350MW超临界机组汽温调节控制技术论文

350MW超临界机组汽温调节控制技术的探讨
摘要：本文主要结合笔者多年的工作经验，主要对350mw超临
界机组汽温调节控制技术进行了探讨分析，可供大家参考。
关键词：超临界锅炉;蒸汽温度;温度控制
中图分类号：p184.5+3 文献标识码：a 文章编号：

超临界锅炉汽温控制系统与亚临界机组也有较大的区别，通常
的控制方案为通过调节给水流量稳定中间点温度，当中间点温度控
制在预期的范围中之内时，后面的蒸汽流程就与亚临界机组没有本
质区别了。因此海南东方电厂1100t/h超临界锅炉的过热汽温调节
方法是采用煤水比进行粗调，二级喷水减温进行细调。
1过热汽温的粗调（即煤水比的调节）
对于直流锅炉，控制主蒸汽温度的关键在于控制锅炉的煤水比，
而煤水比合适与否则需要通过中间点温度来鉴定。在直流锅炉运行
中，为了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，这就是通常所谓的中间点温度。
实际上把中间点至过热器出口之间的过热区段固定，相当于汽包炉
固定过热区段情况类似。在过热汽温调节中，中间点温度实际是与
锅炉负荷有关，中间点温度与锅炉负荷存在一定的函数关系，那么
锅炉的煤水比b/g按中间点温度来调整，中间点至过热器出口区段
的过热汽温变化主要依靠喷水减温调节。对于直流锅炉，其喷水减
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煤水
比。其原因是：从图1可以看出直流炉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）。如果燃料量b增加、热负荷
增加，而给水量g未变，这样过热汽温就要升高，喷水量d必然增
加，使进口水量（g-d）的数值就要减少，这样变化又会使过热汽
温上升。因此喷水量变化只是维持过热汽温的暂时稳定（或暂时维
持过热汽温为额定值），但最终使其过热汽温稳定，主要还是通过
煤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为为
过热蒸汽。

（图1）
海南东方电厂超临界压力直流锅炉中间点温度选择为内置式分
离器的出口温度，以该点作为中间点有以下几方面的好处：
（1）能快速反应燃料量的变化。当燃料量增加时，水冷壁最先
吸收燃烧释放出的辐射热，分离器出口温度的变化比依靠吸收对流
热量的过热器快得多。
（2）中间点选在两级减温器之前，基本上不受减温水流量变化
的影响，即使发生减温水量大幅度变化，按锅炉给水量=给水泵入
口流量-减温水量，中间点温度送出的调节信号仍保证正确的调节
方向。
（3）当锅炉负荷大于35%mcr，分离器呈干态，分离器出口处于
过热状态，这样在分离器干态运行的整个负荷范围内，中间点具有
一定的过热度，而且该点靠近开始过热的点。从直流锅炉汽温控制
的动态特性可知：过热汽温控制点离开工质开始过热点越近，汽温
控制时滞越小，即汽温控制的反应明显。
根据中间点温度可以控制燃料—给水之间的比例。在运行中，
当负荷变化时，如煤水比维持或控制得不准确，中间点温度就会偏
离设定值。中间点温度的偏差信号指示运行人员或计算机及时调节
煤水比，消除中间点温度的偏差。如能控制好中间点温度（相当于
固定过热器区段），就能较方便地控制其后各点的汽温值。但需要
强调的是，中间点温度的设定值与锅炉特性和负荷有关，如变压运
行，饱和温度随压力下降而降低，中间点温度也随之下降（保证有
一定的过热度），而不是一个固定值。
2、过热汽温的细调
过热汽温调节大多采用串级喷水调节，第一级喷水减温器布置
在低温过热器和分隔屏过热器之间。由于该级减温器距过热蒸汽出
口尚有较长距离，减温器出口的蒸汽还要经过辐射式分隔屏过热
器、半辐射式后屏过热器和高温对流过热器等受热面，所以相对来
说，它对出口汽温的调节时滞较大。而且由于蒸汽流经这几级过热
器后汽温的变化幅度较大，误差也大，所以很难保证过热器出口蒸
汽温度在规定的范围内变化，因此第一级喷水减温只能作为主蒸汽
温度的粗调节。由于分隔屏过热器布置在锅炉炉膛上方，所处位置
的烟温也是所有过热器中最高的，为了保证分隔屏过热器的安全运
行，必须保障其冷却可靠，使管壁温度不超过允许值。第一级喷水
减温器设在此处，就可保证该级过热器进口温度参数一定，借以保
障其冷却作用。
第二级喷水减温器设在高温对流过热器进口，由于此位置距离
主蒸汽出口距离较近，且此后整个温度变化幅度也不太大，所以第
二级喷水减温的灵敏度较高，调节时滞也较小，能有效的保证主蒸
汽出口温度符合要求。因此第二级喷水减温时主蒸汽温度的细调
节。
海南东方电厂350mw机组过热蒸汽温度控制系统，采用二级喷
水减温控制方式，对过热器设计两级喷水减温，除可以有效减小过
热蒸汽温度在减温水扰动下的迟延、改善过热蒸汽温度的控制品质
外，还具有防止过热器超温、确保机组安全运行的作用。过热器一
级喷水减温的控制目标是：保证屏式过热器入口的过热蒸汽温度不
低于对应蒸汽压力下的蒸汽饱和温度，以防止湿蒸汽出现而使蒸汽
带水。过热器二级喷水减温的控制目标是：为了整个机组的安全经
济运行，必须将锅炉末级过热器出口的主蒸汽温度控制在运行人员
设定的数值上。
3 再热蒸汽温度控制
3.1 再热蒸汽温度控制的任务
再热循环可以降低汽轮机尾部叶片处的蒸汽湿度，降低汽耗，
提高电厂的热循环效率，所以单元机组普遍采用中间再热技术。因
此，再热出口蒸汽温度的控制成为大型火力发电机组不可缺少的一
个控制项目。
再热汽温控制的意义与过热汽温控制控制一样，是为了保证再
热器、汽轮机等热力设备的安全，发挥机组的运行效率，提高电厂
经济性。再热汽温控制的任务是保持再热器出口蒸汽温度在动态过
程中处于允许的范围内，稳态时等于给定值。
3.2 再热蒸汽温度的控制特点
（1）再热汽温调节的幅度大
由于再热蒸汽的汽压低，流量小，传热参数小，所以再热器一
般布置在锅炉的后烟井或水平烟道中，它具有纯对流受热面的汽温
静态特性—单位质量工质的吸热量随负荷的下降而降低。因而在锅
炉运行中，再热汽温随负荷变化较大。当机组负荷降低30%时，再
热汽温如不加以控制，锅炉再热器出口汽温将降低28~35℃（相当
于负荷每降低1%时汽温降低1℃）。
（2）负荷降低时，再热汽温的给定值也随之下降
当机组负荷下降时，再热汽温较过热汽温下降度幅度大，所以
当负荷下降时，再热汽温就达不到额定值。为了使再热汽温控制系
统能正常工作，要考虑随负荷降低而降低再热汽温的给定值。
（3）再热汽温的控制手段以改变烟气流量为主
影响再热汽温的因素很多，例如机组负荷的大小，火焰中心位
置的高低，烟气侧的烟气温度和烟速（烟气流量）的变化，各受热
面积灰，给水温度变化，燃料改变和过量空气系数的变化等。在各
种扰动下，再热汽温的动态响应特性与过热汽温相类似，共有的特
点为有迟延，有惯性，有自平衡能力。其中最为突出的影响因素是
负荷扰动和烟气侧的扰动。
从控制的角度讲，以对被控量影响最大的因素作为控制手段对
控制最有利，但在再热汽温控制中，由于蒸汽负荷由用户决定，故
对于再热汽温控制，几乎都采用改变烟气流量作为主要控制手段，
例如改变再循环烟气流量，变化烟气挡板位置，从而改变尾部烟道
通过再热器的烟气分流量；改变燃烧器的倾斜角度；采用多层布置
圆形燃烧器等等方法。改变烟气流量的控制方式比喷水控制方式有
较高的经济性，因为再热器采用喷水减温时，将减少效率的高压汽
缸内的蒸汽流量，降低电厂热效率，所以在正常情况下，不采用喷
水调温方式，但喷水减温方式简单，可靠，所以可以把它作为再热
汽温超过极限值的事故情况下的保护控制手段。
（4）再热汽温的控制会引起过热汽温的变化
因再热汽温控制采用的是以改变烟气流量为主的控制手段，而
烟气流量的变化过热汽温的影响也较大，故再热汽温在进行控制
时，必将导致过热汽温也发生变化，使过热汽温控制更加频繁。
4 结束语
过热蒸汽温度是发电厂锅炉设备的重要参数，在发电厂生产过
程中，整个汽水通道中温度最高的是过热蒸汽温度，过热器正常工
作时的温度，一般要接近于材料允许的最高温度，如果过热蒸汽温
度过高，则过热器易损坏；也会使汽轮机内部引起过度的热膨胀严
重影响生产运行的安全；过热蒸汽温度偏低，则设备的效率将会降
低，同时使通过汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片的磨损。
因此，必须控制过热器出口蒸汽温度。锅炉蒸汽过热系统的控制任
务，就是为了维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围内，并保护过
热器管壁温度不超过允许的工作温度。