直流锅炉主蒸汽温度、压力控制

直流锅炉主蒸汽温度、压力控制

肖斌[国电福州发电有限公司]

摘要：随着近年来火电机组单机容量不断增大，参数不断增高，如何控制主蒸汽温度和压力成为影响机组安全经济运行的首要问题。本文从火电厂运行值班员角度分析了主蒸汽温度、压力变化的原因以及控制手段，具有一定的实践指导意义。

关键词：直流锅炉；主蒸汽温度；主蒸汽压力；控制

对于直流锅炉而言，主蒸汽温度和主蒸汽压力是其燃烧控制的主要参数，也是影响朗肯循环效率的重要参数，控制好主蒸汽温度和主蒸汽压力对火电机组的安全、经济运行有着十分重要的意义。

一. 主蒸汽温度控制

主蒸汽温度是锅炉燃烧控制的一项主要参数，温度超温，损坏过热器受热面，影响汽轮机组的寿命及安全性；主蒸汽温度过低，易形成蒸汽带水，对汽轮机组的安全运行造成巨大威胁。

1. 燃水比

直流炉主蒸汽温度的控制主要依靠控制锅炉的燃水比来实现，燃水比控制是否合适是通过中间点温度来反映的，即我们通常所说的分离器出口温度，在机组控制中通过“过热度”这一参数直观的反映中间点温度，这里的“过热度”是指分离器出口蒸汽温度与分离器压力对应下的蒸汽饱和温度的差值。维持足够的过热度是保证主蒸汽温度稳定的重要前提，机组正常运行中该过热度一般控制在12-16℃之间。

过热度的调整通过设定偏置值来实现我们期望达到的分离器出口温度，但由于给水系统的响应需要时间，锅炉自动控制系统不能立即调整至设定值，这时候需要运行人员的人为干预进行快速调整和预判调整。①快速调整主要是通过设定给水流量偏置，以使给水流量快速响应，在短时间内改变给水流量，达到调整燃水比的目的。此手段较为快捷，对燃水比调节系统的后续扰动也较大，一般作为紧急情况下的干预手段。②预判调整是指值班员通过调整BTU（热值校正系数）、过热度偏置设定值等手段提前改变燃水比，实现分离器出口温度的稳定，预判的依据是实际入炉燃料量及热值。当实际入炉燃料量或热值增大或者即将增大时，我们通过上调BTU数值或者减小过热度偏置设定值来减小燃水比，反之亦然。该调整手段的实质是通过值班员的预判调整来减轻锅炉燃烧系统及协调控制系统的迟滞状况，进而减轻直至消除燃水比失衡的现象，使主蒸汽温度维持稳定。 2. 过热器减温水

过热器减温水分为一级减温水和二级减温水，主要作用是保证过热蒸汽温度不超温，从而保护过热器。减温水的控制主要依靠自动控制，值班员通过设置温度偏置值来控制过热蒸汽温度，一般保持一级减温水开启，二级减温水微开或者关闭，最大限度避免末级过热器出口蒸汽带水情况发生，保证汽轮机组的安全运行。 3. 燃烧器运行方式

对于燃烧器为前后墙对冲布置的锅炉，炉内热负荷分布受到燃烧器运行方式的影响，一般上层燃烧器运行有利于维持较高的主蒸汽温度，下层燃烧器运行可以保证较高的分离器出口温度。前后墙对冲的燃烧方式因燃烧器喷口无法上下摆动，因而对主蒸汽温度的影响不如四角切圆燃烧方式明显。在燃烧器投退，特别是上层燃烧器投退时，主蒸汽温度的变化较大，因此在投运燃烧器时应该预开减温水，而后根据主蒸汽温度的变化情况控制燃料的增速率，防止过热蒸汽升温速率过快导致超温；退出燃烧器时应缓慢降低燃料量，并相应关小冷一次风和二次风，及时调整其余制粉系统的一次风量及二次风，避免炉内热负

荷长时间、大范围分布失衡，保证主蒸汽温度不低温。

主蒸汽温度的控制手段中，燃水比用于主蒸汽温度的粗调控制，减温水用于主蒸汽温度的精调控制。通过控制燃水比控制主蒸汽温度时，应该兼顾减温水量的控制，当燃水比过大时，减温水量相应偏大，汽温的可控裕度减小，超温的可能性就增大了；当燃水比过小时，减温水接近全关，超温的危险性降低，但低温的危险性凸显出来。改变燃烧器运行方式来控制主蒸汽温度则是在燃水比无法起到正常调节作用时采取的手段，例如炉内受热面结焦、掺烧劣质煤等引起的主蒸汽温度持续超温、低温或者偏温情况。 二. 主蒸汽压力控制

主蒸汽压力作为锅炉燃烧控制的另一项主参数，过高会使各承压部件应力增加，设备损坏风险升高，汽轮机末几级叶片蒸汽湿度增大，影响叶片寿命；过低机组经济性无法保证外，为维持负荷需增大蒸汽流量，汽轮机组轴向位移增加，动静碰摩的可能性增大。

1. 内驱因素

直流炉转为干态运行后，其主蒸汽压力来源于给水压力，这也是直流炉区别于汽包炉的一个主要特点。直流炉主蒸汽压力的变化必然伴随着给水压力的变化，反之给水压力变化必然引起主蒸汽压力的变化。在锅炉给水控制系统中，分离器出口温度设定值、省煤器入口给水流量的偏置值以及总燃料量能够直接影响给水流量，而当汽机侧阀门开度不变时，给水压力就会随给水流量变化，主蒸汽压力也随之变化，这些能够直接驱使给水压力变化的因素，暂称之为内驱因素。降低分离器出口温度设定值、增加省煤器入口给水流量的偏置值以及增加燃料量，会导致主蒸汽压力升高；反之主蒸汽压力降低。

由内驱因素导致主蒸汽压力变化的过程，实际上就是燃水比动态变化过程对主蒸汽压力产生影响的过程，这个过程是旧燃水比平衡向新燃水比平衡变化的过程，这个过程需要的自平衡时间较长，因而对主蒸汽压力影响的时间也较长，在协调控制方式下可能出现压力振荡的现象，不利于安全稳定运行，应该尽量避免因内驱因素导致的压力变化。

举个例子，在磨煤机堵煤后逐渐吹扫通畅的过程中，由于积存在磨煤机里的煤不计入协调控制的总燃料量中，会导致实际入炉煤量高于显示煤量，即实际燃水比上升，过热度上升，此时给水控制系统会增加给水量，给水压力上升，主蒸汽压力上升。若要维持主蒸汽压力，则需开大汽机侧阀门开度，增加机组出力。在这个过程中，不能因为过热度上升而盲目降低分离器出口温度设定值或者增加给水流量偏置值，这样会使给水压力进一步上升，致使主蒸汽压力上升过快而超限。正确的方法是通过上调BTU数值降低燃料量，然后开大汽机侧阀门以保证主蒸汽压力不超限。 2. 外扰因素

直接引起主蒸汽压力变化的因素，如汽机侧阀门开度的变化、吹灰器的投退、过再热器减温水的加减等，暂称之为外扰因素。它们对主蒸汽压力影响较为直接，也容易进行人为控制，因此调节起来更加快速，对主蒸汽压力的扰动也更小一些。

由外扰因素引起的压力波动，缺乏源动力，非事故情况下不会造成主蒸汽压力超限，可以通过一些小范围调整使压力重新趋向平稳。例如降负荷过程的初始阶段，汽机侧阀门关小，由于锅炉释放蓄热以及燃烧系统的迟滞性，主蒸汽压力会有上升趋势，此时可以投入吹灰器运行，起到缓和乃至抑制压力上升的作用，使降负荷过程平稳过渡到协调控制的正常程序中，这样调整既控制住了主蒸汽压力，又减小了协调控制的后续扰动。 对锅炉主蒸汽压力的控制实际上是协调控制系统闭环反馈控制的一个缩影。在稳态情况下，主蒸汽压力、汽机侧阀门开度、机组负荷、燃料量、给水流量都是不变的，任意一个参数发生变化就会导致其余参数一起发生变化，直至达到新的稳态。例如：投入吹灰器→机组负荷下降→汽机侧阀门开大→主蒸汽压力下降→燃料量增加→给水流量增加→蒸汽流量增加→机组负荷

回升→汽机侧阀门关小→主蒸汽压力上升→燃料量下降→给水流量下降→趋向平稳。在这样一个闭环控制系统里，找到主蒸汽压力变化的原因，认清主蒸汽压力变化的趋势，对症下药，才能安全高效地控制主蒸汽压力。

肖斌 国电福州发电有限公司 福建省福清市江阴工业园区 320309 作者简介：肖斌（1983—），国电福州发电有限公司发电部值长，助理工程师，从事集控运行工作。

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