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1、捷制 500MW 机组蒸汽温度控制分析探讨周广斌 李富新山西神头第二发电厂）摘要：主要分析总结捷制 500MW 机组蒸汽温度的调整原理和方法，提高蒸汽温度的调节质量，保证机组安全经济 运行。关键词：温度；工况；调整；分析1 前言蒸汽温度是表征锅炉特性的重要参数之一，各锅炉都有明确规定的额定汽温值和允许的偏差范 围、变化速率。如果汽温过高，会使锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快，缩短使用寿 命。超温严重时，将会因材料强度的急剧下降而导致管道发生爆破。同时，当汽温过高超过允许值 时，还会使汽轮机的汽缸、主汽门、调节汽门、喷嘴和叶片等部件的机械强度降低，部件温差热应 力、热变形增大，将导致设
2、备的损坏。如果汽温偏低，使机组的理想焓降减少，效率降低，机组的 功率会随着汽温的降低而自行下降。如要维持机组负荷不变，蒸汽流量会自行增大，汽轮机调节级 理想焓降会减少，末级的理想焓降会增大，引起末级叶片弯应力明显增大，甚至会超过允许值。同 时，汽温过低还会使汽轮机末级叶片的蒸汽湿度增大，造成叶片的浸湿加剧。过热汽温和再热汽温 变化太大，还将引起汽轮机胀差变化，产生机组振动，严重时发生动静摩擦。汽温下降太快，会导 致汽轮机水冲击事故，损坏通流部分和推力轴承，危机机组安全运行。总上所述，汽温调节具有非 常重要的意义，很有必要进行研究总结。2 蒸汽温度控制系统概述捷制500MW的1650t/h亚临界
3、低备率强制循环锅炉设有四级过热器和两级再热器其中，第三、 四级过热器和第二级再热器的出入口均交叉布置，有利于防止吸热偏差大。每级过热器和再热器都 分A、B、C、D四路。过热器减温水系统共设I、II、III级减温，高旁喷水减温系统称为第W级减 温，再热器减温水系统为单级系统，称为第V级减温。I、II、III、V级减温器分别安装在辐射过 热器入口、三级过热器入口、四级过热器入口、高级再热器入口。蒸汽温度调节采用喷水减温器， II、III、V级减温器还装设事故调节喷头。喷水减温器是将减温水直接喷入蒸汽中，水吸收蒸汽热 量被加热、蒸发和过热，使汽温降低，以达到调节蒸汽温度的目的。由于喷水减温器是将水汽
4、直接 接触的原理工作的，故其调节幅度大、惯性小、调节灵敏，易于自动化。但对水质的要求很高，过 热器减温水源来自于给水泵出口和强制循环泵出口；再热器减温水来自于给水泵中间抽头。在单元机组集控DCS控制系统中可监视和调节蒸汽温度。在DCS系统蒸汽控制画面中显示每 级过热蒸汽和再热蒸汽的实时出入口温度，并装设相关热键与对应调节阀门的软手操控制器相联锁。 在DCS控制系统中可查看蒸汽温度历史曲线,便于分析总结蒸汽温度的调整状况。每级任一路减温 水均有两个软手操器对应控制就地主、备两套减温水阀门，同时电动调整门和电动关断阀具有相互 联动功能。任一路三级过热蒸汽温度、出口过热蒸汽温度和出口再热汽温超限达保
5、护定值时,对应 主保护动作,锅炉灭火,汽轮机掉闸,发电机解列。3 蒸汽温度的影响因素捷制 500MW 锅炉蒸汽温度的变化与诸多因素有关,如锅炉负荷、给水温度、燃烧工况、减温 水及受热面的清洁程度等工况的改变都将引起锅炉汽温发生变化。另外主汽温度变化还会使汽轮机 高压缸排汽温度（低级再热器入口温度）变化,造成再热器出口汽温波动。这些因素在实际运行中 常常同时产生影响。3.1 燃料性质变化。燃料性质的变化主要是燃煤挥发分、水分、灰分、含碳量以及煤粉细度的改变。 当燃煤的挥发分降低,含碳量增加或煤粉较粗时,煤粉在炉内的燃尽时间增加,炉膛出口烟温升高, 使汽温升高；燃煤中的水分和灰分增加时,燃煤的发热
6、量降低,为了保证锅炉蒸发量,必须增加燃 料消耗量。水分蒸发和灰分温度提高要吸收炉内热量,使炉内温度水平降低,炉内辐射传热量减少。 同时水分增加也是烟气体积增大，烟气流速增加，对流受热面吸热增多，汽温升高。捷制500MW 锅炉蒸汽系统受热面总体呈现对流传热性质,故水分增加将使出口过热汽温升高。3.2 燃料量变化。送入炉内的燃料量取决于锅炉负荷，负荷发生变化，燃料量必须相应变动，炉膛 出口烟温发生变化，烟气流速发生变化。当锅炉加负荷时，燃料量增多，烟气流量也增加，蒸汽温 度会升高。3.3 磨煤机组合方式变化。锅炉正压直吹式制粉系统共配置六台中速磨煤机，正常运行中，投运四 台或五台磨。每台磨煤机对应
7、同层四个直流扰动式喷燃器，喷燃器分三层布置在炉前后墙上，每层 间跨距8 米。当喷燃器从上排切换至中排或下排时，火焰中心明显下降，汽温下降。3.4 风量调节变化。当送风量或漏风量增加而使炉内过剩空气量增加时，由于低温空气的吸热，将 使炉膛温度降低，辐射传热减弱，流经对流过热器的烟气量增多，烟气流速变快，对流过热器的汽 温升高。若风量不足，燃烧不好，造成烟道再燃烧时，会使汽温升高，如果严重不足，燃烧差，炉 温降低幅度大，使汽温和机组负荷均下降。3.5 给水温度变化。给水温度变化时，工质在锅炉中的吸热量发生变化，为了维持锅炉蒸发量，必 须增加燃料量，锅炉烟气温度、烟气量、炉温的变化，引发汽温变化。捷
8、制500MW锅炉额定给水 温度为255C，汽机除氧器内水温151C，两组高压加热器的温升达104C，如果其中一组高加水位 高保护动作解列，给水温度会快速降低50C左右，首先反映在减温水温度明显降低，汽温下降，这 是短暂的过程，随后就会因燃料量增加和所需抽汽量的减少而主汽流量降低的双重因素影响，会使 蒸汽温度大幅度上升。3.6受热面的清洁程度。捷制500MW锅炉水冷壁采用水力吹灰，过热器和再热器系统采用蒸汽声 波吹灰。若吹灰器故障，投运数量减少或吹灰压力低、煤灰分含量大等，造成受热面本身结渣、积 灰严重，引起汽温变化。水冷壁结渣、管内结垢，吸热量减少，使蒸汽系统吸热量增多，蒸汽温度 升高。蒸汽受
9、热面积灰，会使蒸汽温度降低，锅炉排烟温度升高。如果管内结垢严重，管内工质对 管壁冷却效果差，管壁内外温差增大，会使管壁过热损坏。3.7 减温水变化。过热器冷减温水来自于给水泵出口，减温水可用流量受给水站调整门前后差压影 响。锅炉温减温水来自于强制循环泵出口，减温水温度高于给水泵出口水温。当减温水温降低或流 量增加时，从蒸汽中吸走的热量增加，蒸汽温度下降。3.8 饱和蒸汽湿度变化。从锅炉汽水分离器出来的饱和蒸汽含有一定的水分。在正常运行中，经过 热器系统可以加热为具有适当过热度的过热蒸汽。当汽水分离器水位调整不当，异常升高超过 24 米，汽水混合物分离效果差，使湿度较大的饱和蒸汽进入过热器，引起
10、过热汽温下降，严重时，会 造成过热汽温急剧下降，引发汽轮机打闸，甚至造成汽轮机水冲击事故。3.9 锅炉负荷变化。当锅炉负荷增加时，必须增加燃料量和风量，以强化炉内燃烧，使流经再热器 和对流过热器的烟气量增加，同时炉膛出口温度升高，传热温差增大，因而再热器和对流过热器吸 热量的增加值超过流经加热器的蒸汽流量所需热量的增加值，使对流传热的比例增加。所以，再热 器和对流过热器的汽温是随着负荷的增加而升高的。辐射过热器在负荷增加时辐射吸热量的增加低 于蒸发量增加时所需的热量，而汽温降低。500MW锅炉锅炉汽温整体变化特性接近于对流特性， 随负荷的增加而汽温升高。4 过热汽温和再热汽温的调整4.1 蒸汽
11、温度调节的目的4.1.1 在正常运行中，保持各级过热器及再热器出口温度及管壁温度在规定范围内，以保证过再热 器安全运行，特别是低负荷运行过程中，保证辐射过热器的安全。4.1.2 保证蒸汽管道各段的温度分布合理，这不仅保护金属管道而且前级的温度控制为后级的温度 控制奠定基础。4.1.3 在锅炉启停过程中，保证各级过再热器按规定要求升温、降温。4.1.4 保持出口过再热汽温为额定值，以保证机组运行的高经济性。4.2 再热蒸汽和过热蒸汽的区别4.2.1再热蒸汽压力为4.03Mpa,过热蒸汽压力为17.46 Mpa,由于再热蒸汽压力远低于过热蒸汽压 力，再热蒸汽的定压比热较过热蒸汽小，这样在等量的蒸汽
12、和改变相同的吸热量的条件下，再热蒸 汽的温度变化大。因此当工况变动时，再热汽温的变化就比较敏感，且变化幅度也较过热蒸汽大。4.2.2 过热器进口蒸汽状态决定于锅炉汽水分离器的出口参数，而再热器进口温度决定于汽轮机高 压缸的排汽参数，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。一般情况下， 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，则其调节幅度大。4.2.3 再热汽温调节所用的喷水量尽量减少，否则机组运行经济性下降。因为投入再热器减温喷水， 喷入的水被加热成中压蒸汽，使汽轮机的中、低压缸蒸汽流量增加，增加了中、低压缸的做功量， 如维持总功率不变，势必
13、减少高压缸的做功量，使整个机组的循环热效率降低。4.2.4 再热蒸汽压力低，其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 度高于过热器管壁温度。4.3 主汽、再热汽温调节过程中，各参数控制范围4.3.1过热蒸汽温度在锅炉负荷53-100%状态下均应保持5405C。4.3.2再热蒸汽温度在锅炉负荷53-100%状态下均应保持5405C。4.3.3汽水分离器出口蒸汽温度364C。4.3.4墙过I出口温度最大值：385C。4.3.5 墙过II出口温度最大值：437C。4.3.6二级过热器出口温度最大值：518C。4.3.7 三级过热器 出口温度最大值： 495C。4.3.8四级过
14、热器出口温度最大值：540C，达到545C时报警。4.3.9汽轮机在额定工况下，主汽温度为535 C，在各种负荷下允许温度值如下:机组负荷60%80%100%连续运行520C520C520C15分钟内最低允许510C510C510C停机500C500C500C4.3.10在各种负荷下允许再热汽温度值如下:机组负荷60%80%100%连续运行480C520C530C15分钟内最低允许470C510C520C停机460C500C510C4.3.11 不同时间内允许过热和再热蒸汽温度变化值如下：1 分钟10C10分钟20C20 分钟30C30 分钟40C40 分钟50C4.3.12锅炉过热器到汽轮机
15、的两根蒸汽管道中蒸汽温度最大连续温差允许值为17C。4.4 特殊工况下的汽温调节锅炉正常运行时，一般采用自动调节汽温方式，其中I级减温自动回路为三环串联控制，11、 III、V级减温自动回路为双环串联控制，基本能满足正常加减负荷要求，但在汽温扰动较大的工况 下，自动回路跟踪调节差，难以将汽温调整在允许范围内，必须依靠操作人员手动调整。4.4.1 把握调整的提前量捷制500MW锅炉过热蒸汽系统简要流程为：汽水分离器f内悬管f墙过1外悬管f墙过II 一（辐射过热器）一1级减温器f二级过热器f二级减温器f三级过热器f三级减温器f四级过热 器f汽轮机高压缸。其中，内悬管、墙过I、外悬管、墙过II合称为I级过热器。从图中可以看出，前一级过热器 出口蒸汽温度将直接影响后一级加热器的入口温度，如果蒸汽流程相邻的两级加热器之间装设减温 器时，减温器后蒸汽温度即为下级过热器的入口蒸汽温度。当蒸汽温度受到扰动时，在监视各级过 热蒸汽温度变化的同时，注意监视调整减温器后温度的变化量，提前控制其升降幅度，不得等到对 应过热器出口蒸汽温度已进入波动状态，才开始调整减温水量，特别是在已判明汽温扰动因素时， 如切换磨煤机、锅炉水封破坏、汽机甩负荷、汽泵掉闸、锅炉风机掉闸等，必须根据扰动即将产生 的后果趋势，提前调整减温水量，虽然这个最佳时段很短，甚至是几秒钟，但只要把握好提前量会 极大地减小波动幅度，减轻调
