趙 華（陜西華電榆橫煤電有限責任公司榆橫發(fā)電廠,陜西 榆林 719000）

超臨界直流爐汽溫控制策略的研究

趙 華
（陜西華電榆橫煤電有限責任公司榆橫發(fā)電廠,陜西 榆林 719000）

隨著超臨界直流爐技術正逐漸推廣開來，我們在看到超臨界直流爐的高轉(zhuǎn)化率和低排污率為人們所津津樂道的同時，也發(fā)現(xiàn)在超臨界直流爐汽溫調(diào)節(jié)方面，仍然存在許多問題。本文通過對超臨界直流爐的汽溫控制進行了分析，并提出了一些控制策略，通過全方位管理，實現(xiàn)超臨界直流爐汽溫的穩(wěn)定控制。

超臨界；直流爐；汽溫；控制

1 超臨界直流爐汽溫控制的重要性

超臨界直流爐正常運行中，汽溫在系統(tǒng)運行中受機組負荷、水煤比、給水溫度、風量及燃燒情況等因素的影響而變化，常表現(xiàn)為過熱及再熱階段汽溫在正常溫度范圍內(nèi)的的偏離，甚至大幅度的波動，對超臨界直流爐的設備安全和經(jīng)濟運行都有較大的影響，同時影響汽輪機的使用壽命。汽溫超高易降低金屬設備強度；超低易增加汽輪機的汽耗，降低系統(tǒng)效率，同時易使汽輪機末級蒸汽適度加大，導致出現(xiàn)水蝕和水擊，威脅系統(tǒng)設備安全運轉(zhuǎn)；大幅度波動易導致汽輪機劇烈振動，熱膨脹不均，影響汽輪機運行。

2 超臨界直流爐汽溫特性

由于超臨界直流爐取消了自然循環(huán)鍋爐的汽包，在給水進入鍋爐后，水的受熱、蒸發(fā)和水蒸氣的過熱，分別在省煤器、蒸發(fā)受熱面、過熱器間連續(xù)進行的，因此在各受熱面之間沒有固定的分界線。

（1）靜態(tài)特性。在其它條件穩(wěn)定時，直流鍋爐負荷變化時，在鍋爐燃料發(fā)熱量、鍋爐熱效率、給水焓不變的條件下，保持適當?shù)乃罕龋髌麥乜杀３址€(wěn)定處于長期相對靜態(tài)。

（2）動態(tài)特性。當設備運行時，汽溫受到給煤量、給水量、給水焓等各方面因素影響，在實際運行中，超臨界直流爐的運行是個動態(tài)的修正過程，正常運轉(zhuǎn)只是絕對動態(tài)中的相對靜態(tài)。

3 影響鍋爐汽溫調(diào)節(jié)的主要因素

影響超臨界直流爐汽溫變化的因素有許多，主要有水煤比和給水溫度；受熱面清潔情況、過量空氣系數(shù)；火焰中心高度等。

（1）水煤比和給水溫度。由于超臨界直流爐在使用時，去掉了汽包設備，不能夠通過汽包對汽溫進行調(diào)節(jié)，只能通過給煤量和給水量來控制主汽溫在穩(wěn)定范圍內(nèi)進行粗調(diào)。

控制水煤比的最基本就是通過控制給煤量和給水量。在給水溫度不變的情況下，當增加供煤量或減少給水量時，導致水煤比減小，導致熱水段長度和蒸發(fā)段長度縮短，過熱段長度延長，進而導致汽溫的升高；當增加給水量或減少供煤量時，導致水煤比增大，導致熱水段和蒸發(fā)段延長，過熱減少，進而導致汽溫的降低。

當降低給水溫度時，將延長加熱段，縮短過熱段，導致主汽溫降低；當提高給水溫度時，將減少熱水段和蒸發(fā)段長度，延長過熱段，導致主汽溫升高。

（2）受熱面清潔情況。當直流爐正常運行，煤、水正常穩(wěn)定供應時，由于高溫導致爐膛內(nèi)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，玷污受熱面，增大熱阻，降低鍋爐傳熱效率，最終導排煙熱量流失增大，主汽溫、再熱汽溫的降低。當再熱器出現(xiàn)積灰時，同樣導致熱阻增加，傳熱減少，最終導致汽溫的降低。

（3）過量空氣系數(shù)。由于直流爐在運行中，爐膛出口溫度不變，當過量空氣系數(shù)增加時，導致單位時間內(nèi)空氣流量增加，空氣攜帶的熱總量增加，引起爐內(nèi)總熱量減少，溫度下降，致使主汽溫降低。當過量空氣系數(shù)減少時，作用相反，導致主氣溫升高。

隨著過量空氣系數(shù)的改變，不同的再熱器效果也不同。當采用輻射式再熱器時，由于輻射作用有限，其熱量變化不大。當采用對流式再熱器時，由于對流效果與空氣系數(shù)成正比，但總體汽溫變化數(shù)值與主汽溫變化數(shù)值差距較大，可以忽略。

（4）火焰中心高度。由于直流爐主要加熱過程為過熱過程，因此過熱效果尤其重要。根據(jù)能量守恒，過熱加熱能與爐膛散失能之和為全部物料產(chǎn)生能量。而影響散失能的最直接因素即排煙溫度。其他條件固定時，當火焰中心高度偏高時，導致散失能增加，加熱能減少，最終導致主汽溫的降低。引入中間點溫度控制后，由于中間點溫度降低，為恢復中間點溫度，導致系統(tǒng)減小水煤比，導致爐內(nèi)溫度繼續(xù)升高，主溫度得到恢復，但再熱器由于煙氣溫度的提高而提高，最終導致過熱溫度的提高。相反，當火焰中心高度偏低時，同樣由于中間點溫度的作用，最終導致汽溫的降低。

4 汽溫控制策略

（1）以控制水煤比作為粗調(diào)手段，以噴水降溫作為細調(diào)手段。在超臨界直流爐運轉(zhuǎn)過程中，調(diào)整汽溫的第一個環(huán)節(jié)，就是通過控制給水量和給煤量的調(diào)整來實現(xiàn)的。通過控制水煤比來對主汽溫進行粗調(diào)。實際操作過程中，通過中間點溫度來確定水煤比，當出現(xiàn)汽溫過高或過低，通過調(diào)整中間點溫度，來改變水煤比。通常手段有兩種，一是在保證給水量不變的情況下調(diào)整供煤量，一是在保證供煤量不變的情況下調(diào)整給水量。由于煤量控制不夠精確，通常采區(qū)改變供水的方法來實現(xiàn)粗調(diào)。

當出現(xiàn)主汽溫超溫時，利用水蒸發(fā)吸熱的物理性質(zhì)，通過使用一級和二級減溫水系統(tǒng)，實現(xiàn)汽溫的細調(diào)；同時通過一級減溫水系統(tǒng)中設定過熱度保護，控制一級減溫水流量，從而保證過熱設備的安全。

（2）通過調(diào)整參數(shù)控制結(jié)焦，加強吹灰控制覆塵。通過采取調(diào)整合理的煤粉細度，控制煤粉燃燒情況，提升燃煤速度，及時的控制壁溫，控制爐膛內(nèi)發(fā)生局部溫度過高，發(fā)生結(jié)焦；通過加強設備的吹灰清潔工作，控制設備覆塵現(xiàn)象。

（3）使用煙氣擋板控制調(diào)節(jié)過熱汽溫。通過利用再熱煙道和過熱煙道的煙氣分配擋板來控制汽溫。再熱汽溫降低時，調(diào)大再熱煙氣擋板開度，調(diào)小過熱煙氣擋板開度，導致再熱對流面上的煙氣流量增加，促使再熱汽溫升高；當再熱汽溫超高時，調(diào)小再熱煙氣擋板，調(diào)大過熱煙氣擋板，導致再熱對流面上的煙氣流量減小，從而降低再熱汽溫溫度。

（4）建立CCS控制系統(tǒng)。通過建立CCS，協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)，完成子系統(tǒng)間統(tǒng)一管理。當感應端接收到汽溫異常信息時，系統(tǒng)對運行情況進行及時的綜合分析、并正確判斷，做出正確的動作，達到有效的控制和消除汽溫異常，實現(xiàn)智能化控制。

5 結(jié)語

超臨界直流爐汽溫的調(diào)節(jié)是一個復雜的過程，是一個綜合的過程，單方面的處理，不能滿足未來全方位的發(fā)展，我們?nèi)孕枰诓粩嗟膶嵺`和摸索，才能推動超臨界直流爐的發(fā)展。

[1]魏志,高東杰.超臨界直流鍋爐主汽溫控制[J].微計算機信,2008(10):17-18+61.

[2]付詩琴.直流鍋爐主汽溫控制系統(tǒng)及其策略研究[D].華北電力大學（北）,2009.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.023