660MW超臨界直流鍋爐汽溫控制技術研究

摘要：溫度的變化對于660MW超臨界直流鍋爐來講是一項重要的安全運行數據，穩定、科學的溫度控制技術不僅有利于鍋爐的安全，還能提高鍋爐的工作效率。文章結合超臨界直流鍋爐汽溫控制技術的現狀，對660MW超臨界直流鍋爐汽溫控制技術的優化提升進行了分析，并提出了關于溫度控制技術的改進措施。

關鍵詞：超臨界；直流鍋爐；溫度控制技術；鍋爐安全；安全運行數據 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK323 文章編號：1009-2374（2016）10-0028-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.013

660MW超臨界直流鍋爐是對基于普通鍋爐基礎上的新一代大型鍋爐設備的稱呼，通常具有負荷參數高、裝機容量大等特點，是我國火力發電設備的主力軍之一。由于其負荷參數值較大，需要鍋爐采用直流爐的設計方式，滿足大范圍調峰的需要，這就要求我們必須加快研究直流鍋爐的汽溫控制技術。

1 直流鍋爐汽溫變化特征

對于直流鍋爐來講，氣溫的變化原因較為復雜。在正常運行條件下，鍋爐各個受熱面之間是沒有固定界限的，加熱段、蒸發段與過渡段之間的溫度變化呈漸進式的分布。但是如果鍋爐內部出現燃料與給水的比例不均衡時，鍋爐三個受熱面原有的平衡將會被打破，導致出汽口的蒸汽輸出參數變化。

比如，如果鍋爐的給水流量變小，就會讓鍋爐的燃燒時間增加，促使蒸汽在過渡段的時間加長，使過渡面積擴大，蒸汽的溫度難以下降，導致出汽口蒸汽溫度上升。反之，如果給水較多，就會使鍋爐蒸發段的面積擴大，降低鍋爐的內部溫度，影響鍋爐以及出汽口的

氣溫。

2 鍋爐汽溫異常原因分析

2.1 煤水比原因

煤水比在直流鍋爐的溫度控制中發揮著重要的作用。一般來講，煤水比是指給水與進入爐膛煤量之間的比值，即一噸煤能把多少噸水加熱成額定溫度的過熱蒸汽，是汽水調節過程中的一個參考值。因為直流鍋爐始終在過熱器出口維持著一定的過熱度，接近額定溫度，偏離時用切換上下層燃燒器、增減氧量、煙溫擋板和噴水減溫等手段調節。

直流鍋爐正常運行后分離器已經不起作用，就要用煤水比來控制過熱汽溫在一定的范圍內，加上過熱器噴水減溫的細調，使過熱蒸汽溫度在合適的范圍內。煤水失調的直接后果是氣溫劇升或劇降，超溫或汽機進水，會大大降低鍋爐溫度控制的效率。

2.2 給水溫度原因

直流鍋爐過熱蒸汽出口焓（h）的計算公式為：

h=h′+Bη/G

式中：h、h′分別表示過熱蒸汽出口焓與給水焓；B、G分別代表廣義上的煤量和給水量；η是鍋爐的效率參數。

對直流鍋爐而言，如果給水量發生變化，對鍋爐汽溫的穩定會帶有較大的影響，比如給水溫度降低，則給水焓降低，在煤水比固定不變的條件下，蒸汽出口焓會降低，造成鍋爐的氣溫控制失靈。

2.3 過量空氣原因

過量空氣是鍋爐汽溫控制的一項重要內容。鍋爐的過量空氣系數如果控制不好，就會導致鍋爐排煙的損失、爐膛內輻射吸熱能力、過渡區吸熱能力等，降低鍋爐的熱效率。如果鍋爐的過量空氣系數增加，鍋爐的排煙損失也會隨之增加，水冷壁吸熱能力下降，分離器中間出口部位也受到影響，減少了溫度的控制能力，

雖然煤水比的比例不變，但仍造成出口氣溫下降。

2.4 火焰位置原因

爐膛內火焰位置的控制雖然不能決定直流爐的最終溫度，但是它會給汽溫的控制帶來一定的影響。正如火焰中心高度上升，會造成水冷壁的吸熱下降；如果中間點溫度降低，則會導致輻射式過熱器進口的溫度下降，半輻射式過熱器出口的溫度下降。雖然在煙氣熱容上有所提升，讓直流過熱器有更加高效的吸熱機會，但是在煤水比保持不變的前提下，換熱量提高（再熱器側換熱量同樣增加），依舊不能填補輻射換熱所帶來的損失，因此鍋爐的主汽溫會不斷下降。

主汽溫下降造成再熱器進口溫度下降，但對流換熱的增加能夠彌補，故再汽溫升高。另外，火焰中心高度的抬高或降低會導致受熱面出現結渣等問題，這也會影響主、再汽溫的控制。

2.5 結渣、積灰原因

鍋爐的結渣、積灰會增大汽溫的控制難度。鍋爐換熱表面的結渣與積灰會降低換熱的效率。結渣和積灰會影響鍋爐中間點溫度，從而影響主、再汽溫的控制。所以，每經過一段時間，都要對鍋爐進行積灰的吹灰工作，提高出口汽溫的溫度控制效果。

3 鍋爐汽溫的控制技術和措施

3.1 煤水比調節

煤水比指的是鍋爐給水與燃料的總體比率，是計算直流鍋爐在燃燒過程中所產生的熱能與蒸汽量帶來的負荷是否合理的重要參數。因此，通常情況下在鍋爐燃燒所選擇的燃料中各種物質變化不大的前提下，煤水比的設置也是相對固定的，從而使鍋爐的汽溫以及壓力始終保持在一個穩定的范圍內，變化幅度不大。所以，煤水比的調節是鍋爐效率與溫度穩定的重要基礎之一。

在機組的操作過程中，對于煤水比的計算一定要精確和仔細，提前干預煤水比的變化，減少溫度的劇變。在具體的操作中：第一，要對煤水比的變化趨勢和鍋爐的工作狀態進行預先地判定，即根據機組加減負荷的變化制定給水量以及燃料的供應；第二，一旦燃料的材質發生變化，操作人員要迅速調整煤水比，并且結合過熱度參數重新計算煤水比的比率，保證汽溫的穩定控制；第三，應當根據機組的整體性能、運行時間、負荷強度隨時微調煤水比，讓煤水比在不同環境下都能有效地保證汽溫的平衡與穩定，這就要求煤水比應該是一種動態的平衡過程。根據筆者的工作經驗，負荷較高時，鍋爐的燃燒較為充分，煤水比可以適當調高，保持在一個較高的水準，具體可以在7左右進行變動；相反，如果負荷較低，則需要降低煤水比到5左右。

3.2 控制過熱、中間點溫度措施

分離器出口的溫度，與分離器出口溫度相對應的壓力飽和溫度之間兩者之間的差值就是鍋爐的過熱度。過熱度與煤水比存在一定的對應關系，可以說，監測并控制好過熱度的變化數據，就是對煤水比的控制的一種體現。因此，過熱度是過熱汽溫的重要指標之一，保證過熱度的穩定能夠有效地控制過渡段的蒸汽出口焓的穩定，同時也促進了過渡段長度保持在一個穩定的范圍內。因此，控制過熱、分離器出口中間點溫度也是660MW超臨界直流鍋爐汽溫控制技術的有效方式之一。

具體來講，就是利用計算公式來建立分離器出口壓力、飽和溫度以及中間點溫度差距的變動曲線，總結過熱度的實際變化數值，以便機組可以在過熱度投自動時自動地進行給水量的調整，調整范圍控制在±200T/h之內。當然，通過控制過熱、中間點溫度的措施控制直流爐的整體汽溫必須在一定的邏輯條件之內，調整給水量可以調控過熱度，而過熱度的變化也帶動了主汽壓力、飽和溫度、分離器出口過熱度以及中間點溫度的變化，這又會導致給水量的進一步變化，成為連續的循環

變化。

因此，在這種不斷的起伏波動條件下，過熱度等參數幾乎不可能長期保持絕對的穩定，所以工作人員要在主汽壓力擺動、機組負荷擺動、主汽調門擺動的狀態下根據經驗與要求進行適當的操作和控制。當然，還有許多辦法也可以幫助660MW超臨界直流鍋爐進行汽溫的控制，比如降壓法吹管技術，能夠在條件和設備更換較少的前提下滿足鍋爐溫度控制的具體要求等。

4 結語

總而言之，660MW超臨界直流鍋爐汽溫的控制技術依然是保障我國電廠鍋爐高效安全運轉的重要技術。筆者結合自身多年的工作經驗，對660MW超臨界直流鍋爐的氣溫調整原因以及措施進行了闡述，并對煤水比、過熱度等重要參數在鍋爐溫度控制中的重要作用進行了分析。筆者認為只有操作人員熟悉鍋爐的工作原理、工作環境以及操作流程，提前做好準備和預判工作，不斷創新技術手段，才能真正保證鍋爐汽溫的穩定控制。

參考文獻

[1] 劉立濤.超臨界直流鍋爐給水控制試驗研究[D].華北電力大學，2012.

[2] 劉合濤.超臨界火力發電機組培訓教材鍋爐技術[J].發電設備，2012，（2）.

[3] 張興，陳勝利，丁小涵，王小兵，施壯.660MW超臨界直流鍋爐汽溫的控制策略的研究[J].黑龍江電力，2013，6（35）.

作者簡介：劉坤家（1989-），男，甘肅景泰人，大唐景泰發電廠助理工程師，研究方向：集控運行。

（責任編輯：秦遜玉）