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1、超临界直流锅炉的运行调整,2,一、直流锅炉的运行特性 二、汽温控制的任务和原理 三、锅炉汽温和汽压的调节 四、过热器和再热器的热偏差 五、过热器和再热器运行中的主要问题 六、汽压的调节 七、锅炉的燃烧调整,本课件主要内容,3,第一节 直流锅炉的运行特性,一、概述 锅炉运行调整的任务 1. 保持锅炉的蒸发量能满足机组负荷的要求; 2. 调节各参数在允许范围内变动; 3. 保持炉内燃烧工况良好; 4. 确保机组安全运行; 5. 及时调整锅炉运行工况，提高锅炉效率，尽量维持各参数在最佳工况下运行。 直流锅炉蒸汽参数的稳定主要取决于两个平衡： 汽轮机功率和锅炉蒸发量的平衡 燃料量与给水量的平衡。 第一
2、个平衡能稳住汽压；第二个平衡能稳住汽温。,4,第一节 直流锅炉的运行特性,直流锅炉的运行调节特点 直流锅炉的运行调节的要求基本上与汽包锅炉相同。如锅炉的蒸发量应随时适应外界负荷的要求，保持汽温、汽压稳定并符合规定值，维持经济燃烧等。但在蒸汽参数调节方面，直流锅炉比汽包锅炉要复杂的多。直流锅炉蒸汽参数调节有以下特点: 直流锅炉汽温、汽压的调节过程相互影响较大。 直流锅炉蒸发区域过热区之间没有固定的界限当燃料量和给水量失调时，将会导致汽温的很大变化。 直流锅炉的储热能力小，所以任何工况的扰动对汽温和汽压的影响要比汽包炉大得多。也就是说，直流锅炉惰性小，对工况的扰动适应性差，但对增减负荷是有利的，因
3、而调节灵敏。 直流锅炉的出口汽温变化，同汽水通道上的所有的中间截面工质焓值得变化是相互关联的。当锅炉工况变动时，首先反映出来的是过热器入口汽温变动，然后是过热器各中间截面汽温逐渐向后变动，最后导致出口汽温的变动。所以为了维持锅炉的出口汽温稳定，可以把在过热器区段某一点的温度作为超前信号。,5,第一节 直流锅炉的运行特性,直流锅炉的动态特性 直流锅炉的工况变动主要是由给水量、燃料量的改变引起的。这些量配合不当，蒸汽参数就要偏离规定值。下面分析一下某直流锅炉在汽轮机调速阀开度、燃料量和给水量节约变化时的动态特性。 汽轮机调节汽阀的扰动，对直流锅炉是一种典型的负荷扰动。当调节汽阀阶跃开大时，蒸汽流量
4、D和机组输出功率NE立即增加，随即逐渐减少，并恢复初始值，汽轮机阀前压力PT一开始立即下降，然后逐渐下降至新的平衡压力。由于直流锅炉的蓄热系数比汽包锅炉小，所以直流锅炉的汽压变化比汽包锅炉大得多。当负荷扰动时，过热汽温T2近似不变，这是由于给水流量和燃烧率保持不变，过热汽温就基本保持不变。,6,第一节 直流锅炉的运行特性,燃烧率扰动是燃料量、送风量和引风量同时协调变化的一种扰动。当燃烧率B阶跃增加时，经过一段较短的迟延时间，蒸汽流量D会暂时向增加方向变化；过热汽温T2则经过一段较长的迟延时间后单调上升，最后稳定在较高的温度上；汽压PT和功率NE的变化也因汽温的上升而最后稳定在较高的数值。,7,
5、当燃烧率不变而给水流量增加时，一开始由于加热段和蒸发段的伸长而推出一部分蒸汽，因此蒸汽流量D、汽压PT、功率NE几乎没有迟延的开始增加，但由于汽温T2的下降，最后虽然蒸汽流量D增加，而输出功率NE却有所减少；汽压PT也降至略高于扰动前的汽压，过热汽温T2则经过一段较长的迟延时间后，最后稳定在较低的温度。 给水和燃料复合扰动时的动态特性是两者单独扰动时的动态特性之和，当给水和燃料按比例变化时，蒸发量D立即变化，然后稳定在新的数值上，过热汽温则保持在原来的数值上（额定汽温）。这就是说明严格控制煤水比是直流炉参数调节的关键。,8,第二节 汽温控制的任务和原理,过热汽温的任务和意义 过热汽温控制的任务
6、是维持过热器出口的主蒸汽温度在允许的范围内，并对过热器进行保护，使管壁金属温度不超过允许的工作范围。正常运行时，一般要求过热器出口蒸汽温度与额定值偏差不超过5。 锅炉过热蒸汽温度是影响机组生产过程安全性和经济性的重要参数，过热器出口的过热蒸汽温度是机组整个汽水行程工质温度的最高点，也就是金属温度的最高处，过热器采用的是耐高温高压的合金钢材料，过热正常运行时的温度已接近材料允许的最高温度。,9,第二节 汽温控制的任务和原理,过热汽温过高的危害 容易损坏过热器，也会使蒸汽管道、汽轮机内部的某些零件产生过大的热膨胀变形而损坏，影响机组的安全运行。 过热汽温过低的危害 降低机组的热效率，一般蒸汽温度每
7、降低510，热效率约降低1%，不仅增加燃料的消耗量，浪费能源，而且还将使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，加速汽轮机叶片的水蚀。 另外，过热蒸汽温度降低还会导致汽轮机高压部分级的焓降减小，引起各级反动度增大，轴向推力增大，也对汽轮机的安全运行带来不利影响。,10,第二节 汽温控制的任务和原理,影响过热汽温的主要因素 燃料、给水比（煤水比） 直流锅炉过热蒸汽出口焓hss的表达式为： 式中 hss、hfw过热蒸汽出口焓、给水焓，kj/kg B、G燃料量、给水量，kg/h 锅炉效率。 可以看出，若公式中hfw、Qar,net和保持不变，则hss（即过热汽温）的值就取决于B/G的比值；若B/G的值不变，过
8、热汽温就保持不变。所以，只要保持适当的燃水比，在任何负荷和工况下，直流锅炉都能维持一定的主汽温。,11,第二节 汽温控制的任务和原理,给水温度 正常情况下，给水温度一般不会有大的变动；但当高压加热器因故障退出运行时，给水温度就会降低。对于直流锅炉，若燃料量不变，由于给水温度降低，加热段加长且过热段缩短，主汽温会随之降低，负荷也会降低。因此，当给水温度降低时，必须改变原来设定的燃水比，即适当提高煤水比，以使过热汽温维持在额定值。 过量空气系数 过量空气系数的变化直接影响锅炉的排烟损失，同时影响到对流受热面与辐射受热面的吸热比例。当过量空气系数增大时，除排烟损失增加、锅炉效率降低外，炉膛水冷壁吸热
9、减少，造成过热器进口温度降低、屏式过热器出口温度降低；虽然对流过热器吸热量有所增加，但在煤水比不变的情况下，末级过热器出口汽温有所下降。过量空气系数减少时，结果与增加时相反。若要保持主汽温不变，则需要重新调整燃水比。,12,第二节 汽温控制的任务和原理,火焰中心高度 火焰中心高度变化的影响与过量空气系数变化的影响相似。在煤水比不变的情况下，火焰中心上移类似过量空气系数增加，过热汽温略有下降；反之，过热汽温略有上升。若要保持主汽温不变，则需要重新调整燃水比。 受热面结渣 燃水比不变的调节下，炉膛水冷壁结渣时，主汽温有所降低；过热器结渣或积灰时，主汽温下降明显。前者发生时，调整煤水比就可；后者发生
10、时，不可随便调整煤水比，必须在保证水冷壁温度不超限的前提下调整煤水比,13,第二节 汽温控制的任务和原理,再热汽温控制的意义和任务 再热循环可以降低汽轮机尾部叶片处的蒸汽湿度，降低汽耗，提高电厂的热循环效率，所以单元机组要采用中间再热技术。 再热汽温控制系统的任务是保持再热器出口汽温为给定值。 再热汽温的调节 调节燃烧方式。 摆动燃烧器角度。 事故减温水。 注意：改变燃烧方式和喷燃器角度的方法比喷水控制方法有更高的经济性，但喷水减温方式简单可靠，可以作为再热汽温超过极限值的事故情况下的保护控制手段。,14,第三节 锅炉汽温和汽压的调节,过热汽温的调节 过热汽温的粗调（即煤水比的调节） 对于直流
11、锅炉，控制主蒸汽温度的关键在于控制锅炉的煤水比，而煤水比合适与否则需要通过中间点温度来鉴定。在直流锅炉运行中，为了维持锅炉过热蒸汽温度的稳定，通常在过热区段中取一温度测点，将它固定在相应的数值上，这就是通常所谓的中间点温度。 在过热汽温调节中，中间点温度实际是与锅炉负荷有关，中间点温度与锅炉负荷存在一定的函数关系，那么锅炉的煤水比B/G按中间点温度来调整，中间点至过热器出口区段的过热汽温变化主要依靠喷水减温调节。对于直流锅炉，其喷水减温只是一个暂时措施，要保持稳定汽温的关键是要保持固定的煤水比。,15,从下图可以看出直流炉G=D，如果过热区段有喷水量d，那么直流炉进口水量为(G-d)。如果燃料
12、量B增加、热负荷增加，而给水量G未变，这样过热汽温就要升高，喷水量d必然增加，使进口水量(G-d)的数值就要减少，这样变化又会使过热汽温上升。因此喷水量变化只是维持过热汽温的暂时稳定（或暂时维持过热汽温为额定值），但最终使其过热汽温稳定，主要还是通过煤水比的调节来实现的。,第三节 锅炉汽温和汽压的调节,16,第三节 锅炉汽温和汽压的调节,本工程超临界压力直流锅炉中间点温度选择为内置式分离器的出口温度，以该点作为中间点有以下几方面的好处： (1) 能快速反应出燃料量的变化。当燃料量增加时，水冷壁最先吸收燃烧释放出的辐射热，分离器出口温度的变化比依靠吸收对流热量的过热器快得多。 (2) 中间点选在
13、两级减温器之前，基本上不受减温水流量变化的影响，即使发生减温水量大幅度变化，按锅炉给水量=给水泵入口流量-减温水量，中间点温度送出的调节信号仍保证正确的调节方向。 (3) 当锅炉负荷大于37%MCR时,分离器呈干态，分离器出口处于过热状态，这样在分离器干态运行的整个负荷范围内，中间点具有一定的过热度，而且该点靠近开始过热的点。从直流锅炉汽温控制的动态特性可知：过热汽温控制点离开工质开始过热点越近，汽温控制时滞越小，即汽温控制的反应明显。,17,第三节 锅炉汽温和汽压的调节,根据中间点温度可以控制燃料给水之间的比例。在运行中，当负荷变化时，如煤水比维持或控制得不准确，中间点温度就会偏离设定值。中
14、间点温度的偏差信号指示运行人员或计算机及时调节煤水比，消除中间点温度的偏差。如能控制好中间点温度（相当于固定过热器区段），就能较方便地控制其后各点的汽温值。但需要强调的是，中间点温度的设定值与锅炉特性和负荷有关，如变压运行，饱和温度随压力下降而降低，中间点温度也随之下降（保证有一定的过热度），而不是一个固定值。,18,第三节 锅炉汽温和汽压的调节,过热汽温的细调 过热汽温控制系统的主要任务是保证进入汽机高压缸做功的一次蒸汽温度在5715范围内变化，整个过热器管路的金属不被高温烧坏。过热汽温采用两级喷水减温器，且左右能分别调节。 第一级喷水减温器布置在分隔屏过热器之前，它对出口汽温的调节时滞较大
15、，第一级减温器只能作为主蒸汽温度的粗调节。 第二级喷水减温器设在高温对流过热器进口。由于该位置距离主蒸汽进口处较近，且之后整个温度变化幅度也不太大，所以第二级喷水减温的灵敏度较高，调节时滞也较小，能有效地保证主汽温度符合要求。因此，第二级喷水调节是主汽温度的细调节，也称终级调节。,19,第三节 锅炉汽温和汽压的调节,再热蒸汽温度调节特点 1、再热蒸汽压力低于过热蒸汽，一般为过热蒸汽的1/41/5。由于蒸汽压力低，再热蒸汽的定压比热较过热蒸汽小，这样在等量的蒸汽和改变相同的吸热量的条件下，再热汽温的变化就比过热汽温变化大。因此当工况变化时，再热汽温的变化就比较敏感，且变化幅度也较过热蒸汽为大。反
16、过来在调节再热汽温时，其调节也较灵敏，调节幅度也较过热汽温大。 2、再热器进口蒸汽状况决定于汽轮机高压缸的排汽参数，而高压缸排汽参数随汽轮机的运行方式、负荷大小及工况变化而变化。当汽轮机负荷降低时，再热器入口汽温也相应降低，要维持再热器的额定出口汽温，则其调温幅度大。由于再热汽温调节机构的调节幅度受到限制，则维持再热汽温的负荷范围受到限制。,20,第三节 锅炉汽温和汽压的调节,3、再热汽温调节不宜采用喷水减温方法，否则机组运行经济性下降。从实际计算表明，在再热器中每喷入1% MCR的减温水，将使机组循环热效率降低0.1%0.2%。 4、再热蒸汽压力低，再热蒸汽放热系数低于过热蒸汽，在同样蒸汽流量和吸热条件下，再热器管壁温度高于过热器壁温。特别是660MW机组的锅炉，再热器采用高温布置，均布置于炉膛出口（折焰角上部），其壁温比较高。超临界压力直流锅炉的再热蒸汽温度要求569，这一方面要求采用材质要满足，另一方面在运行中严格控制再热器的壁温。,21,第三节 锅炉汽温和汽压的调节,再热蒸汽温度调节方法 本工程660MW机组再热器
