1、超臨界鍋爐過熱器再熱器的汽溫特性及調節分析    摘要：本文對直流鍋爐的過熱器、再熱器汽溫特性、變化特點、汽溫調節進行了簡要分析，并結合我廠實際情況闡述鍋爐汽溫偏差產生的原因，提出超臨界壓力鍋爐運行中應關注的問題，與電力同仁共勉。 關 鍵 詞：直流鍋爐超臨界過熱器再熱器汽溫 中圖分類號：TK229文獻標識碼： A 文章編號： 21世紀以來，為了提高鍋爐效率，最大限度的降低能源消耗，電站鍋爐逐步向超臨界鍋爐方向發展。超臨界鍋爐的汽溫特性與傳統的汽包爐汽溫特性有明顯的不同，汽溫過高將引起管壁超溫、金屬蠕變壽命降低，會影響機組的安全性；汽溫過低將引起循環熱效率

2、的降低。根據計算，過熱器在超溫1020下長期工作，其壽命將縮短一半以上；汽溫每降低10，循環熱效率降低0.5%，而且汽溫過低，會使汽輪機排汽濕度增加，從而影響汽輪機未級葉片的安全工作。通常規定蒸汽溫度與額定溫度的偏差值在-10+5范圍內。下面對直流鍋爐的汽溫特性進行分析，不斷摸索調整汽溫的最佳手段，控制汽溫在允許范圍內，保證鍋爐安全運行。 一、 過熱器或再熱器汽溫特性 1、過熱器或再熱器出口汽溫隨鍋爐負荷的變化規律稱為過熱器或再熱器的汽溫特性。過熱器的汽溫特性如圖1-1所示。 圖1-1 過熱器的汽溫特性 l輻射式過熱器；2、3對流式過熱器 23 隨著鍋爐負荷的變化，輻射式過熱器的汽溫特性與對流

3、式過熱器相反。當鍋爐負荷增加時，燃料消耗量和過熱器中蒸汽的流量都相應增大，由于爐內火焰溫度變化不大，輻射式過熱器吸收的爐膛輻射熱增大不多，相對于每干克蒸汽的輻射吸熱量反而減小，因此輻射式過熱器的出口汽溫隨鍋爐負荷的增大而降低。輻射式過熱器的汽溫特性見圖1-1中的曲線1。當鍋爐負荷增大時，燃料消耗量增大，煙氣流速增大，煙溫升高、對流傳熱量增加，相對于每千克蒸汽的對流吸熱量增加，因此對流式過熱器的出門汽溫隨鍋爐負荷的增大而增大。對流式過熱器的汽溫特性見圖1-1中曲線2、3，過熱器離爐膛越遠，過熱器進口煙溫越低，煙氣對過熱器的輻射換熱份額越少，汽溫隨負荷增加而上升的趨勢更加明顯。因此曲線3比曲線2更

4、陡些。由于屏式過熱器以爐內輻射和煙氣對流兩種方式吸熱，因此屏式過熱器的汽溫特性將稍微平穩些。高壓、超高壓鍋爐過熱器由輻射式、半輻射式及對流式過熱段組成，由于輻射吸熱份額不大，整個過熱器的汽溫特性為對流式。 再熱器的汽溫特性與過熱器的汽溫特性相似。由于再熱器的進口汽溫隨汽輪機負荷降低而降低，因此再熱器需要吸收更多的熱量；另外，由于再熱器布置在較低煙溫區，并且再熱蒸汽的比熱容較小，因此再熱汽溫的波動較過熱汽溫較大。 二、直流鍋爐汽溫變化特點 直流鍋爐無汽包，加熱、蒸發和過熱各區段之間無固定界限，是隨工況的變化而變化的。在穩定工況下直流鍋爐的蒸發量D等于給水量G。因此直流鍋爐過熱汽溫變化比較復雜，而

5、且在某種程度上與汽包爐中的過熱汽溫的變化剛好相反。 在鍋爐熱負荷和其他條件都不變時，若給水量增加，直流鍋爐的蒸發量增加，加熱段和蒸發段的長度增加，過熱汽溫則因過熱段的長度縮短而降低；反之，給水量減少，過熱汽溫上升。同樣可分析，在給水量和其他條件都不變時，增加燃料量，蒸發量不變，過熱汽溫上升；減少燃料量則過熱汽溫下降。由此可見，燃料量與給水量的比值，即燃水比變化時，直流鍋爐過熱器出口汽溫發生顯著變動。因此，在運行中熱負荷與給水量必須很好地配合，也就是要保持準確的燃水比。只要保持適當的燃水比，直流鍋爐就可以在任何負荷。任何工況下維持一定的過熱汽溫。這一特性與自然循環鍋爐有明顯的區別，汽包鍋爐過熱汽

6、溫的變化與給水量無直接關系，給水量是根據汽包水位變化來調節的。 直流鍋爐當負荷增加時，若燃料量與給水量按同一百分比增加，即燃水比不變，則工質在輻射區少吸收的熱量可由對流區多吸收的熱量來補償，過熱器出口蒸汽的溫度可近似不變。 負荷不變而給水溫度變化也會對直流鍋爐過熱汽溫產生很大的影響，給水溫度降低時，加熱段的長度加長，蒸發段的長度幾乎不變，使過熱段的長度縮短，過熱汽溫下降。此時必須改變原有的燃水比，增加燃料量，也即采用較高的燃水比，才能維持過熱汽溫為額定值。 過量空氣系數增大時，因排煙損失增加，鍋爐效率降低，這時，如給水溫度和燃水比不變，則過熱器出口過熱汽溫是下降的。 燃煤中的水分和灰分增加，燃

7、料在爐內總放熱量減小，在其他參數不變的情況下，過熱段縮短，直流鍋爐過熱汽溫將下降。 直流鍋爐爐內火焰中心下移，爐膛水冷壁多吸收的熱量被對流受熱面吸熱量減少所補償，過熱汽溫可近乎不變；若爐膛水冷壁與過熱器受熱面結焦或積灰，受熱面減少，均使過熱汽溫下降。 三、直流鍋爐汽溫的調節 直流鍋爐的汽溫調節與自然循環鍋爐不同。直流鍋爐在穩定工況下，過熱蒸汽出口的熱焓hgr可用下式表示： （1-l） 式中：hgr、hgr過熱器出口和給水的熱焓，kJ/kg； B，G燃料量和給水量，kg； Qar,net燃料低位發熱量，kJ/kg； gl鍋爐效率，%。 如hg、Qar,net 、gl 在一定負荷變化范圍內保持不變

8、，則過熱蒸汽溫度（熱焓）只取決于燃料量和給水量的比例B/G，如果比值B/G保持不變，則hgr或tgr可保持不變。即比值B/G變化是造成過熱蒸汽溫度變化的基本原因。因此在直流鍋爐中，過熱汽溫的調節主要是通過給水量與燃料量的調整來實現的。考慮到實際運行中鍋爐負荷的變化，給水溫度、燃料品質、爐膛過量空氣系數以及受熱面結渣等因素的變化，對過熱汽溫變化均有影響，因此保持B/G的精確值不易做到，特別是燃煤鍋爐，控制燃料量較為粗糙，且對tgr的調節慣性較大，不能保證良好的調節品質。故直流鍋爐一般采用與噴水調節相結合的調節方法，即比值B/G作為粗調節，蒸汽通道上的噴水減溫器作為細調節（校正）。 對于帶固定負荷

9、的直流鍋爐，蒸汽參數調節的主要任務是調節汽溫，因而在燃料量與給水量比例確定后，操作中應盡量減少燃料量的改變。在實際調節中，燃料量的調節精度受到燃料性質變動等影響，因此為進一步校正燃料量與給水量的比例，就借助于噴水調溫。噴水調溫的惰性小，且無過調現象，特別是以噴水點后汽溫作為調節信號進行噴水調節時，從噴水量開始變化只須經過幾秒鐘時間，很容易實現細調節。所以直流鍋爐在帶不變負荷時，蒸汽參數的調節是借助噴水調節汽溫而盡可能穩住燃料量。但噴水量變化只能維持過熱汽溫的暫時穩定，過熱汽溫穩定的關鍵是調節燃水比B/G。這是因為直流爐的給水量G等于蒸發量D，若燃料量B增加、熱負荷增加，而給水量G未變，則過熱汽

10、溫必然升高，噴水量d增加；進口水量（G-d）相應減少，反過來又會使過熱汽溫上升，同時影響機組效率，還會引起噴水點前金屬和工質溫度升高。 直流鍋爐由于不穩定動態過程中交變區內工質的變化以及過熱器管壁金屬儲熱的影響，過熱汽溫有比較大的延遲，而且越靠近過熱器出口，延遲越大。若以過熱器出口汽溫作為調節信號，則調節過遲，為了維持鍋爐過熱蒸汽溫度的穩定，按照時滯小、反應明顯、工況變化時便于測量等條件，通常在過熱區段中取一溫度測點，將它固定在相應的數值上，即中間點溫度。用中間點汽溫作為超前信號，使調節操作提前，以得到穩定的汽溫。實際上將中間點至過熱器出口之間的過熱區段固定，相當于汽包爐固定過熱器區段情況。在過熱汽溫調節中，中間點溫度與鍋爐負荷存在一定的函數關系，因此鍋爐的燃水比B/G可按中間點溫度來調整，而中間點至過熱器出口區段的過熱汽溫變化主要依靠噴水來調節。中間點的位置越靠近過熱器入口，即過熱蒸汽點離工質開始過熱點越近，則汽溫調節的靈敏