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1、超超临界机组中间点温度控制摘要：超超临界锅炉中间点温度控制的目的是保持水冷壁内工质流量及吸热量 的合理比例，防止水冷壁内出现膜态沸腾或类膜态沸腾及管壁过热，使中间点温 度保持在合理水平，从而保持相对裕度作为控制过热汽温的超前信号。因此，超 超临界锅炉中间点温度控制的好坏，直接关系到机组的安全稳定运行。关键词：超超临界机组；中间点温度；汽温调节超超临界直流锅炉是一个非线性强、多变量强耦合的复杂对象，其控制水平 已成为保证机组稳定运行的重要因素。特别是中间点的温度控制，其控制效果直 接制约着机组的整体控制水平。本文分析了超超临界机组中间点温度的控制。1 锅炉运行中控制中间点温度的意义（1）作为主蒸
2、汽控制的超前信号。主蒸汽温度是超超临界锅炉安全运行的 一个重要监控参数,其偏差大小直接影响机组的安全性和经济性,一般要求主蒸汽 温度基本上维持在额定值附近。由于主蒸汽温度存在大迟延性、非线性和时变性, 从而使主蒸汽温度控制困难。在超超临界压力下运行的锅炉,水冷壁中工质温度随 吸热量的变化而变化。超临界锅炉水冷壁中工质温度的变化特性与过热器类似,因 此,在本质上超超临界锅炉的水冷壁多吸收了热量就相当于过热器多吸收了热量. 所以水冷壁出口工质温度的变化直接影响到主蒸汽温度的变化。此外，工质进入 锅炉,在包括水冷壁之前的受热面中,温度提高幅度占工质总温升的 50%以上,而水 冷壁是吸热量最大的区域。
3、因此,中间点温度作为控制主蒸汽温度的超前信号十分 重要。（2）防止水冷壁类膜态沸腾和过热。超超临界锅炉压力低于 70%负荷时， 水冷壁在亚临界压力范围内工作，水冷壁工质温度随压力的升高而上升。当负荷 超过 70%时，水冷壁进入超临界压力范围工作，水冷壁内工质温度随吸热量的增 加而升高。控制水冷壁中工质的温度，能防止超临界压力时的类膜态沸腾及管壁 过热超温。（3）加强水冷壁报警信号的保护。当水冷壁使内螺纹管时，会受到流体的 旋转作用，而此时密度较高的流体，会贴壁流动，并形成持续性走向，在此状态 下，能较好地对膜态沸腾或类膜态沸腾问题予以较高的防范，但若此时热负荷超 高，或出现水冷壁流量低于限制发
4、生传热恶化的最低质量，则水冷壁管壁超热的 可能性依然较大，为了更好地对水冷壁报警信号进行保护，需在锅炉进入纯直流 运行状态后，对水冷壁中间点温度设置大于允许值范围时，即刻发出报警信号。（4）锅炉干湿态转换时的重要参数。在直流锅炉启停过程中，中间点温度 及分离器出口过热度是控制锅炉干湿态转换的参数。当中间点温度升高时，分离 器出口过热度也由负向正逐渐增大，表明锅炉将逐渐进入干态运行。此时应加大 供煤量或减少供水量，以防止干湿态反复转换。（5）反应炉膛出口烟气温度的变化。锅炉在干态运行时，中间点的温度变 化能间接反映炉膛出口的烟气温度。中间点温度降低，意味着水冷壁吸热量增加 或燃料量减少，炉膛内换
5、热量比例增加，间接意味着炉膛出口热量减少，炉膛出 口烟气温度降低。2 中间点温度过热度控制手段（1）水煤比控制。水煤比控制是中间点温度控制的主要调节手段，它根据 汽水分离器出口的过热度、过热器出口温差等改变燃料量指令，维持给水量与燃 料量在一定比例范围内，以保证汽水分离器出口的过热度、过热蒸汽温度在设定 范围。（2）焓值控制。焓值控制是指通过计算不同负荷阶段炉膛的实际焓增和设 计总焓增来计算锅炉实际给水流量的方式。锅炉设计给水流量作为锅炉负荷指令 的一个函数。由锅炉负荷计算的炉膛目标焓增是依据分离器出口的设计焓和省煤 器进口的设计焓相减。这些值需用高阶滞后环节来补偿，包括燃料的响应速度和 储水
6、箱的蓄能时间常数。用炉膛目标焓增乘以设计给水流量来计算炉膛目标总焓 增。基于一级过热器减温器前后温度、锅炉负荷、烟气挡板开度、省煤器进口焓 值和投用燃烧器的组合方式等参数来进行一级过热器温度修正和分离器出口焓值 修正，然后用炉膛目标总焓增指令来除修正后炉膛焓增而给出一个实际的炉膛给 水流量指令。温度控制器指令修正分离器出口焓值设定值使流经一级减温器时维 持目标温升。为了保护炉膛管路，点火后实际给水流量指令受到炉膛最小流量的 限制。在冷清洗阶段解除，如有必要允许控制器把给水流量设定值在最小流量限 值以下。一旦准备点火，最小流量限制恢复，以保证点火后足够的给水流量。（3）过热器喷水修正。水煤比控制
7、一般都有一定的调节范围，一旦超出调 节范围后，往往需过热器喷水辅以帮助，使其慢慢调整至正常的工作范围。例如： 当水煤比的燃料偏置修正已至最大而中间点温度过热度仍无法满足要求时，可考 虑增大过热器喷水流量辅以调节，由于总给水量一定，当减温水流量加大的同时， 进入锅炉水冷壁的给水流量就会相对减少，以达到提升中间点温度过热度的要求。 一般除非煤质急剧恶化，该调节手段只是一种辅助调节手段。（4）给水流量微量修正。在机组运行过程中，中间点过热度偏离设定值较 大的情况下，额外附加一定量的给水流量修正值来帮助调整中间点温度回到合适 的过热度，当中间点过热度有回归迹象后，该作用可缓慢消失。一般可采用在直 流干
8、态方式下，实际过热度超过设定值10C可通过辅助回路开始增加给水，总量 最大控制在5%左右。反之，当实际过热度低于设定值10C或过热蒸汽接近饱和 的趋势，可通过辅助回路减一定量的给水，在过热度有恢复迹象后，该修正作用 消失。3 超超临界锅炉过热汽温调节特点（1）以水煤比为主调手段。超超临界锅炉过热汽温主要以水煤比为调节手 段，这取决于工质特性和直流锅炉的灵敏性。由于直流锅炉的循环比为 1，需用 一定量的燃料将一定量的工质加热成过热蒸汽，并且比例基本不变，水煤比一般 保持在6.07.5间。当水煤比过大时，热量不能蒸发掉全部水分，会使中间点温 度下降，甚至使过热度下降转为湿态运行。当水煤比过小时，中
9、间点温度升高， 不但会引起膜态沸腾，还会引起汽温及壁温超限。超超临界锅炉水冷壁内工质温 度的变化与过热器相似，因此超临界锅炉水冷壁吸收的热量实质上等于过热器多 吸收的热量。与汽包锅炉不同，水冷壁多吸收的热量所反映的参数变化首先是压 力变化，而温度变化并不大。正常运行时，供水量及供煤量应根据水煤比关系同 时变化，这是通过 CCS 协调控制系统完成的；手动方式下需人为控制。无论以何 种方式，水煤比都不应长期超限，否则会发生超温或设备损坏事故。（2）喷水减温作为微调。超超临界锅炉汽温不宜用大量喷水减温方式调节， 过热器减温水总体积不应超过总蒸发量的 10%，因减温水体积增大时，喷水点前 的受热面，特
10、别是水冷壁内工质的流量必然会降低，从而使水冷壁内工质的温度 升高，其结果不但汽温的调节范围增大，而且可能引起水冷壁及喷水点前的受热 面超温。同时，减温水进入蒸汽管道后迅速膨胀，易引起蒸汽压力上升，降低给 水泵供水量，致使其上水困难。因此，在超超临界锅炉运行过程中，应尽量减少 减温水的投入量。此外，低温给水对高温蒸汽联箱或过热器管子会造成冷冲击， 从而影响其使用寿命。(3) 调节再热汽温必然影响过热汽温。超超临界锅炉的再热汽温调节多数 采用烟气挡板或摆动式燃烧器,调节再热汽温,必然影响过热汽温。因此,主汽温调 节需掌握再热汽温调节与主汽温调节间的静态关系和动态特性,但主要取决于锅炉 过热器和再热器的辐射和对流传热比例。烟气挡板调节再热汽温的锅炉,主蒸汽侧 减温水量随负荷升高而单调增加。摆动式燃烧器调节再热汽温的锅炉,主蒸汽侧减 温水量的变化比较复杂,减温水量与负荷变化、过热器系统传热特性、燃烧器摆角 煤质特性、变压运行参数等多种因素的耦合结果有关。参考文献：1 樊泉桂.超超临界锅炉中间点温度和汽温控制J.动力工程，2015(03).2 姚加飞.基于汽温特性的火电机组过热蒸汽温度控制优化研究J.热力发电，2016(07).
