汽温的调整.doc

锅炉汽温的影响因素分析与运行调整

杜少宁

2007年08月15日

目　录
一、控制汽温的意义： 2
二、锅炉总体布置及参数： 2
三、过热汽温的影响因素： 3
四、再热汽温的特性及影响因素 7
五、蒸汽温度的调节 8
六.锅炉启动过程中汽温的控制 12
七、正常运行时防止超温（低温）应注意的几个问题 13
八、结束语 14

锅炉汽温的影响因素分析与运行调整
杜少宁
（2005级本科 热能动力工程）

【摘要】
本文通过对汽温的高低危害、影响因素、调整原理及方法的分析，为正常运行和维护提供可靠的理论参考，从而找出我们实际调整中的不足，及时纠正，提高现场的汽温运行调节水平，保证机组运行的稳定性、可靠性。
【关键词】
汽温 影响 因素 分析 调整
0前言
控制汽温的意义：
现代锅炉对过热汽温和再热汽温的控制是十分严格的，汽温过高或过低，都将严重影响锅炉、汽轮机的安全和经济。蒸汽温度过高，将使钢材加速蠕变，从而降低设备使用寿命，严重的超温甚至会使管子过热而爆管;蒸汽温度过低，将会降低热力设备的经济性。汽温过低，还会使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，对叶片的侵蚀作用加剧，严重时将会发生水冲击，威胁汽轮机的安全。因此运行中规定，在汽温低到一定数值时，汽轮机就要减负荷甚至紧急停机。因此，锅炉运行中，在各种内、外扰动因素影响下，如何通过运行分析调整，用最合理的方法保持汽温稳定，是汽温调节的首要任务。
二、锅炉总体布置及参数：
1、宁夏大坝发电有限责任公司＃1、#2锅炉系北京巴布科克.威尔科克斯有限公司生产，亚临界参数一次中间再热单汽包自然循环水管式煤粉炉。系单炉膛、平衡通风、固态排渣全悬吊结构，尾部分烟道倒L布置。炉膛有膜式水冷壁构成、炉膛上部布置屏式过热器，炉膛折焰角上方有二级高温过热器，在水平烟道处布置了垂直再热器，尾部竖井有隔墙分成前后两个烟道，前部布置水平再热器，后部为一级过热器和省煤器，其主蒸汽系统采用两级喷水减温；在分烟道底部设置了烟气调节挡板，用来控制流过两个分烟道的烟气量分流比，以调节控制负荷范围内的再热蒸汽出口温度，烟气通过调节挡板后又汇集在一起，经两个尾部烟道引入左右各一台回转式空气预热器后，经两台电除和两台引风机，再汇集于同一烟囱排入空气中。
2、大坝发电有限责任公司＃1、＃2炉主要设计参数为：过热蒸汽流量：985t/h；过热蒸汽出口压力：16．8MPa;过热蒸汽出口温度：540℃，再热蒸汽入口压力：3．56MPa;再热蒸汽入口温度323℃；再热蒸汽出口温度540℃；给水温度262℃，汽包工作压力18．2Mpa。
三、过热汽温的影响因素：
1、锅炉负荷的影响
（1）、燃料量－蒸汽量变动
对于辐射式过热器，随着锅炉负荷的增加，锅炉的燃料量与工质流量按比例增加，炉膛温度有所提高，辐射传热量也将增加。但是，由于炉膛平均温度和出口温度提高不多，在辐射过热器中，负荷增加时辐射传热量的增加低于蒸发量增加时所需的热量，导致单位工质的辐射热减小，所以辐射过热器的汽温是随着锅炉负荷的增加而降低的。这种汽温特性称辐射式汽温特性或反向汽温特性（见曲线1）。
对流过热器的汽温特性恰好与此相反，当锅炉负荷增加时，燃料量、烟气量、烟温、烟速都增大，传热系数和传热温差增大的总效果超过工质流量的增加，所以对流过热器的焓升是随着锅炉负荷的增加而增加的，这种汽温特性称对流式汽温特性或正向汽温特性（见曲线2）。
布置于炉膛出口附近的屏式过热器，同时接受炉内辐射热量和烟气对流放热量，故其汽温特性介于辐射和对流之间，间距较大的屏过则显示辐射式汽温特性。而远离炉膛出口的对流式过热器，则由于辐射吸热比例以及传热温差减小，其汽温随锅炉负荷增加而提高的趋势较为明显（见曲线3）。
负荷变化对汽温的影响，从根本上说是由于改变了炉内辐射热量与炉外对流热量两种传热量的分配比例。
℃
温 1
汽 2 额定汽温
3
负荷，100％
1－辐射式过热器 2、3－对流式过热器
（2）、过量空气系数改变
当炉内氧量增加时，炉膛烟气量增加，炉膛出口烟温基本不变，理论燃烧温度降低，炉内单位辐射热量减小。不论对流式过热器还是辐射式过热器，其工质焓升都是增加的，因而主蒸汽温度、再热蒸汽温度升高。
（3）、主蒸汽压力变动
当汽压降低时，饱和蒸汽焓值增大，汽化潜热增加、过热热减小。在燃料量不变时，汽化潜热的增加使水冷壁产汽量(过热蒸汽流量)减少，相同传热量下的工质焓升增加；而过热热的减少，又使得过热器有相同蒸汽焓升时，汽温升高；当汽压升高时，汽温则降低。
2、给水温度的影响
当给水温度降低时，1kg给水加热成为饱和蒸汽的汽化热增加，过热汽温升高。实际上，在锅炉出力不变的情况下，低的给水温度势必导致燃料消耗量增加，这一方面使炉内总辐射热和炉膛出口烟温增加，辐射式过热器出口汽温将升高；另一方面，对流式过热器也因烟气量及传热温差的增大而提高其出口汽温，二者变化的总和使过热汽温有较大的升高。这个升高，比锅炉单纯增加负荷(燃料量)而给水温度不变时的影响要大得多。反之，当给水温度升高时，则汽温降低。一般给水温度每降低3℃，过热汽温升高约1℃。
3、炉膛火焰中心位置的影响
随着炉膛火焰中心位置的向上移动，炉膛出口烟温升高，由于辐射式过热器和对流式过热器吸热量的增加而使汽温升高。此外，火焰中心上移，相当于炉内参与辐射的有效面积减少，蒸发量减少，即使过热器的吸热量不变，汽温也将升高,所以火焰中心位置对于过热汽温的影响是很大的。
4、制粉系统投停的影响
对于直吹式制粉系统，当投停一台磨煤机时，炉内燃料量及燃烧工况将有较大的变化，导致炉膛出口烟温和烟气流量的较大变化，过热汽温会有较大波动。
5、受热面沾污的影响
炉膛水冷壁与过热器的沾污对过热蒸汽温度的影响正好相反。若沾污发生在炉膛水冷壁(结焦)，那么炉内辐射换热量和水冷壁蒸发量减少，炉膛出口烟温升高，过热汽温升高；若沾污发生在过热器外壁，则使过热器的传热热阻增大，对流传热量减少，过热汽温降低。同时，排烟温度升高。
6、饱和蒸汽湿度的影响
来自汽包的饱和蒸汽总含有少量水分，在正常情况下，这个湿度是允许的。但在不稳定的工况或不正常的条件下，例如当锅炉负荷突变、汽包水位过高及炉水含盐量太大而发生汽水共腾时，饱和蒸汽湿度将大大增加。由于增加的水分在过热器内蒸发需要多吸收热量，用于干饱和蒸汽过热的热量则要减少，因而将引起过热汽温的降低。
7、减温水的影响
采用喷水减温时，减温水大都来自给水系统，在给水系统压力增高时，虽然减温水调节阀的开度未变，但这时减温水量增加了，汽温因而降低；喷水减温器若发生泄漏，也会在并未操作减温水调节阀的情况下，使减温水量增大、汽温降低。
8、负荷变动率的影响
变负荷过快会使汽温发生较大的波动，这是在动态过程中引起的超温。在汽轮机跟随方式下，主要是因为燃料量和空气量剧增时，过热器吸热量增加，而蒸汽流量和压力的变化滞后，过热蒸汽焓增提高，从而导致蒸汽温度超过额定值；在锅炉跟随方式下，则情况相反，燃烧率和过热器热负荷的变化滞后于蒸汽流量的变化，持续降负荷将导致汽温超过额定值。
四、再热汽温的特性及影响因素
1、再热汽温的特性
由于再热器具有较大的容积，工质在其中的流速较慢，且它又布置在烟气低温区，使烟气侧的传热温差小，因而工况变化时再热汽温变化的延时时间较长；再热蒸汽压力低、比热小，因而单位工质在相同的吸热量变化时再热汽温将比过热汽温变化大；再热汽温对热偏差比较敏感，因为它压力低、比热小，在同样热偏差条件下，再热汽温的偏差将比过热汽温要大；再热器的运行工况不但受锅炉运行工况的影响，而且还受汽轮机运行工况的影响。
2、影响再热汽温变化的因素
高压缸排汽温度变化的影响。在其他工况不变的情况下，高压缸排汽温度越高，则再热器出口温度将越高，机组在定压方式下运行时，汽轮机高压缸排汽温度将随着机组负荷的增加而升高，过热汽温的升高，也将造成高压缸排汽温度的升高。
再热器吸热量变化的影响。锅炉运行时，再热器吸热量越多，工质焓增越大，再热汽温将越高。
再热蒸汽流量变化的影响。在其他工况不变时，再热蒸汽流量越大，则再热器出口温度将越低。机组正常运行时，再热蒸汽流量将随着机组负荷、汽轮机一级抽汽或二级抽汽量的大小、吹灰器的投停、安全门、汽轮机旁路或向空排汽阀状态等情况的变化而变化。
再热减温流量变化的影响。在其他工况不变时，再热减温水流量越大则再热汽温越低。
五、蒸汽温度的调节
我厂正常运行时，应严格监视和调整主再热汽温为540＋5(－8)℃的变化范围之内；当汽压或负荷变化时，应加强汽温调整，保持正常；控制A、B两侧汽温偏差不大于15℃；主蒸汽与再热汽温不大于15℃,监视过热器和再热器管壁温度不超限；调整汽温时，两级减温器应配合使用，一级减温器出口汽温不应低于370℃(指汽压高于15Mpa时)；汽温调整应根据过热器各段温度及时进行，减温水不可猛增猛减，以免造成汽温大幅度波动及损坏减温器。
1、过热汽温的调节
我厂的过热器侧调温是以喷水减温方式为主的。它的原理是将洁净的给水直接喷进蒸汽，水吸收蒸汽的汽化潜热，从而改变过热蒸汽温度。汽温的变化通过减温器喷水量的调节加以控制。
喷水减温器前后的温度改变值与喷水量、锅炉负荷、工作压力有关，按下式计算
△t＝h″/cp×【(1-ψ)Φ】/(1+Φ)
Φ＝Djw/Dq ψ＝hgs/h″
式中Φ－喷水量； Djw－减温水流量，t/h；
Dq－减温器进口蒸汽流量，t/h；
ψ-减温水焓与蒸汽焓之比；
hgs－给水焓，kJ/kg;
h″-减温器进口蒸汽焓，kJ/kg;
cp－蒸汽比定压热容，kJ/(kg.℃).
根据上式得，同样的喷水量，低负荷时的温度改变要大于高负荷时的温度改变；压力低时的温度改变要大于压力高时的温度改变。对于具有不平稳汽温特性的过热器系统，在负荷的一定范围内，靠喷入减温水维持额定汽温。当喷水量减为零、继续降低负荷时过热汽温只能按汽温特性自然降低。锅炉能够保持额定汽温的负荷范围称调温范围，减温水量减为零时的负荷，称汽温控制点。不同负荷下各级减温器喷水量如下表所示。

项 目 额定负荷 高加全切额定负荷 75％ 60％ 35％
一级减温水量t/h 34.2 42 18.2 12.8 11.0
二级减温水量t/h 30 .00 35 17.8 10.3 3.0
喷水温度℃ 158 160 152.5 148.5 142.0

喷水减温在热经济性上有一定损失，部分给水用去作减温水，使进入省煤器的水量减少，出口水温升高，因而增大了排烟损失。若减温水引自给水泵出口，则当减温水量增大时会使流经高压加热器的给水量减少，排挤部分高压加热器抽汽量，降低回热循环的热效率。但由于其设备简单、调节灵敏、易于实现自动化等优点，故得到了广泛应用。
我厂锅炉设置二级喷水减温器。第一级布置在分隔屏式过热器人口集箱处，由于该级减温器距末级过热器出口尚有较长的距离，且从该级过热器至过热器出口的蒸汽温升幅度相对较大，所以，调温时滞、惯性较大，维持最终汽温在规定的范围内较为困难。因此，这级喷水减温器只作为主蒸汽温度的粗调节，其任务是按一定的规律将分隔屏出口汽温控制在设定的水平。第一级减温器的另一个作用是保护其后的屏式过热器，不使其管壁金属超温。第二级喷水减温布置在末级过热器人口，由于此处距过热器出口近，且此后工质温升较小，所以喷水减温的调节时滞较小，调节灵敏度高，因而该级喷水是对过热汽温进行细调，并最终维持汽温的稳定; 正常运行中主蒸汽温度应投自动调节。
当主蒸汽温度高时，应采取下列措施：
（1）、开大减温水调整门，注意减温水量与减温器后汽温的变化；
（2）、调整燃烧，降低火焰中心；减少上排燃烧器的风、煤量；增加下排燃烧器的风、煤量；
（3）、降低锅炉负荷，必要时停止上排磨煤机运行，燃烧不稳时投油助燃；
（4）、加强水冷壁吹灰。
当主蒸汽温度低时，应采取下列措施：
（1）、关小减温水调整门，注意减温水量与减温器后汽温的变化，调整门不严时关闭隔绝门；
（2）、调整燃烧，提高火焰中心；增加上排燃烧器的风、煤量；减少下排燃烧器的风、煤量；提高给水母管压力；
（3）、增加锅炉负荷，必要时可投上排磨煤机运行；
（4）、加强过热器吹灰。
2、再热汽温的调节
与过热蒸汽不同，喷水减温作为基本调温手段不适用于再热汽
温。这是因为把水喷入中等压力的再热器中，就等于在很高参数的蒸汽循环中加进了一部分(等于喷水量的)中等参数工质的循环，这将使整个机组的循环热效率降低。对于亚临界单元机组，每喷人1％的减温水，发电煤耗升高约0．4—0．6g标煤／(kWh)。因此再热器的调温大都采用烟气侧的调温方式，而只将喷水减温作为事故降温或对再热汽温进行微调之用。
我厂再热器调温方式为分隔烟道挡板调温为主，减温水调温为副。它的原理是，将烟道竖井分隔为主烟道和旁通烟道两个部分，在主烟道内布置再热器，在旁通烟道内布置低温过热器或省煤器。两个烟道出口均安装有烟气挡板，调节烟气挡板的开度可以改变流经两个烟气通道的烟气流量分配，从而改变烟道内受热面的吸热量，实现对再热汽温的调节。
锅炉负荷变化时，需按一定规律操作两侧的调节挡板，以使流量与开度的关系尽可能接近线性关系。锅炉在额定负荷时，过热器挡板全开，再热器挡板开65％；负荷开始从额定值下降时，过热器挡板不动，再热器挡板逐渐开大，超过80％后进人不灵敏区，此时过热器挡板参与调节(关小)，使调节的线性度改善。按该曲线，锅炉从点火至汽轮机并网，再热器挡板是全关的，目的是启动中最大限度地保护再热器，防止干烧(如下图)。

100 再热器挡板 过热器挡板
％
置
位
板
档
吹扫 控制点

关闭0
汽轮机同步 负荷％ 100

通过改变炉膛火焰中心的高度调整再热汽温。改变炉膛火焰中心高度，以改变辐射和对流受热面的吸热比例，从而达到调节再热汽温的目的。
具体方法：
（1）、再热蒸汽温度尽量用烟气挡板控制，调整烟气挡板时应注意对主汽温度的影响；烟气挡板调整汽温迟缓性较大，应根据汽温变化趋势超前调整；
（2）、再热器减温水为事故喷水，一般情况下不准使用；
（3）、再热汽温低时，可增加上排燃烧器的风、煤量；再热汽温高时，可减少下排燃烧器的风、煤量；
六.锅炉启动过程中汽温的控制
锅炉点火后，燃料增加的多少主要根据汽温和汽压的变化幅度来定，也就是说汽温的变化与汽压和燃料量有关，汽温的调节应与汽压协同调节。锅炉起压后，随着燃料量的增加，汽压和汽温将同时升高。当需要提高汽温而保持汽压时，一般可采用增加燃料量，开大高压旁路或过热器疏水门的方法。冷态启动过程中往往采用开启过热器疏水门的方式；而热态启动中则大多采用开大高压旁路的方式
汽轮机冲转，发电机并网后，汽压的调节由调门控制，汽温与负荷有关。汽温偏低，增加燃料量；汽温偏高，投用减温水。投用减温水应注意不能太大，以免引起汽温大幅度波动。减温器后汽温应保持一定的过热度。
七、正常运行时防止超温（低温）应注意的几个问题
各大电厂在运行规程中均规定了在汽温偏离正常值较大(锅炉运行不正常或负荷变化较大)时，运行人员手动处理的办法。其中最主要的是调节燃烧，如燃烧器负荷分配、过燃风量的调节、炉膛送风量的调节、煤粉细度的调节等。
监视和调节中有以下几个问题应注意：
1、运行中应经常根据有关工况的改变，分析汽温变化的趋势，尽可能使调节动作做在汽温变化之前。
2、根据运行中汽温变动的具体特点，采取相应的措施。
3、调节汽温时，操作应平稳均匀。
4、第一、二两级减温水量必须分配合理。
5、实际运行过程中，除了严密监视各级过热器出口汽温特别是主蒸汽温度为规定值以外，要特别注视各减温器后的温度。
6、运行中若发现蒸汽温度急剧上升，靠喷水减温无法降至正常范围时，应立即通过降低锅炉燃烧率来降低汽温，并查明汽温升高的原因。
7、在用烟道挡板调节再热汽温时，必须考虑到对过热汽温的影响。
8、应在监督出口整体汽温的同时，注意监视各级热偏差和各段管壁温度。
我厂倒磨防止超温的具体措施如下：
1、严格执行倒磨操作票规定，倒磨前机组应运行正常，并保持汽温、汽压及水位的稳定，为使启磨后汽温波动不大，主再热汽温低限运行，其范围应为532+—2℃方可倒磨；
2、倒磨时应至少投4组油助燃，启磨后根据主汽压力减少运行磨组煤量，加强机炉协调，以适应锅炉汽温、汽压的变化，待各参数稳定后，15分钟可根据火检情况撤油枪；
3. 倒磨过程中控制好煤量及一次风压的变化趋势，停磨时保持总煤量与停磨前基本上一致。
4、倒磨前将汽包水位保持在－50mm——0mm左右；
5、倒磨前应停止锅炉吹灰、放渣和投切高加的工作。
八、结束语
通过对本厂锅炉汽温调整各项参数分析，所提出的防范措施已经在实际生产中实施，它将逐步提高运行，检修人员的责任心，将因汽温而造成的事故降低到最低点。随着电力经济的日益发展，对于大型火电厂来说，安全指标和年度发电量的顺利完成越来越摆在突出的位置，如何保证机组各项参数的稳定调整，确保机组安全稳定运行，确保年度发电任务的顺利完成，是我们今后还要进一步研究和学习的课题。首先，要掌握各项参数运行调整的特性，做好超前量的控制；其次，要加强运行参数的分析工作；再次，要强化职工的责任心和安全意识，扎实地做好分析预控工作，进一步提高运行操作技能，这样才能为提高机组安全运行提供技术措施上的保证，为实现安全文明高效的一流火电企业的各项方针目标打下坚实的基础。同时，在此次论文的编写和设计中，由于本人理论知识方面的欠缺，有说的不到位的地方，请各位老师给予批评指正，在此深表谢意！

【参考文献】：
1.燃煤锅炉机组 中国电力出版社
2、锅 炉 望亭发电厂 编著
3.电站锅炉运行与燃烧调整 中国电力出版社
4.锅炉原理 中国电力出版社
5.一期锅炉运行技术标准 宁夏大坝发电有限责任公司 编著

个人简历：
杜少宁，男，38岁，中共党员，文化程度：大专，籍贯：宁夏，1989年毕业于银川电校锅炉专业，现为宁夏大坝发电有限责任公司运行分场职工。
通讯地址：
宁夏大坝发电有限责任公司运行分场一期四班
通讯电话：[phone]
13995158768

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