù)據(jù)，量化噴水減溫調(diào)整再熱汽溫，對實時數(shù)據(jù)的分析計算，定性定量并驗證減溫水法對機組循環(huán)熱效率的影響。

（2）運行中注意事項。運行時應保持汽溫穩(wěn)定，采取可靠的調(diào)溫手段，使運行工況在一定范圍內(nèi)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。

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