论直流锅炉的汽温调节

庞尔权

(京能（锡林郭勒）发电有限公司内蒙古锡林郭勒盟026000)

摘要：汽温是660MW级超超临界直流锅炉主要控制指标，与汽轮机热效率和有效焓降有直接关系，控制稳定的汽温关乎锅炉、汽轮机的安全经济运行。直流锅炉燃烧率直接影响锅炉汽温变化,按要求控制水煤比，保证各负荷工况中间点温度处于正常，是直流锅炉汽温控制的主要调整原则。

关键词：过热度中间点温度静态特性水煤比喷水减温

一、概述

京能五间房煤电一体化项目2×660MW超超临界空冷机组的锅炉为北京巴布科克•威尔科克斯有限公司生产，锅炉型号B&WB-2117/29.4-M。锅炉型式采用П型、超超临界参数、变压直流炉、单炉膛、前后墙对冲燃烧，一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、紧身全封闭布置，设有无循环泵的内置式启动系统。前后烟道底部设置烟气调温挡板来调节烟温。来自高加的给水首先进入省煤器进口集箱，然后经过省煤器管组和悬吊管进入省煤器出口集箱。水从省煤器出口集箱经一根炉膛下降管被引入位于炉膛下部的水冷壁进口集箱，然后沿炉膛向上经螺旋水冷壁进入水冷壁中间集箱。从水冷壁中间集箱出来的工质再进入上部的垂直水冷壁，由水冷壁出口集箱经连接管进入出口混合集箱，充分混合后进入锅炉前部的汽水分离器。锅炉在最小直流负荷点（本生点）以下运行时，进入分离器的工质是汽水混合物，分离器处于湿态运行。分离出的水经贮水箱排入疏水扩容器。汽水分离器分离出的蒸汽依次流过锅炉顶棚、水平烟道侧包墙、尾部烟道包墙、低温过热器、屏式过热器、后屏过热器和末级过热器。各级过热器之间共设两级（4个）减温器。汽机高压缸排汽经冷再管道进入低温再热器进口集箱，依次流过低温再热器管组、高温再热器管组，最后经热再管道进入汽机中压缸。再热器设有两级减温器，必要时可用它来控制再热汽温，但正常情况下再热汽温应由尾部烟气调温挡板来控制以提高电厂的经济性。

二、汽温调节特性

1、汽温的静态调整特性

直流锅炉各级受热面串联布置，水在加热蒸发、汽化和过热过程中没有明显的临界点，随着锅炉运行工况的变化，各受热面吸热比例发生变化，导致该临界点时刻在变化，直接影响出口蒸汽参数。我们可通过如下热平衡方程式进行分析：

Ggs（hzq-hgs）=BmQar.Netηgl（式一）

式中：Ggs——给水流量，kg/s；hzq——主蒸汽焓，kJ/kg；hgs——给水焓，kJ/kg；Bm——燃料量，kg/s；Qar.Net——低位发热量，kJ/kg；ηgl——锅炉效率。

通过上式进行分析可知，当锅炉运行工况稳定情况下，燃料低位发热量、锅炉效率及给水温度恒定，只要控制Ggs/Bm不变时，即水煤比不变化，控制主蒸汽焓hzq不变，即可控制汽温恒定，当Ggs/Bm增大时，主蒸汽温度下降，反之上升。因此保持稳定水煤比是控制锅炉主蒸汽温度的最有效手段。

2、汽温的动态调整特性

1）锅炉燃烧变化引起的汽温波动。当锅炉突然强化燃烧，例如进入大量煤粉或者燃料量发热量明显提高，将会导致锅炉汽化点前移，过热段加长，锅炉管壁蓄热大量增加并得以释放，汽温在某一阶段瞬间升高，但当蒸发量带走热量与燃烧产热趋于平衡后，汽温开始趋于平衡，此时水煤比可能发生轻微变化。

2）给水流量变化引起汽温波动。当锅炉给水流量增加时，锅炉蒸发段和加热段增长，汽化点后移，过热段减小，蒸发量增加，在锅炉吸热量恒定情况下，汽温降低，但由于锅炉本省存有蓄热，对汽温降低起到一定抑制作用，当锅炉燃料自动增加导致锅炉吸热量逐渐满足蒸发量带走热量后，汽温开始趋于稳定。

3）负荷变化引起汽温波动。当机组突然加负荷时，汽机调门逐渐开大，蒸汽进入汽机做功时阻力下降，此时主汽压力瞬间下降，导致给水流量自动超前燃料增加，水煤比下降，汽温下降，但当维持一段时间后，燃料率逐渐提高，汽温开始反弹，出现逐渐上升的趋势，最终稳定在某一汽温范围内。

三、影响直流锅炉汽温主要因素

1、水煤比

通过对锅炉静态特性进行分析可知，水煤比变化直接影响到锅炉中间点位置的变化和过热度变化，是造成直流锅炉气温波动的一个主要影响因素。一般来说，在气温调节过程中，水煤比仅作为明锅炉的一个粗调调节，喷水减温作为锅炉的细调手段。

2、给水温度

由公式一可知，给水压力和给水温度直接决定锅炉给水焓值的高低，倘若其它参数不变情况下，给水温度降低，给水焓值下降，在保持水煤比恒定情况下，汽温将会下降，反之汽温升高。

3、锅炉受热面清洁程度影响

锅炉受热面结焦积灰较多时，将会增加受热面导热热阻，影响受热面的热交换量，直接影响汽温的高低。当锅炉水冷壁结焦严重时，锅炉辐射换热降低，导致排烟温度升高，增强对流换热，汽温升高；当过热器积灰较多时，灰垢影响对流换热效果，汽温下降，管壁受热不均产生较大热偏差，严重时导致管壁超限。

4、锅炉过剩空气系数影响

锅炉总风量大小直接决定锅炉排烟温度高低，同时影响锅炉辐射换热和对流换热。当过剩空气系数过大时，锅炉辐射换热水平下降，排烟温度升高导致对流换热增强，汽温升高，反之下降。

5、燃烧器组合方式影响

锅炉燃烧器运行方式，直接影响锅炉火焰中心高度，当火焰中心上移时，炉膛辐射换热降低，水冷壁吸热下降，中间点后移，降低锅炉产汽量，导致汽温升高；同时排烟温度升高，使对流换热增强，汽温有所升高。

6、锅炉层间燃烧器二次风量或风压的影响

锅炉运行过程中发生配风不均或者配风量不合理对汽温有着明显影响。倘若燃料量和负荷不变情况下，提高燃烧器下层二次风量或风压升高，上层燃烧器适当减小，将导致火焰中心上移，汽温升高，反之降低。同时各层燃烧器二次风量大小直接影响锅炉燃料与空气混合程度和在炉膛燃烧停留时间，决定排烟温度高低，影响各受热面换热量，导致汽温的变化。

7、锅炉漏风的影响

锅炉漏风直接影响炉膛整体温度水平和过剩空气系数大小，从而影响辐射换热效果，同时由于炉底漏风量增加，导致火焰中心后移，影响汽温变化，一般来说，锅炉漏风点逆着烟气方向越靠前，对汽温变化越明显，其中炉底漏风对汽温影响最大，漏风量越大，汽温越高，反之降低。

四、直流锅炉汽温控制方法

1、直流锅炉汽温调节一般以水煤比控制为粗调手段，减温水作为细调手段。水煤比大小直接反应锅炉热负荷和燃烧率情况，通过调整水煤比大小可以直接改变临界点位置，对中间点温度进行适当修正；再通过一二级减温水辅助调整，方可控制汽温在正常允许范围。

2、提前掌握入炉煤质变化，根据煤质特性进行合理组合使用燃烧器运行方式，通过一、二次风量、风压配合控制火焰中心高度，对汽温进行整体控制。

3、加强锅炉吹灰，根据负荷、煤质变化，合理安排锅炉进行吹灰，保证受热面清洁，当发现锅炉明显结焦、结渣和积灰时，要提高锅炉受热面吹灰频次，以保证汽温、壁温在正常允许范围。

4、尽量减少锅炉及附属设备的漏风量，减少炉底漏风对汽温影响，当干渣机冷却风门开大或者液压关断门进行开关时，要有预见性提前对汽温进行调整。

5、控制合理的过剩空气系数，可保证燃料的充分燃烧，改变燃烧效率和火焰中心高度，熟悉掌握风量大小对汽温变化的影响，合理使用配风手段配合进行细调微调。

五、结语

本文主要介绍了前后墙对冲锅炉汽温动、静态特性和主汽温的变化特点，总结了可能影响直流锅炉汽温的所有因素，并针对各因素特点提出了控制措施，综合各方面因素重点强调了水煤比控制汽温的重要性，为直流锅炉主汽温调整提供了一定借鉴经验。

参考文献:

[1]宁文刚660MW超临界直流锅炉汽温调整策略浅析国电宝鸡发电有限公司2013