直流锅炉调节特点

论直流锅炉的汽温调节摘要：汽温是660MW级超超临界直流锅炉主要控制指标，与汽轮机热效率和有效焓降有直接关系，控制稳定的汽温关乎锅炉、汽轮机的安全经济运行。

直流锅炉燃烧率直接影响锅炉汽温变化,按要求控制水煤比，保证各负荷工况中间点温度处于正常，是直流锅炉汽温控制的主要调整原则。

关键词：过热度中间点温度静态特性水煤比喷水减温一、概述京能五间房煤电一体化项目2×660MW超超临界空冷机组的锅炉为北京巴布科克•威尔科克斯有限公司生产，锅炉型号B&WB-2117/29.4-M。

锅炉型式采用П型、超超临界参数、变压直流炉、单炉膛、前后墙对冲燃烧，一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、紧身全封闭布置，设有无循环泵的内置式启动系统。

前后烟道底部设置烟气调温挡板来调节烟温。

来自高加的给水首先进入省煤器进口集箱，然后经过省煤器管组和悬吊管进入省煤器出口集箱。

水从省煤器出口集箱经一根炉膛下降管被引入位于炉膛下部的水冷壁进口集箱，然后沿炉膛向上经螺旋水冷壁进入水冷壁中间集箱。

从水冷壁中间集箱出来的工质再进入上部的垂直水冷壁，由水冷壁出口集箱经连接管进入出口混合集箱，充分混合后进入锅炉前部的汽水分离器。

锅炉在最小直流负荷点（本生点）以下运行时，进入分离器的工质是汽水混合物，分离器处于湿态运行。

分离出的水经贮水箱排入疏水扩容器。

汽水分离器分离出的蒸汽依次流过锅炉顶棚、水平烟道侧包墙、尾部烟道包墙、低温过热器、屏式过热器、后屏过热器和末级过热器。

各级过热器之间共设两级（4个）减温器。

汽机高压缸排汽经冷再管道进入低温再热器进口集箱，依次流过低温再热器管组、高温再热器管组，最后经热再管道进入汽机中压缸。

再热器设有两级减温器，必要时可用它来控制再热汽温，但正常情况下再热汽温应由尾部烟气调温挡板来控制以提高电厂的经济性。

二、汽温调节特性1、汽温的静态调整特性直流锅炉各级受热面串联布置，水在加热蒸发、汽化和过热过程中没有明显的临界点，随着锅炉运行工况的变化，各受热面吸热比例发生变化，导致该临界点时刻在变化，直接影响出口蒸汽参数。

直流锅炉燃烧及给水调整一、直流锅炉给水控制的特点与给水控制对象动态特性1、锅炉启动阶段（湿态运行），为了水冷壁的安全，启动一开始就必须以最小安全流量向锅炉连续上水，同时维持储水罐水位正常，以保证机组的安全运行。

2、转干态以后，蒸发量不仅决定于燃烧率同时也决定于给水流量，给水调节的任务是满足机组负荷的需要同时维持中间点温度有合适的过热度，防止返回湿态和水冷壁及过热器超温，对过主汽温进行粗调。

给水投自动后，锅炉负荷经动态延迟函数器、函数器得出相应锅炉负荷下需要的给水流量再加上经中间点温度修正的信号（机组负荷大于55%时中间点温度给定值被喷水比修正）作为给水流量最终给定值，给水流量测量值（经给水温度修正后）与其给定值的偏差经PID计算后作为给水控制信号送给给水泵转速控制系统。

3、给水流量扰动下的动态特性：给水流量阶跃增加时，蒸发量、汽温、汽压的变化都存在迟延，运行时要注意分析总结了解其动态特性，尤其是对主汽温的延迟较大，这对正常调整和异常工况的处理很有帮助。

二、过热汽温的调节1、蒸汽流量扰动下过热汽温对象的动态特性：燃烧率增加对流式过热器出口的汽温升高，辐射式过热器出口的汽温降低，最终末级过热器出口的汽温仍随着负荷的增加/减少而升高/降低。

当蒸汽流量扰动时，由于过热器上各点的汽温几乎同时变化，因此过热器出口汽温变化的延迟很小，如果蒸汽流量的增加是汽机侧引起的，则在锅炉燃烧率调整之前，过热汽温是随着蒸汽流量的上升而下降，这就是为什么超温的时候开大汽机调门能快速把主汽温度降下来的道理（严重超温时可利用锅炉的蓄热适当加负荷：CCS或TF方式下将滑压开关退出，适当将主汽压力给定值设小，让汽机开调门）。

2、烟气传热量扰动下过热汽温对象的动态特性：沿着过热器整个长度方向上，烟气的传热是同时发生变化的，所以过热汽温的变化很快，迟延时间很小，其动态特性较好，但作为调温手段较困难。

3、减温水量扰动下过热汽温对象的动态延迟和惯性较大，手动操作时不要大起大落。

超超临界直流炉的汽温调节（针对干态运行时）一、超超临界直流锅炉影响汽温变化的主要因素1、煤水比在直流锅炉中，过热汽温的调节主要是通过给水量G与燃料量B的调整来实现的。

要保持稳定汽温的关键是要保持固定的燃水比，若给水量G不变而增大燃料量B，受热面热负荷q成比例增加，热水段长度和蒸发段长度必然缩短，而过热段长度延长，过热汽温会升高，若B不变而增大G，由于q并未改变，所以热水段和蒸发段必然延伸，而过热段长度会缩短，过热汽温就会降低。

2、给水温度因高加解列等造成的给水温度降低，在同样给水量和煤水比的情况下，直流炉的加热段将延长，过热段缩短，过热汽温会随之降低，再热汽温也会因为高压缸排汽温度的降低而随之降低。

3、锅炉受热面结焦玷污煤水比不变的情况下炉膛结焦会使过热汽温降低。

因为炉膛结焦是锅炉传热量减少，排烟温度升高，锅炉效率降低，工质的总吸热量减少，而工质的加热热和蒸发热之和一定，所以过热吸热（包括过热器和再热器）减少。

主蒸汽温会降低，但再热器吸热因炉膛出口烟温升高而增加而影响相对较小。

4、锅炉过量空气系数增大过量空气系数时，炉膛出口烟温基本不变。

但炉内平均温度下降，炉膛水冷壁吸热减少，使过热器进口汽温降低，虽对对流式过热器的吸热量有一定增加，但前者影响更大，在煤水比不变的情况下，过热器出口温度将降低，反之依然。

5、炉膛火焰中心高度炉膛火焰高度的不同对辐射、对流换热特性不同的各受热面起到相反的作用，提高火焰中心，水冷壁辐射吸热减少，而使得蒸发段延长，但过热器再热器等对流特性的换热面吸热增加，但对于过热器而言，蒸发段延长影响更大，所以上提火焰中心主蒸汽温度整体呈降低趋势，而再热汽温则会升高。

6、引起汽温波动的因素分内扰及外扰两种情况，内部扰动因素包括：启停、切换制粉系统，投退油枪，炉膛或烟道吹灰，煤质变化，高加投退等，外扰包括负荷的波动等。

二、直流锅炉汽温调节的特点及原则特点：无固定的汽水分界面，且锅炉循环倍率为1，热惯性小，水冷壁的吸热变化会使热水段、蒸发段和过热段的比例发生变化。

直流锅炉汽温的调节特点一：直流锅炉汽温静态特性在直流炉中，汽温的调节是和汽包炉有很大的区别的，首先我们先来看看直流炉汽温的静态特性：由于直流锅炉各级受热面串联连接，水的加热与汽化、蒸汽的过热三个阶段的分解点在受热面中的位置不固定而随工况变化。

因此，直流锅炉汽温的静态特性不同与汽包锅炉。

对有再热器的直流锅炉，建立热平衡式：G(h gr—h gs)=BQ ar,netηgl式中 G ——给水流量，等于蒸汽流量，kg/s;h gr——主蒸汽焓，kj/kg;h gs——给水焓，kj/kg;B ——锅炉燃料量，kg/s;Q ar,net——燃料收到基低位发热量，kj/kg；ηgl ——锅炉热效率，%对上面公式分析如下：1)假设新工况的燃料发热量、锅炉热效率、给水焓都和原工况相同，而负荷不同。

则有以下几种情况：B'/G'=B/G,即新工况的燃料量和给水量比例和原工况相等（也就是说燃水比保持不变），则h´gr =h gr。

因此，在上述假定条件下，主蒸汽温度保持不变。

所以，直流锅炉负荷变化时，在锅炉燃料发热量、锅炉热效率、给水焓不变的条件下，保持适当的燃水比，主汽温度可保持稳定。

这也是直流锅炉运行特性与汽包锅炉的运行特性不同之一。

2)如果新工况的燃料发热量变大,则h´gr >h gr，主蒸汽温度增高；假如新工况锅炉热效率下降,则h´gr <h gr，主蒸汽温度下降；新工况给水焓下降,则h´gr <h gr，主汽温度下降。

对于有再热器的直流锅炉，不同工况下，锅炉辐射吸热量与对流吸热量的份额会发生改变。

因此，对于直流锅炉，为维持主蒸汽温度不变，不同负荷下的B/G（燃水比）比值应进行适当修正。

二：直流锅炉汽温的动态特性1、燃烧率扰动时的动态特性在其他调节不变、燃料量阶跃增加时，过热段加长，必然引起过热汽温升高。

但在过渡过程的初始阶段，经燃料量传输和燃烧迟延后，炉内燃烧中心的热负荷急剧增加，蒸发量与燃烧发热量近乎按比例变化，由于过热器管壁金属储热所起的延缓作用，所以过热汽温要经过一段迟延后彩逐渐上升。

有关直流锅炉的一些运行分析1没有水位调节问题，但要控制蒸发段直流锅炉的主要特点是汽水流程中不设置汽包，给水泵强制一定流量的给水进入炉内，一次性地通过省煤器、水冷壁、过热器。

他的循环倍率始终为1，与负荷无关。

在直流锅炉中，给水加热成蒸汽一次完成，汽水通道可看作由加热段、蒸发段、过热段三部分组成。

其中蒸发段是汽、水混合物，随着管道的往后推移，工质由饱和水逐渐被加热成饱和蒸汽。

三段受热面没有固定的分界线，随着给水流量、燃烧率的变化而前、后移动，使三段受热面的吸热量分配比例及与之有关的三段受热面面积的比例却发生了变化。

但蒸发段的前移会使过热汽温偏高，蒸发段后移则引起汽温偏低，甚至品质下降，这对机组运行极为不利，所以要控制蒸发段的位置。

一般来说，要控制蒸发段出口的微过热汽温t，若t偏离规定值，则说明由于燃烧率与给水比例不当致使蒸发段发生移动，应及时调节燃烧率和给水流量。

直流锅炉的工质是一次地通过各受热面的，而三段受热面面积又不是固定不变的。

所以当燃水比失调后，三段受热面吸热量比例发生变化，对出口汽温影响很大，对蒸汽压力和流量的影响方式也较为复杂。

当给水流量变化破坏了原来的平衡状态时，例如给水流量减少了，则蒸发段向锅炉汽水流程入口方向流动，汽水流程中各点工质的焓值都有所提高。

工质焓值上升是由两个原因引起的：一是因为受热面吸热量不变，而工质流量减少，引起流经本区的工质焓值上升；另一个原因是工质焓值随工质流过的受热面面积而增加。

所以离锅炉出口越近，工质的焓增越大，汽温变化也越大。

2直流锅炉动态特性分析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D和机组输出功率P立即增加，随即逐渐减少，并恢复初始值，汽轮机阀前压力P T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。

直流锅炉的调节原理
直流锅炉是一种以直流电供电的电热锅炉，其调节原理主要包括温度控制、功率控制和水位控制。

1. 温度控制：直流锅炉的温度控制是通过不断监测锅炉内的水温，并通过调节加热器的电流来控制水温的变化。

当锅炉温度低于设定温度时，控制系统会增加加热器的电流，以提高水温；当锅炉温度高于设定温度时，控制系统会减小加热器的电流，以降低水温。

2. 功率控制：直流锅炉的功率控制是通过调节加热器的电流来控制锅炉的功率输出。

加热器的电流可通过调节器件（如可控硅）的导通角来控制，导通角越大，电流越大，功率输出越大；导通角越小，电流越小，功率输出越小。

通过控制加热器电流的大小，可以实现对锅炉功率的精确控制。

3. 水位控制：直流锅炉的水位控制是通过水位传感器来监测锅炉内的水位情况，并通过控制进水阀的开启和关闭来控制水位的变化。

当水位过低时，控制系统会打开进水阀，补充水分；当水位过高时，控制系统会关闭进水阀，减少水分进入。

通过精确控制进水阀的开启和关闭，可以确保锅炉内的水位保持在合适的范围内。

总之，直流锅炉的调节原理通过对温度、功率和水位进行监测和控制，实现对锅炉的稳定运行和性能调节。

问：什么是直流锅炉？有什么特点？具体参数是什么？答：最主要的是直流炉没有汽包，水全部转化为汽，不存在炉水循环。

对水质要求也高点。

具体如下：1.1 给水品质的要求高直流锅炉由于没有汽包，因而不能象汽包锅炉那样进行排污、炉内水处理，给水中的盐分没有出路，所有的盐分都将沉积在锅炉受热面上或随过热蒸汽带入汽轮机。

所以，为防止机组长期运行盐分沉积于各处受热面影响传热效果，严重时可能造成炉管爆破等情况的发生，必须对给水品质提出更高的要求。

1.2 自动调节控制的要求高直流锅炉没有汽包，不能借助汽包来储水、存汽和蓄热，因此当外部负荷变动时，汽压波动大。

此外，给水的加热、蒸发、过热过程在各受热面没有固定的分界线，当给水或燃料扰动时，都将会引起汽温的波动。

因此，为使直流锅炉能有良好的静态和动态调节特性，直流锅炉需采用较优异的自动控制系统。

1.3 汽水系统的阻力大，给水泵消耗的功率大直流锅炉是依靠给水泵的压力来克服蒸发受热面中工质的流动阻力从而推动工质在水冷壁中稳定流动，而直流锅炉为保障水冷壁工作的安全，水冷壁中工质的重量流速γw值要大，这样，水阻力就大，致使给水泵消耗的功率也大。

1.4 启停速度快直流锅炉没有汽包，不会因为快速启停而象汽包那样受到厚壁的限制而产生弯曲变形和过高的热应力。

因此，能较快地启停。

其启停时间仅受到汽缸缸胀、振动的限制。

1.5 直流锅炉控制过热汽温的主要手段，是通过保持给水量和燃料量的比值一定即煤水比一定。

因为，直流炉没有汽包，给水的加热、蒸发、过热过程在省煤器、水冷壁、过热器各受热面之间没有固定的分界线，其界线随运行工况变化而变动。

当锅炉的热负荷及其他条件不变时，若减少给水量，由于工质在受热面内的蒸发点、过热点提前，过热器出口的汽温将会升高；反之，增加给水量则过热汽温将下降。

多级喷水减温只是在该基础上，对汽温作细调。

1.6 蒸发受热面的膜态沸腾在直流锅炉蒸发受热面中，由于工质的含汽率X从0开始不断增大到1，管内汽水混合物的含汽率增大到一定数值，贴在管子内壁上的水膜被汽流撕破或水膜被蒸干，贴在管内壁的水膜被一层汽膜所代替时，由于蒸汽的放热系数比水低得多，管壁温度就会因传热恶化而急剧上升，严重时便会烧坏管子，直流炉蒸发受热面内的这种沸腾称为膜态沸腾。

超临界直流锅炉汽温调节特点三、1．过热汽温调节特点：在直流锅炉中，过热汽温的调节主要是通过给水量G与燃料量B的调整来实现的。

考虑到实际运行中锅炉负荷的变化，给水温度、燃料品质、炉膛过量空气系数以及受热面结渣等因素的变化，对过热汽温变化均有影响，因此在实际运行中要保证比值B/G的精确值是不容易的。

因此，除采用B/G作为粗的调节外，还必须采用蒸汽通道上设置喷水减温器作为细调（校正）的调节手段。

在直流锅炉运行中，为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，这就是中间点温度。

在过热汽温调节中，若用过热器出口汽温作为调节煤水比，则调节过迟，不能保持稳定的汽温，必须用中间点汽温作为超前调节信号。

中间点温度实际是与锅炉负荷有关，两者存在一定的函数关系，锅炉的燃水比B/G按中间点温度来调整，中间点至过热器区段的过热汽温变化主要依靠喷水来调节。

但是，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燃水比，这是因为直流炉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）。

如果由于燃料量B增加、热负荷增加，而给水量G不变，这样过热汽温就要升高，喷水量d必然要增加，使进口水量(G—d)的数值就要减少，这样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，最终使其过热汽温稳定，主要还是通过燃水比的调节来实现的。

而中间点的状态一般要求在各种工况下为微过热蒸汽，而不能处于蒸发区，否则中间点将失去调节信号的作用。

兰溪电厂选择在分离器出口，这样时滞小、反应明显，工况变化时便于测量，对过热汽温调节有利。

**发电厂锅炉过热器出口汽温的控制主要是通过调节煤水比B/G作为粗调，另外，为适应机组在变负荷过程中汽温变化特点，提高机组对负荷响应能力，过热器设置了三级减温，以便快速调节过热汽温。

在屏式过热器，中间级过热器及末级过热器入口均设置有减温器，分别为一级，二级及三级减温器（共6点）。