曹 毅（內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 托克托 010200）

淺談電站鍋爐蒸汽溫度調(diào)整

曹 毅
（內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 托克托 010200）

摘 要：鍋爐蒸汽溫度是火電廠運(yùn)行質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，蒸汽溫度直接影響電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性。本文主要敘述了影響汽溫的因素，并提出了調(diào)整方法。

關(guān)鍵詞：汽溫;安全;調(diào)整

隨著節(jié)能減排形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，為提高火電廠的熱效率，現(xiàn)代電站鍋爐設(shè)計(jì)的蒸汽初參數(shù)日益升高，與此同時(shí)帶來(lái)的安全問(wèn)題也更加突出。相對(duì)于蒸汽壓力，蒸汽溫度的影響因素更為復(fù)雜，調(diào)節(jié)難度大，對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、安全性的影響更加明顯。

鍋爐蒸汽溫度過(guò)高會(huì)使金屬管壁在高溫下發(fā)生蠕變降低金屬?gòu)?qiáng)度，甚至導(dǎo)致?lián)Q熱器爆管，嚴(yán)重影響安全。如果鍋爐蒸汽溫度偏低，則會(huì)降低機(jī)組的熱效率。另外，過(guò)熱汽溫的降低還會(huì)導(dǎo)致蒸汽做功能力減小，蒸汽流量增大，軸向推力增大，也對(duì)汽輪機(jī)安全運(yùn)行帶來(lái)不利的影響。采用中間再熱系統(tǒng)的鍋爐在運(yùn)行中，再熱汽溫偏低會(huì)使汽輪機(jī)低壓缸排汽濕度升高，甚至帶水，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。同時(shí)，為提高循環(huán)熱效率，還應(yīng)在金屬材料允許的條件下盡量提高再熱汽溫。

接下來(lái)，我們通過(guò)分析影響汽溫的因素，結(jié)合實(shí)際調(diào)整經(jīng)驗(yàn)，提出一些汽溫的調(diào)整方法。

1 影響汽溫的因素

1.1 鍋爐負(fù)荷

鍋爐負(fù)荷增加時(shí)，鍋爐的燃料量增加，煙氣量和煙氣流速均增大。此時(shí)，由于煤在爐膛中燃燒的火焰溫度基本不變，所以火焰與爐膛的輻射換熱量增加較小。這就是說(shuō)負(fù)荷增加整個(gè)鍋爐受熱面輻射換熱比例相對(duì)減小而尾部煙道的對(duì)流換熱比例增加。

1.2 過(guò)量空氣系數(shù)

過(guò)量空氣量系數(shù)改變也即改變送風(fēng)量，最終使進(jìn)入尾部煙道的煙氣量及其流速發(fā)生改變。這將改變整個(gè)對(duì)流換熱區(qū)域的換熱條件。

1.3 給水溫度

提高給水溫度，可以降低單位蒸發(fā)量所需的燃料量，這時(shí)流過(guò)尾部煙道的煙氣量也相應(yīng)減少，汽溫隨之下降；反之，汽溫將上升。因此，回?zé)嵫h(huán)的運(yùn)行方式直接影響給水溫度，也對(duì)汽溫有顯著影響。

1.4 燃燒器的運(yùn)行方式

當(dāng)幼苗長(zhǎng)到三葉時(shí)要及時(shí)用石磙鎮(zhèn)壓，蹲苗以促進(jìn)根系生長(zhǎng)，增加分蘗，使幼苗生長(zhǎng)健壯。鎮(zhèn)壓時(shí)，選擇晴天的下午，此時(shí)苗發(fā)軟，損傷輕。

燃燒器沿爐膛縱向布置，運(yùn)行的燃燒器的位置不同將對(duì)爐內(nèi)火焰中心位置及爐膛出口煙溫帶來(lái)很大的影響，這都會(huì)影響汽溫變化。

1.5 主蒸汽壓力

蒸汽壓力和溫度決定了蒸汽的焓值，即做功能力。在實(shí)際運(yùn)行中，溫度基本不變，提高主蒸汽壓力，焓值升高，同等負(fù)荷下汽輪機(jī)所需蒸汽流量下降，鍋爐蒸發(fā)量下降，所需燃料量下降，煙氣量也隨之減少。對(duì)于對(duì)流特性的過(guò)熱器和再熱器來(lái)說(shuō)，提高主蒸汽壓力，汽溫下降。

1.6 減溫水量及減溫水溫度

減溫水流量大、溫度低時(shí)，過(guò)熱器出口的汽溫將明顯下降，反之汽溫將升高。

1.7 火焰中心的位置

火焰中心的位置直接影響爐膛和尾部煙道的吸熱比例，對(duì)汽溫的影響較大。

1.8 二次風(fēng)的配風(fēng)

二次風(fēng)的配風(fēng)情況直接影響火焰中心的位置及爐內(nèi)燃燒的過(guò)程。對(duì)于四角切圓的鍋爐來(lái)說(shuō)，二次風(fēng)的調(diào)整對(duì)于消除汽溫左右兩側(cè)偏差尤為重要。

1.9 鍋爐受熱面的結(jié)焦及積灰情況

灰分及煤焦的熱阻較大，受熱面結(jié)焦及積灰都將影響煙氣與受熱面的換熱。

2 汽溫調(diào)節(jié)的方法

飽和蒸汽通過(guò)受熱面管壁間接吸收煙氣熱量形成過(guò)熱蒸汽，所以，汽溫調(diào)節(jié)應(yīng)從管壁內(nèi)側(cè)和外側(cè)兩方面入手：管壁內(nèi)側(cè)的調(diào)節(jié)和管壁外側(cè)的調(diào)節(jié)。管壁內(nèi)側(cè)的調(diào)節(jié)，也就是通過(guò)改變管內(nèi)蒸汽的熱焓來(lái)調(diào)節(jié)溫度。例如噴水式減溫器，噴入的溫度較低的水與管內(nèi)高溫過(guò)熱蒸汽混合后吸收熱量生成溫度較高的過(guò)熱蒸汽同時(shí)降低原過(guò)熱蒸汽的熱焓，從而使汽溫下降，通過(guò)控制噴水量可以達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的。管壁外側(cè)的調(diào)節(jié)，是通過(guò)改變管壁外側(cè)煙氣的流量、流速以及溫度來(lái)調(diào)節(jié)汽溫。

2.1 從管壁內(nèi)側(cè)調(diào)節(jié)汽溫

管壁內(nèi)側(cè)調(diào)節(jié)汽溫一般采用噴水減溫。噴水減溫操作簡(jiǎn)單，只需根據(jù)汽溫變化適當(dāng)增加或減少減溫水的投入量即可。

主蒸汽由于容積大、流程長(zhǎng)，調(diào)節(jié)難度較高，通常設(shè)置兩級(jí)噴水減溫器。第一級(jí)作為粗調(diào)節(jié)，布置在分隔屏過(guò)熱器之前，調(diào)節(jié)屏式過(guò)熱器出口汽溫，用來(lái)保護(hù)屏式過(guò)熱器，防止管壁超溫。該減溫器后面還有多級(jí)過(guò)熱器且離主蒸汽出口較遠(yuǎn)，只能對(duì)汽溫作粗略的調(diào)整。第二級(jí)減溫器作為細(xì)調(diào)節(jié)設(shè)在末級(jí)對(duì)流過(guò)熱器進(jìn)口，直接調(diào)整主蒸汽出口溫度，此處距主蒸汽出口距離近，且此后只有一級(jí)末級(jí)對(duì)流過(guò)熱器，所以第二級(jí)噴水減溫的靈敏度高，調(diào)節(jié)時(shí)滯也小，能有效的保證主蒸汽出口溫度符合要求。正常工況時(shí)，一、二級(jí)噴水量的比例為總噴水量的75%和25%，在高加全部切除時(shí)其比例為95%和5%。

噴水減溫雖然操作簡(jiǎn)單，減溫效果明顯，但對(duì)于機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)有不利的影響。一方面，減溫水是直接從給水泵到達(dá)過(guò)熱器或再熱器，最終蒸汽流量一定的情況下，經(jīng)過(guò)省煤器的水量減少，排煙溫度上升，排煙熱損失增大；另一方面噴水減溫的過(guò)程本身是一個(gè)熵增的過(guò)程，損失了做功能力。對(duì)于再熱器來(lái)說(shuō)，噴水減溫增加了再熱蒸汽流量，增大了中低壓缸的做功比例，減小了高壓缸的出力，這就等于部分的用低壓蒸汽循環(huán)代替高壓蒸汽循環(huán)做功，必然導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的降低。所以，再熱減溫水又稱(chēng)事故減溫水，主要任務(wù)是保護(hù)再熱器。正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)盡量避免再熱減溫水的投入。

噴水減溫最大的不足之處是只能使蒸汽減溫而不能升溫，所以當(dāng)鍋爐負(fù)荷較低或煤種原因?qū)е缕麥仄蜁r(shí)，此時(shí)應(yīng)考慮降低主汽壓力或采用滑壓運(yùn)行，可適當(dāng)提高主汽溫度，但這種方法效果有限。

2.2 從管壁外側(cè)調(diào)節(jié)汽溫

（1）調(diào)整火焰中心位置。火焰中心位置可以決定火焰在爐膛內(nèi)停留時(shí)間的長(zhǎng)短，也即決定了輻射換熱量與對(duì)流換熱量的比例。當(dāng)火焰中心抬高時(shí)，火焰離過(guò)熱器較近，爐內(nèi)輻射吸熱量減少，爐膛出口煙溫升高，則過(guò)熱汽溫將升高?；鹧嬷行奈恢媒档蜁r(shí)，則過(guò)熱汽溫降低。

調(diào)整火焰中心位置有以下幾種方法：

1）改變?nèi)紵鞯倪\(yùn)行方式。大容量鍋爐一般都在垂直方向配置多層燃燒器，且都有冗余配置，實(shí)際運(yùn)行中可根據(jù)實(shí)際需要使用不同的燃燒器組合。理論上當(dāng)汽溫高時(shí)應(yīng)盡量先投用下層燃燒器，反之，應(yīng)盡量先投用上層燃燒器。不同的鍋爐，特性不盡相同，可根據(jù)設(shè)備情況進(jìn)行調(diào)整。

2）調(diào)整燃燒器的擺角。大容量鍋爐的燃燒器噴嘴一般均可上下擺動(dòng)（有的是部分燃燒器可擺動(dòng)），可以通過(guò)改變噴嘴傾角來(lái)改變煤粉在爐膛內(nèi)燃燒的位置也就是火焰中心的位置，從而達(dá)到調(diào)整汽溫的目的。但擺動(dòng)幅度不可過(guò)大，一般不超過(guò)±30°。如果向下的傾角過(guò)大，火焰直吹水冷壁下部或冷灰斗，造成其工作環(huán)境惡化導(dǎo)致結(jié)渣。如果向上傾角過(guò)大，煤粉燃燒時(shí)間縮短，增加不完全燃燒損失并可能發(fā)生爐膛滅火。

3）調(diào)整二次風(fēng)配風(fēng)。為使煤粉能完全燃燒以及控制燃燒產(chǎn)物，爐膛自上而下配置多層二次風(fēng)門(mén)。在保證爐膛不缺氧的情況下，可以通過(guò)改變上下層二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度的方法來(lái)改變?nèi)紵麟A段二次風(fēng)送入的量以及爐膛內(nèi)的煙氣動(dòng)力場(chǎng)，從而達(dá)到改變火焰中心位置的目的。一般可以開(kāi)大上層二次風(fēng)，關(guān)小下層二次風(fēng)，以壓低火焰中心。一般可以關(guān)小上層二次風(fēng)，開(kāi)大下層二次風(fēng)，以抬高火焰中心。實(shí)際調(diào)整時(shí)應(yīng)根據(jù)燃燒器的運(yùn)行方式、燃燒器周界風(fēng)的投入量以及二次風(fēng)箱的壓力等其他因素靈活調(diào)整。

（2）改變煙氣量。改變流經(jīng)尾部煙道的煙氣量，則煙氣流速和溫度必然改變，煙氣對(duì)過(guò)熱器的放熱量也將發(fā)生變化。煙氣量增多時(shí)汽溫升高，煙氣量減少時(shí)，汽溫降低。

改變煙氣量一般是通過(guò)調(diào)節(jié)總風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)總風(fēng)量可以改變流經(jīng)尾部煙道的煙氣量，達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的。調(diào)節(jié)總風(fēng)量重要前提是必須滿足燃燒的需要，即充足的氧量和能滿足制粉出力的一次風(fēng)量。利用風(fēng)量調(diào)節(jié)汽溫還應(yīng)兼顧鍋爐的經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)檫^(guò)多的風(fēng)量不但增加了風(fēng)機(jī)的耗電量，降低了電廠的經(jīng)濟(jì)性，而且增加了排煙損失，降低鍋爐效率。

（3）吹灰及除焦。及時(shí)清理受熱面不僅可以提高受熱面換熱效率，改善蒸汽動(dòng)力循環(huán)，保護(hù)受熱面，還可以作為一種汽溫調(diào)節(jié)的輔助手段。爐膛吹灰后可以提高爐膛換熱能力，增加爐膛吸熱比例，有利于降低汽溫；尾部煙道吹灰可以提高尾部煙道換熱能力，增加尾部煙道吸熱比例，有利于提高汽溫。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳廣棟.鍋爐主蒸汽溫度的控制、調(diào)節(jié)[J].中國(guó)科技博覽,2012(01).

[2]于洋.發(fā)電廠影響鍋爐汽溫的主要因素及其調(diào)整策略[J].電子世界,2014(24).