直流鍋爐控制技術(shù)

1、二、直流爐的運行控制(一)直流鍋爐汽壓控制機組負(fù)荷增加時，汽機調(diào)門開大，蒸汽流量立即增加，使得汽輪機功率也同樣立即增加。由于鍋爐給水流量和燃燒率均未變化，蒸汽流量和汽輪機功率的暫時增加是由于蒸汽壓力下降而使鍋爐放出蓄熱引起。由于直流鍋爐蓄熱能力小，壓力下降的速度大一些。穩(wěn)定后汽壓維持在偏低的數(shù)值。(二)直流鍋爐汽溫控制直流鍋爐不像汽包鍋爐那樣有汽包可以將蒸發(fā)受熱面和過熱器分開，由于直流鍋爐給水和燃料單一的變化特性決定了將明顯影響汽溫。為此必須保持燃水比不變，但即使保證燃水比作為調(diào)溫的基本手段，過熱器之間，往往仍需要噴水減溫，以適應(yīng)變動工況下調(diào)節(jié)汽溫和保護過熱器的需要。運行中應(yīng)使噴水調(diào)節(jié)閥開度處

2、于中間位置，以備工況變動既能開大也能關(guān)小。因此，直流鍋爐汽溫控制的基本措施就是保持燃水比，噴水減溫只是臨時措施。通過控制中間點溫度不變，就表示汽溫變化穩(wěn)定。再熱器溫度的控制采用尾部煙道煙氣擋板和冷再入口事故一級噴水減溫。主要影響因素為再熱器出口汽溫、機組負(fù)荷變化速度、噴水減溫及低溫再熱器出口汽溫的變化速度。燃燒率和給水流量的比例變化1%，將使過熱蒸汽溫度變化10。1.過熱汽溫控制。過熱蒸汽溫度是由煤/水比和兩級噴水減溫來控制。噴水取自高加出口，每級減溫器噴水量為該負(fù)荷下的3%主蒸汽流量。系統(tǒng)在35%100%BMCR負(fù)荷范圍內(nèi)維持出口汽溫在。在20%BMCR負(fù)荷以下不允許投一級噴水。在10%BM

3、CR負(fù)荷以下不投二級噴水。如果噴水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉超過10秒之后且過熱汽溫低于控制的目標(biāo)值，則每個隔離閥自動關(guān)閉。若隔離閥關(guān)閉則減溫水控制閥自動關(guān)閉。在失去控制信號和電源時噴水閥固定不動。2.再熱汽溫控制。滑壓運行時，在50%100%BMCR負(fù)荷之間，再熱器出口蒸汽溫度控制在569+510。正常運行期間，再熱蒸汽溫度由布置在尾部煙道中的煙氣擋板控制。兩個煙道的擋板以相反的方向動作。煙氣擋板的連桿有一個執(zhí)行器，可調(diào)節(jié)滿行程限制值，使之在關(guān)閉位置下至少有10%的煙氣量通過。再熱汽溫偏低時，再熱器煙道擋板向全開位置調(diào)整，以減小再熱器煙道阻力，增加通過再熱器煙道煙氣量，提高再熱汽溫。在負(fù)荷低于約85%時再熱

4、器擋板全開。過熱器煙道擋板向關(guān)閉位置調(diào)整可增大過熱器煙道阻力，這樣將增加通過再熱器對流受熱面的煙氣量以提高再熱器出口汽溫。當(dāng)再熱汽溫升高時過熱器煙道擋板將開啟。在過熱器煙道擋板開度低于72%時，再熱器煙道擋板維持在原來位置。當(dāng)過熱器煙道擋板開度超過72%時，兩套擋板將同時操作。如果再熱器汽溫繼續(xù)升高，那么過熱器煙道擋板完全開啟，再熱器擋板向關(guān)閉方向動作。這將減少再熱器煙道的煙氣量，使再熱器溫升減小。過熱器煙道擋板在再熱器煙道擋板開度超過72%之前在原位置不動。推薦在分隔煙道擋板失去控制信號或電源時擋板固定不動。煙氣擋板系統(tǒng)的響應(yīng)有一定的滯后性，在瞬變狀態(tài)或需要時，可以投布置在冷再管道上的減溫器

5、噴水減溫。如果再熱器煙道擋板完全關(guān)閉并且再熱出口汽溫繼續(xù)升高(例如在擾動運行狀態(tài)下)，那么在額定目標(biāo)值以上5時減溫器截止閥將自動開啟，且減溫器用于控制末級再熱器出口汽溫。噴水水源取自給水泵的中間抽頭。減溫器的隔離閥在負(fù)荷低于50%BMCR (271kg/s)時，在任何情況下都不應(yīng)使用。(三)直流鍋爐燃燒控制1.設(shè)計煤粉燃燒器共30只，分三層前后墻對沖布置。每臺磨煤機對應(yīng)前后墻一層六只燃燒器。制粉系統(tǒng)為六臺HP磨正壓直吹系統(tǒng)。燃燒控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)鍋爐燃料和燃燒空氣的總供給，在特定的范圍內(nèi)維持燃料的燃燒。2.中心風(fēng)的調(diào)整：中心風(fēng)由二次風(fēng)道提供并從每個二次風(fēng)擋板前引出。中心風(fēng)引入每臺燃燒器的中心風(fēng)管以防

6、止熱煙氣回流，并為油燃燒器提供一定比例的燃燒空氣。擋板位置在試運期間根據(jù)負(fù)荷和風(fēng)壓來設(shè)定。3.在煤粉燃燒器上方共設(shè)置了10個燃燼風(fēng)噴嘴，前后墻各為5只，燃燼風(fēng)保證NOX排放控制在設(shè)計要求的范圍之內(nèi)。在正常運行期間，燃燒器和燃燼風(fēng)噴口的總風(fēng)量應(yīng)滿足燃料燃燒要求爐膛出口的過量空氣。在BMCR工況下，爐膛出口的過量空氣系數(shù)是1.19，燃燒器區(qū)域的過量空氣系數(shù)為1.05。爐膛出口(省煤器)氧量信號用于調(diào)整所要求的總風(fēng)量。燃燒器區(qū)域的過量空氣系數(shù)是隨鍋爐負(fù)荷變化的，并受投運磨煤機數(shù)量的影響。燃燒器區(qū)域的風(fēng)量是指經(jīng)過燃燒器進入鍋爐的風(fēng)量，包括運行燃燒器的一次風(fēng)，二次風(fēng)，未運行燃燒器的漏風(fēng)/冷卻風(fēng)和所有燃燒

7、器的中心風(fēng)。停運燃燒器的漏風(fēng)/冷卻風(fēng)量約為BMCR負(fù)荷下該風(fēng)室二次風(fēng)量的12%。停運燃燒器的漏風(fēng)量是由二次風(fēng)擋板最小位置決定的，并隨著該負(fù)荷下熱二次風(fēng)道與爐膛負(fù)壓之間的壓差而變化。根據(jù)氧量信號操縱燃燒器風(fēng)室風(fēng)量和燃燼風(fēng)量兩者的比例，使燃燼風(fēng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)趨勢最小。(四)直流鍋爐給水控制鍋爐給水系統(tǒng)配置了一臺35%容量的電動泵和兩臺50%容量的汽動泵。首先用電動給水泵進行鍋爐啟動，用給水操縱臺中的啟動控制閥調(diào)整給水流量。一旦該閥開啟約75%，給水操縱臺中的主管路隔離閥緩慢開啟并切換到單獨由給水泵轉(zhuǎn)速控制。當(dāng)主隔離閥完全開啟時，啟動控制閥緩慢關(guān)閉。MFT時給水控制閥和隔離閥關(guān)閉，汽動給水泵甩負(fù)荷，運行人

8、員啟動電動給水泵，必要時可以打開啟動控制閥。兩臺汽動泵運行時，一臺泵甩負(fù)荷，備用泵自動啟動，負(fù)荷降低至80%。燃燒率、減溫水量、汽機調(diào)節(jié)閥開度保持不變的情況下，給水流量擾動增加時，由于直流鍋爐中工質(zhì)是一次強迫通過受熱面的，在達(dá)到穩(wěn)定流動后，進入的給水量應(yīng)等于送出的蒸汽流量，故給水流量增加時蒸汽流量也是增加的，其延遲很小。但是因為爐內(nèi)供熱量未變，給水量增加使得加熱區(qū)和蒸發(fā)區(qū)變長而過熱區(qū)變短，增加的給水量先要填補加熱區(qū)的增長的空間，而且增加的水量變成蒸汽要經(jīng)過共質(zhì)流動及傳熱過程，所以蒸汽流量是逐漸上升的。由于燃燒率沒有變動，而給水量的增加使過熱區(qū)減少了，同時蒸汽流量增加，從而使過熱汽溫在經(jīng)過一段較

9、長的遲延后，單調(diào)下降，最后穩(wěn)定在一個較低的溫度。實際顯示給水量變化1%，過熱汽溫度變化10%左右。三、結(jié)語600MW超臨界直流鍋爐以其啟停速度快、負(fù)荷變化快的特點已逐步發(fā)展成為我國調(diào)峰主力機組，對該機型的運行特性應(yīng)更深入的了解，在實際運行中更為合理和精確的控制機組運行。參考文獻1汪祖鑫.超臨界壓力600MW機組的啟動和運行M.北京：中國電力出版社，1996.作者簡介：李伯伙(1981-)，男，廣東清遠(yuǎn)人，廣東火電工程總公司助理工程師，研究方向：熱能動力工程。直流鍋爐的技術(shù)特點(1) 適用于亞臨界和超臨界以及超超臨界壓力鍋爐。(2) 取消汽包，能快速啟停。與自然循環(huán)鍋爐相比，直流爐從冷態(tài)啟動到滿

10、負(fù)荷運行，變負(fù)荷 速度可提高一倍左右。(3) 直流鍋爐啟動時約有30%額定流量的工質(zhì)經(jīng)過水冷壁并被加熱，為了回收啟動過程的工質(zhì)和熱量并保證低負(fù)荷運行時水冷壁管內(nèi)有足夠的重量流速，直流鍋爐需要設(shè)置專門的啟動 系統(tǒng)，而且需要設(shè)置過熱器的高壓旁路系統(tǒng)和再熱器的低壓旁路系統(tǒng)。加上直流鍋爐的參數(shù)比較高，需要的金屬材料檔次相應(yīng)要提高，其總成本不低于自然循環(huán)鍋爐。(4) 鍋爐本體金屬消耗量最少，鍋爐重量輕。一臺300MW 自然循環(huán)鍋爐的金屬重量約為5500t 7200t，相同等級的直流爐的金屬重量僅有4500t5680t，一臺直流鍋爐大約可節(jié)省金屬 2000t。加上省去了汽包的制造工藝，使鍋爐制造成本降低。

11、(5) 系統(tǒng)中的汽水分離器在低負(fù)荷時起汽水分離作用并維持一定的水位，在高負(fù)荷時切換為純 直流運行，汽水分離器起到一個蒸汽聯(lián)箱的作用。(6) 水冷壁的流動阻力全部要靠給水泵來克服，這部分阻力約占全部阻力的25%30%。所需 的給水泵壓頭高，既提高了制造成本，又增加了運行耗電量。(7) 為了達(dá)到較高的重量流速，必須采用小管徑水冷壁。這樣，不但提高了傳熱能力而且節(jié)省 了金屬，減輕了爐墻重量，同時減小了鍋爐的熱慣性。(8) 水冷壁的金屬儲熱量和工質(zhì)儲熱量最小，即熱慣性最小，使快速啟停的能力進一步提高， 適用機組調(diào)峰的要求。但熱慣性小也會帶來問題，它使水冷壁對熱偏差的敏感性增強。當(dāng)煤質(zhì)變化或爐內(nèi)火焰偏斜

12、時，各管屏的熱偏差增大，由此引起各管屏出口工質(zhì)參數(shù)產(chǎn)生較 大偏差，進而導(dǎo)致工質(zhì)流動不穩(wěn)定或管子超溫。(9) 為保證足夠的冷卻能力和防止低負(fù)荷下發(fā)生水動力多值性以及脈動，水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的重量流速在MCR 負(fù)荷時提高到2000 /(*s)以上。加上管徑減小的影響，使直流鍋爐的 流動阻力顯著提高。600MW 以上的直流鍋爐的流動阻力一般為5.4MPa6.0MPa。(10)低負(fù)荷運行時，給水流量和壓力降低，受熱面入口的工質(zhì)欠焓增大，容易發(fā)生水動力不穩(wěn)定。由于給水流量降低，水冷壁流量分配不均勻性增大;壓力降低，汽水比容變化增大;工質(zhì)欠焓增大，會使蒸發(fā)段和省煤段的阻力比值發(fā)生變化。(11)汽溫調(diào)節(jié)的主要方式是調(diào)節(jié)燃料量與給水量之比，輔助手段是噴水減溫或煙氣側(cè)調(diào)節(jié)。由 于沒有固定的汽水分界面，隨著給水流量和燃料量的變化，受熱面的省煤段、蒸發(fā)段和過熱段長度發(fā)生變化，汽溫隨著發(fā)生變化，汽溫調(diào)節(jié)比較困難。(12)水冷壁可靈活布置，可采用螺旋管圈或垂直管屏水冷壁。采用螺旋管圈水冷壁有利于實現(xiàn) 變壓運行。(14)變壓運行的超臨界參數(shù)直流爐，在亞臨界壓力范圍和超臨界壓力范圍內(nèi)工作時，都存在工 質(zhì)的熱膨脹現(xiàn)象。并且在亞臨界壓力范