超臨界機(jī)組給水和汽溫控制系統(tǒng).doc

超臨界機(jī)組給水和汽溫控制系統(tǒng)2.直流鍋爐的主要型式和調(diào)節(jié)特點(diǎn)2.1直流鍋爐的主要型式工程熱力學(xué)中將水的臨界狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)定義為：壓力22.115MPa，溫度374.15。當(dāng)水的狀態(tài)參數(shù)達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)，汽化潛熱為0，汽水密度差也為0。因此超臨界壓力下水變成蒸汽不再存在汽水兩相區(qū)。超臨界壓力火電技術(shù)由于參數(shù)本身的特點(diǎn)決定了超臨界壓力鍋爐只能采用直流鍋爐。 直流鍋爐出現(xiàn)的初期，水冷壁有三種相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)型式：即本生型、蘇爾壽型和拉姆辛型。隨著鍋爐向高參數(shù)、大容量化的發(fā)展，按照采用膜式水冷壁和實(shí)現(xiàn)變壓運(yùn)行的要求，現(xiàn)代直流鍋爐的水冷壁結(jié)構(gòu)型式演變?yōu)橐淮未怪鄙仙芷?、多次垂直上升和下降管屏、螺旋圍繞上升管屏和垂直內(nèi)螺紋管管屏4種型式。前兩種型式的受熱面大多用于帶基本負(fù)荷的機(jī)組，實(shí)踐證明不適合滑壓運(yùn)行，和我國(guó)廠網(wǎng)分開(kāi)竟價(jià)上網(wǎng)的基本政策不相符，故基本不予考慮。后兩種型式的受熱面各有優(yōu)缺點(diǎn)。1) 螺旋管圈水冷壁是德國(guó)、瑞士等國(guó)為適應(yīng)變負(fù)荷運(yùn)行的需要而發(fā)展的。水冷壁管沿鍋爐內(nèi)壁四周傾斜上升。其優(yōu)點(diǎn)是：(1) 工作在爐膛下輻射區(qū)的水冷壁同步經(jīng)過(guò)爐膛受熱最強(qiáng)的區(qū)域和受熱最弱的區(qū)域；(2) 水冷壁的工質(zhì)在下輻射區(qū)一次性沿著螺旋管圈上升，沒(méi)有中間聯(lián)箱，工質(zhì)在比容變化最大的階段避免了再分配；(3) 不受爐膛周界的限制，可靈活選擇并聯(lián)工作的水冷壁管子根數(shù)和管徑，保證較大的質(zhì)量流速。螺旋管圈的這些優(yōu)點(diǎn)，使得水冷壁能夠工作在熱偏差最小和流量偏差最小的良好狀態(tài)。因此，其水動(dòng)力穩(wěn)定性較高，不會(huì)產(chǎn)生停滯和倒流，可以不裝節(jié)流圈，最適合變壓運(yùn)行。由于螺旋管圈水冷壁需要專門的懸吊鋼架，所以，一般僅布置在爐膛折焰角下部的下輻射區(qū)，而在爐膛上輻射區(qū)使用垂直管屏。由于爐膛上部的熱負(fù)荷降低，只要維持足夠的質(zhì)量流速，管內(nèi)發(fā)生傳熱惡化的可能性不大，管壁溫差也隨著減小，因而采用垂直管屏也不會(huì)造成膜式壁的破壞。當(dāng)然，上輻射區(qū)水冷壁入口的流量分配不均勻或上輻射區(qū)熱偏差增大時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)管壁超溫破壞的現(xiàn)象。螺旋管圈水冷壁的主要缺點(diǎn)：(1) 水冷壁及其懸吊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造、安裝及維修工作量大，流動(dòng)阻力大；(2) 管帶寬度隨鍋爐容量提高而增大，管帶盤旋圈數(shù)減少，熱偏差增大。2) 超臨界壓力鍋爐水冷壁采用垂直內(nèi)螺紋管管屏型式是日本三菱公司和美國(guó)CE公司合作研發(fā)的一種爐型。內(nèi)螺紋管具有良好的傳熱和流動(dòng)特性，內(nèi)螺紋表面的槽道可破壞蒸汽膜的形成，故直到較高含汽率也難以形成膜式沸騰，而維持核態(tài)沸騰，從而抑制金屬溫度的上升。內(nèi)螺紋管的金屬溫度在鍋爐低負(fù)荷時(shí)可抑制得很低，設(shè)計(jì)采用1500-2000kg/(s)的質(zhì)量流速是安全沒(méi)有問(wèn)題的。在滑壓運(yùn)行時(shí)沒(méi)有汽水混合物分配不均的問(wèn)題，適用于滑壓運(yùn)行，能實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷變化率和快速啟停運(yùn)行。各管壁之間溫差較小，可采用膜式水冷壁，具有安全可靠的優(yōu)點(diǎn)且質(zhì)量流速降低，阻力損失減少，可節(jié)省輸送動(dòng)力。對(duì)于燃煤機(jī)組，灰渣容易脫落，使?fàn)t膛水冷壁積灰結(jié)渣減少。該爐型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，爐膛易于支吊，安裝工作和焊接工作量少，可靠性高，便于檢修。2.2直流鍋爐的調(diào)節(jié)特點(diǎn)2.2.1沒(méi)有水位調(diào)節(jié)問(wèn)題，但要控制蒸發(fā)段直流鍋爐的主要特點(diǎn)是汽水流程中不設(shè)置汽包，給水泵強(qiáng)制一定流量的給水進(jìn)入爐內(nèi)，一次性地通過(guò)省煤器、水冷壁、過(guò)熱器。他的循環(huán)倍率始終為1，與負(fù)荷無(wú)關(guān)。在直流鍋爐中，給水加熱成蒸汽一次完成，汽水通道可看作由加熱段、蒸發(fā)段、過(guò)熱段三部分組成。其中蒸發(fā)段是汽、水混合物，隨著管道的往后推移，工質(zhì)由飽和水逐漸被加熱成飽和蒸汽。三段受熱面沒(méi)有固定的分界線，隨著給水流量、燃燒率的變化前、后移動(dòng)，使三段受熱面的吸熱量分配比例及與之有關(guān)的三段受熱面面積的比例卻發(fā)生了變化。但蒸發(fā)段的前移會(huì)使過(guò)熱汽溫偏高，蒸發(fā)段后移則引起汽問(wèn)偏低，甚至品質(zhì)下降，這對(duì)機(jī)組運(yùn)行極為不利，所以要控制蒸發(fā)段的位置。一般來(lái)說(shuō)，要控制蒸發(fā)段出口的微過(guò)熱汽溫1，若1偏離規(guī)定值，則說(shuō)明由于燃燒率與給水比例不當(dāng)致使蒸發(fā)段發(fā)生移動(dòng)，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)燃燒率和給水流量。圖2-1 直流鍋爐各受熱段示意圖直流鍋爐的工質(zhì)是一次地通過(guò)各受熱面的，而三段受熱面面積又不是固定不變的。所以當(dāng)燃水比失調(diào)后，三段受熱面吸熱量比例發(fā)生變化，對(duì)出口汽溫影響很大，對(duì)蒸汽壓力和流量的影響方式也較為復(fù)雜。當(dāng)給水流量變化破壞了原來(lái)的平衡狀態(tài)時(shí)，例如給水流量減少了，則蒸發(fā)段向鍋爐汽水流程入口方向流動(dòng)，汽水流程中各點(diǎn)工質(zhì)的焓值都有所提高。工質(zhì)焓值上升是由兩個(gè)原因引起的：一是因?yàn)槭軣崦嫖鼰崃坎蛔?，而工質(zhì)流量減少，引起流經(jīng)本區(qū)的工質(zhì)焓值上升；另一個(gè)原因是工質(zhì)焓值隨工質(zhì)流過(guò)的受熱面面積而增加。所以離鍋爐出口越近，工質(zhì)的焓增越大，汽溫變化也越大。2.2.2直流鍋爐動(dòng)態(tài)特性分析汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽閥的擾動(dòng)，對(duì)直流鍋爐是一種典型的負(fù)荷擾動(dòng)。當(dāng)調(diào)節(jié)汽閥階躍開(kāi)大時(shí)，蒸汽流量D和機(jī)組輸出功率NE立即增加，隨即逐漸減少，并恢復(fù)初始值，汽輪機(jī)閥前壓力PT一開(kāi)始立即下降，然后逐漸下降至新的平衡壓力。由于直流鍋爐的蓄熱系數(shù)比汽包鍋爐小，所以直流鍋爐的汽壓變化比汽包鍋爐大得多。當(dāng)負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，過(guò)熱汽溫T2近似不變，這是由于給水流量和燃燒率保持不變，過(guò)熱汽溫就基本保持不變。燃燒率擾動(dòng)是燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量同時(shí)協(xié)調(diào)變化的一種擾動(dòng)。當(dāng)燃燒率B階躍增加時(shí)，經(jīng)過(guò)一段較短的遲延時(shí)間，蒸汽流量D會(huì)暫時(shí)向增加方向變化；過(guò)熱汽溫T2則經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)的遲延時(shí)間后單調(diào)上升，最后穩(wěn)定在較高的溫度上；汽壓PT和功率NE的變化也因汽溫的上升而最后穩(wěn)定在較高的數(shù)值。當(dāng)燃燒率不變而給水流量增加時(shí)，一開(kāi)始由于加熱段和蒸發(fā)段的伸長(zhǎng)而推出一部分蒸汽，因此蒸汽流量D、汽壓PT、功率NE幾乎沒(méi)有遲延的開(kāi)始增加，但由于汽溫T2的下降，最后雖然蒸汽流量D增加，而輸出功率NE卻有所減少；汽壓PT也降至略高于擾動(dòng)前的汽壓，過(guò)熱汽溫T2則經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)的遲延時(shí)間后，最后穩(wěn)定在較低的溫度。給水和燃料復(fù)合擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性是兩者單獨(dú)擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性之和，由圖2-3可知，當(dāng)給水和燃料按比例變化時(shí)，蒸發(fā)量D立即變化，然后穩(wěn)定在新的數(shù)值上，過(guò)熱汽溫則保持在原來(lái)的數(shù)值上（額定汽溫）。這就是說(shuō)明嚴(yán)格控制煤水比是直流爐參數(shù)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。a b c圖2-2 直流鍋爐動(dòng)態(tài)特性示意圖a汽機(jī)調(diào)節(jié)汽閥擾動(dòng) b燃料率擾動(dòng) c給水流量擾動(dòng)圖23 燃料與給水比例增加時(shí)的動(dòng)態(tài)特性3.超臨界機(jī)組的給水控制系統(tǒng)直流鍋爐是多變量控制系統(tǒng)，直流鍋爐的控制任務(wù)與汽包鍋爐有很大差別，對(duì)于直流鍋爐不能象汽包爐那樣，將燃料、給水、汽溫簡(jiǎn)單地分為3個(gè)控制系統(tǒng)，而是將給水量與燃料量的控制與一次汽溫控制緊密地聯(lián)系在一起，這是直流鍋爐控制最突出的特點(diǎn)。3.1汽水分離器水位控制圖3-1 汽水分離器水位控制原理圖及三個(gè)閥的開(kāi)度曲線超臨界機(jī)組一般采用內(nèi)置式汽水分離器，以石洞口二廠超臨界壓力直流鍋爐為例。該鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火前，進(jìn)入分離器的流量保持最低運(yùn)行負(fù)荷37%MCR下的644t/h，參數(shù)為除氧器的參數(shù)。點(diǎn)火后隨燃料量投入的增加，進(jìn)入分離器的公質(zhì)壓力、溫度和干度不斷提高，汽水混合物在分離器內(nèi)實(shí)現(xiàn)分離。蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器系統(tǒng)，飽和水通過(guò)汽水分離器排入除氧器或疏水?dāng)U容器實(shí)現(xiàn)工質(zhì)回收。分離器的正常水位由AA閥、AN閥和ANB閥來(lái)控制，此時(shí)分離器的運(yùn)行為濕態(tài)運(yùn)行。這時(shí)給水控制方式為分離器水位及最小給水流量控制。當(dāng)水冷壁出口（進(jìn)入分離器）工質(zhì)的干度提高到干飽和蒸汽后，汽水分離器已無(wú)疏水，變成蒸汽聯(lián)箱用，鍋爐就切換到37%MCR下的干態(tài)運(yùn)行（純直流運(yùn)行）。此后進(jìn)入分離器的流量隨著負(fù)荷上升而不斷增加，蒸汽溫度不斷提高，直至MCR負(fù)荷。當(dāng)分離器切換到干態(tài)運(yùn)行后給水控制的任務(wù)由分離器水位控制轉(zhuǎn)變?yōu)榕c燃料量控制配合控制中間點(diǎn)溫度及給水流量控制。分離器疏水系統(tǒng)有AA、AN與ANB三個(gè)控制閥。AA閥的最大通流面積為150cm2 ，AN閥為51.1 cm2，ANB閥為31.65 cm2。AA閥可保證工質(zhì)膨脹峰值流量的排放。AN閥可輔助AA閥排放疏水。AA閥關(guān)閉，AN與ANB閥共同控制分離器水位。通過(guò)ANB閥疏水排入除氧器，可回收工質(zhì)和熱量。水位1.2m時(shí)ANB閥開(kāi)，4m時(shí)開(kāi)足。水位3.4m時(shí)AN閥開(kāi)，7.2m時(shí)開(kāi)足。水位6.7m時(shí)AA閥開(kāi)，11.2m時(shí)開(kāi)足。三閥開(kāi)度有一定的重疊度，這有利于水位穩(wěn)定。ANB閥回收工質(zhì)和熱量，故首先開(kāi)此閥，ANB閥開(kāi)足后水位還無(wú)法控制時(shí)開(kāi)AN閥，隨后再開(kāi)AA閥。AA與AN閥疏水排入擴(kuò)容器，造成熱損失。AN閥動(dòng)作還受到除氧器壓力的限制，除氧器壓力大于1.45MPa時(shí)閥聯(lián)鎖保護(hù)自動(dòng)關(guān)閉，只有當(dāng)除氧器壓力降低到1.1MPa以下時(shí)才允許重新開(kāi)啟。在啟動(dòng)過(guò)程中分離器壓力和溫度是變化的，這對(duì)測(cè)量水位帶來(lái)誤差，使三個(gè)閥門不能正確地動(dòng)作。因此，水位信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)F(X)的壓力溫度修正，然后分別去控制三個(gè)液壓控制閥。圖3-1所示為水位控制原理圖及三個(gè)閥的開(kāi)度曲線。3.2給水流量的控制直流鍋爐的給水是在給水泵壓頭作用下，順序地通過(guò)加熱區(qū)、蒸發(fā)區(qū)和過(guò)熱區(qū)，一次性地將給水全部變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽，其循環(huán)倍率等于1。在直流鍋爐中，給水變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽是一次完成的。這樣，鍋爐的蒸發(fā)量不僅取決于燃燒率，同樣也決定于給水流量。因此，為了滿足負(fù)荷變化的需要，給水控制和燃燒率控制是密切相關(guān)而不能獨(dú)立的。而且當(dāng)給水流量和燃燒率的比例變化時(shí)，鍋爐的各個(gè)受熱面的分界就發(fā)生移動(dòng)。超臨界機(jī)組中的給水流量控制回路是控制鍋爐出口主蒸汽溫度的一個(gè)最基本的手段。由于超臨界機(jī)組采用直流鍋爐，而在直流鍋爐中，給水流量的波動(dòng)將對(duì)機(jī)組負(fù)荷、主蒸汽壓力和主蒸汽溫度等機(jī)組運(yùn)行重要過(guò)程參數(shù)均產(chǎn)生較大影響。由于機(jī)組負(fù)荷和主蒸汽壓力已設(shè)計(jì)有其它控制手段，而一旦給水控制回路如果工作欠佳的話，將導(dǎo)致煤水比動(dòng)態(tài)失調(diào)。而這時(shí)鍋爐出口主蒸汽溫度僅靠噴水減溫控制是無(wú)法滿足機(jī)組運(yùn)行對(duì)主蒸汽溫度的要求。因此，給水流量調(diào)節(jié)回路起到了控制鍋爐總能力平衡（保持適當(dāng)?shù)拿核龋┎⒕S持汽水分離器出口蒸汽溫度在一定范圍內(nèi)變化的作用。沁北電廠鍋爐給水控制系統(tǒng)中，采用兩臺(tái)分別帶50%負(fù)荷的汽動(dòng)給水泵作為正常負(fù)荷下的供水，一臺(tái)帶30%負(fù)荷的典當(dāng)給水泵作為其動(dòng)機(jī)帶低負(fù)荷或當(dāng)兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵中有一臺(tái)故障是作為備用泵使用。給水流量指令形成回路如圖3-2所示。省煤器入口的給水流量指令由前饋信號(hào)和主調(diào)節(jié)器PID輸出的校正信號(hào)兩部分疊加而成。前饋信號(hào)主要實(shí)現(xiàn)鍋爐的煤水配比，前饋信號(hào)為鍋爐主指令信號(hào)經(jīng)動(dòng)態(tài)延時(shí)塊F(t)后給出省煤器入口給水流量指令的基本值。該值先經(jīng)過(guò)一個(gè)濾波環(huán)節(jié)，目的是為了補(bǔ)償燃料量和給水流量對(duì)水冷壁出口連箱給誰(shuí)溫度的動(dòng)態(tài)特性差異（給水流量對(duì)水冷壁出口連箱給水溫度的影響比燃料量要快得多）。為了防止總?cè)剂狭啃盘?hào)快速波動(dòng)對(duì)給水系統(tǒng)的影響（如一臺(tái)磨煤機(jī)跳閘后快速啟動(dòng)另一臺(tái)磨煤機(jī)），該值應(yīng)經(jīng)過(guò)一個(gè)速率限制（由模擬量延時(shí)塊DELAY來(lái)實(shí)現(xiàn)），最后加上水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度的微分信號(hào)形成給水流量指令的前饋信號(hào)。給水流量設(shè)計(jì)值的另一部分是主調(diào)節(jié)器PID輸出，它根據(jù)水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度和水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度設(shè)定值之間的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算后得到。圖3-2 給水流量指令形成回路通常水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度的設(shè)定值由以下三部分組成：(1) 根據(jù)汽水分離器儲(chǔ)水罐壓力信號(hào)經(jīng)函數(shù)發(fā)生器后給出水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度設(shè)定值的近似值。為了消除汽水分離器儲(chǔ)水罐壓力信號(hào)的高頻波動(dòng)，設(shè)定了一個(gè)濾波環(huán)節(jié)。(2) 在上述近似值基礎(chǔ)上再加上過(guò)熱器噴水比率的修正信號(hào)，這個(gè)修正信號(hào)由過(guò)熱器噴水比率和其設(shè)定值的偏差形成。過(guò)熱器噴水比率的設(shè)定值由機(jī)組負(fù)荷給定負(fù)荷信號(hào)經(jīng)函數(shù)發(fā)生器后給出，過(guò)熱器噴水比率測(cè)量值由過(guò)熱器噴水的總量除以鍋爐總給水量求得。過(guò)熱器噴水總量為一級(jí)和二級(jí)過(guò)熱器噴水量之和。鍋爐總給水量為省煤器入口流量加上過(guò)熱器噴水總量減去分離器疏水量，各流量信號(hào)均經(jīng)過(guò)溫度校正以求得測(cè)量值的準(zhǔn)確。為了消除機(jī)組給定負(fù)荷信號(hào)和過(guò)熱器噴水比率信號(hào)的高頻擾動(dòng)，該修正信號(hào)還需要經(jīng)過(guò)一個(gè)濾波環(huán)節(jié)。同時(shí)為了防止該修正信號(hào)動(dòng)態(tài)波動(dòng)較大而引起分離器的干、濕態(tài)切換，過(guò)熱器噴水比率信號(hào)還需經(jīng)過(guò)速度限制和最大幅度值限制。例如在石洞口二廠，最大幅度設(shè)置在正負(fù)4度之間。加上這個(gè)修正信號(hào)的目的是為了保證機(jī)組運(yùn)行的警覺(jué)性并使過(guò)熱器噴水保持在最合理流量。(3) 運(yùn)行人員可根據(jù)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況，在畫(huà)面上手動(dòng)對(duì)水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度進(jìn)行偏置。水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度設(shè)定值的后兩部分只有當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于55%時(shí)才起作用。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷小于55%時(shí)，水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度設(shè)定值僅僅是汽水分離器儲(chǔ)水罐壓力的函數(shù)。實(shí)際上，給水流量控制回路僅當(dāng)鍋爐運(yùn)行在純直流（干態(tài)分離器）工況下才能對(duì)鍋爐出口的主蒸汽溫度起到粗調(diào)的作用。為了保證鍋爐本身的安全運(yùn)行，要求在任何工況下省煤器入口給水流量不低于35%MCR的值。當(dāng)鍋爐在低負(fù)荷下運(yùn)行（濕式分離器）時(shí)，多余的給水流量經(jīng)分離器疏水閥進(jìn)行再循環(huán)控制。給水流量串級(jí)控制的主調(diào)節(jié)器控制水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度在其設(shè)定值上，副調(diào)節(jié)器則根據(jù)鍋爐總給水量的測(cè)量值和測(cè)量設(shè)定值的偏差輸出給水泵控制指令，分別調(diào)節(jié)三臺(tái)給水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)滿足機(jī)組負(fù)荷變化的需求。不同的鍋爐采用不同的控制策略，CE鍋爐采用控制給水流量來(lái)響應(yīng)鍋爐負(fù)荷的變化，見(jiàn)圖3-3。該給水控制系統(tǒng)的主控部分為給水流量與鍋爐負(fù)荷指令之間偏差的PID調(diào)節(jié)加上前饋控制，該前饋信號(hào)由三部分相加組成：鍋爐負(fù)荷指令的比例、微分（PD），給水泵再循環(huán)閥門位置信號(hào)的函數(shù)，給水旁路閥門位置信號(hào)的函數(shù)，由兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵的轉(zhuǎn)速控制來(lái)實(shí)現(xiàn)流量的控制。在啟、停和低負(fù)荷時(shí)用給水旁路閥來(lái)控制給水流量，為給水流量和鍋爐負(fù)荷指令之間偏差的PID調(diào)節(jié)加上鍋爐負(fù)荷指令的前饋信號(hào)（PD）；當(dāng)給水流量增加到某一定值后，主給水閥開(kāi)啟，給水旁路閥關(guān)閉，系統(tǒng)切換到汽泵轉(zhuǎn)速控制的正常運(yùn)行方式。汽壓調(diào)節(jié)的任務(wù)是調(diào)節(jié)鍋爐出力使之與負(fù)荷相適應(yīng)。對(duì)于汽包鍋爐，鍋爐出力的變更是依靠對(duì)燃料的燃燒調(diào)節(jié)（改變?nèi)剂狭浚﹣?lái)達(dá)到的，由于汽包有一定的儲(chǔ)水容積，而與給水量無(wú)直接關(guān)系，而給水量按水位進(jìn)行調(diào)節(jié)。但對(duì)于直流鍋爐，其產(chǎn)汽量直接由給水量來(lái)定，G=D，因而燃料量變化，不能直接引起鍋爐出力的變化，只有變動(dòng)給水量才會(huì)引起鍋爐蒸發(fā)量的變化。顯然，當(dāng)調(diào)節(jié)給水量以保持壓力穩(wěn)定時(shí)，必然引起過(guò)熱汽溫的變化，必須校正過(guò)熱汽溫，也即給水調(diào)壓，燃料配合給水調(diào)溫，抓住中間點(diǎn)，噴水微調(diào)，這是直流鍋爐運(yùn)行調(diào)節(jié)的基本原則。3.3給水泵最小流量控制系統(tǒng)當(dāng)汽動(dòng)給水泵A、汽動(dòng)給水泵B或電動(dòng)給水泵C運(yùn)行時(shí)，為了保證給水泵的安全，在任何工況下都不允許通過(guò)給水泵的流量低于最小允許流量。因此，當(dāng)鍋爐負(fù)荷很低時(shí)，為了保證給水泵出口有足夠的流量（應(yīng)大于泵的最小流量），給水泵應(yīng)該保證在最低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。這時(shí)，給水泵出口多余的水則經(jīng)過(guò)與給水泵并聯(lián)的再循環(huán)控制閥又流回到給水泵入口。如圖3-4為給水泵最小流量控制回路。給水泵最小流量控制回路為一單回路控制系統(tǒng)。汽動(dòng)給水泵A、汽動(dòng)給水泵B和電動(dòng)給水泵C的再循環(huán)流量控制系統(tǒng)互相獨(dú)立，結(jié)構(gòu)完全相同，下面以汽動(dòng)給水泵A再循環(huán)流量控制系統(tǒng)為例加以說(shuō)明。汽動(dòng)給水泵A最小允許流量可由運(yùn)行人員在操作畫(huà)面上手動(dòng)設(shè)定。為了防止設(shè)定值的階躍突變對(duì)控制系統(tǒng)的沖擊和運(yùn)行人員誤將設(shè)定值操作到合理范圍之外，該設(shè)定值應(yīng)經(jīng)過(guò)速率限制和上、下限限制。系統(tǒng)自動(dòng)時(shí)，汽動(dòng)給水泵A最小允許流量設(shè)定值和汽泵A入口流量測(cè)定值的偏差經(jīng)PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行比例積分運(yùn)算，其輸出作為汽泵A再循環(huán)閥門的開(kāi)度控制指令。汽泵A入口流量測(cè)量值還需經(jīng)過(guò)汽泵A入口給水溫度的修正。給水泵最小流量控制系統(tǒng)僅工作在給水泵汽動(dòng)和低負(fù)荷階段；鍋爐給水流量只要大于最小流量定值，給水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥門就關(guān)閉。最小流量給水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥門常設(shè)計(jì)為反方向動(dòng)作，即控制系統(tǒng)輸出為0時(shí)，閥門全開(kāi)；輸出為100%時(shí)，閥門全關(guān)。這樣在失電或失去氣源時(shí)，閥門全開(kāi)，可保證設(shè)備的安全。圖3-3 CE直流鍋爐給水控制系統(tǒng)原理圖圖3-4 給水泵最小流量控制回路4.超臨界機(jī)組主汽溫控制4.1汽溫控制的重要性在大型火電機(jī)組控制中，主汽溫是一個(gè)很重要的被控參數(shù)，對(duì)鍋爐都有明確規(guī)定的額定汽溫值，并要求在運(yùn)行中不能有過(guò)大的偏差，一般誤差范圍在+5-10。這是因?yàn)椋?1) 汽溫過(guò)高，會(huì)使鍋爐受熱面及蒸汽管道金屬材料的蠕變速度加快，影響使用壽命。例如12Cr1MoV鋼在585時(shí)考慮約10萬(wàn)h的持久強(qiáng)度，在593時(shí)到3萬(wàn)h就喪失其應(yīng)有的強(qiáng)度。若受熱面嚴(yán)重超溫，將會(huì)因材料強(qiáng)度的急劇下降而導(dǎo)致管子發(fā)生爆破。同時(shí)，當(dāng)汽溫過(guò)高超過(guò)允許值時(shí)，還會(huì)使汽輪機(jī)的汽缸、主汽門、調(diào)節(jié)汽門、前幾級(jí)噴嘴和葉片等部件的機(jī)械強(qiáng)度降低，部件溫差熱應(yīng)力、熱變形增大，將導(dǎo)致設(shè)備的損壞或使用壽命的縮短。(2) 汽溫過(guò)低將會(huì)使機(jī)組熱效率降低，使汽耗率增大。汽溫過(guò)低還會(huì)使汽輪機(jī)末幾級(jí)葉片的蒸汽濕度增大，這不僅使汽輪機(jī)內(nèi)效率降低，而且造成汽輪機(jī)末幾級(jí)的浸蝕加劇。由于汽溫偏低，使機(jī)組的理想焓降減少和內(nèi)效率的降低，機(jī)組的功率會(huì)隨著汽溫的下降而自行降低。如要維持機(jī)組功率不變，隨著汽溫的降低，蒸汽流量會(huì)自行增大，調(diào)節(jié)級(jí)理想焓降會(huì)減少，末級(jí)的理想焓降會(huì)增大。這樣，末級(jí)葉片的彎應(yīng)力由于流量和理想焓降的增大而明顯的增大。如汽溫下降幅度越大，調(diào)門開(kāi)度增加越多，蒸汽流量增大，從而使末級(jí)葉片彎應(yīng)力可能超過(guò)允許值。因此，汽溫下降超過(guò)規(guī)定值時(shí)，不允許機(jī)組繼續(xù)帶額定負(fù)荷，而需要限制機(jī)組的出力。汽溫的大幅度的快速下降會(huì)使汽機(jī)金屬部件產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力、熱變形，甚至?xí)l(fā)生動(dòng)靜部件的摩擦，更為嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)水擊事故的發(fā)生，造成通六部分、推力軸承嚴(yán)重?fù)p壞（汽溫降低過(guò)大會(huì)使汽機(jī)的軸向推力增大），對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行十分不利的。(3) 過(guò)熱汽溫和再熱汽溫變化過(guò)大，除使管材及有關(guān)部件產(chǎn)生蠕變和疲勞損壞外，還將引起汽機(jī)差脹的變化，甚至產(chǎn)生機(jī)組的振動(dòng)，危及機(jī)組的安全運(yùn)行。4.2影響過(guò)熱汽溫的主要因素1.燃料、給水比（煤水比）直流鍋爐過(guò)熱蒸汽出口焓hss的表達(dá)式為： （41）式中 hss、hfw過(guò)熱蒸汽出口焓、給水焓，kj/kg B、G燃料量、給水量，kg/h 鍋爐效率?？梢钥闯觯艄街衕fw、Qar,net和保持不變，則hss（即過(guò)熱汽溫）的值就取決于B/G的比值；若B/G的值不變，過(guò)熱汽溫就保持不變。所以，只要保持適當(dāng)?shù)娜妓?，在任何?fù)荷和工況下，直流鍋爐都能維持一定的主汽溫。2.給水溫度正常情況下，給水溫度一般不會(huì)有大的變動(dòng)；但當(dāng)高壓加熱器因故障退出運(yùn)行時(shí)，給水溫度就會(huì)降低。對(duì)于直流鍋爐，若燃料量不變，由于給水溫度降低，加熱段加長(zhǎng)且過(guò)熱段縮短，主汽溫會(huì)隨之降低，負(fù)荷也會(huì)降低。因此，當(dāng)給水溫度降低時(shí)，必須改變?cè)瓉?lái)設(shè)定的燃水比，即適當(dāng)提高煤水比，以使過(guò)熱汽溫維持在額定值。3.過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù)的變化直接影響鍋爐的排煙損失，同時(shí)影響到對(duì)流受熱面與輻射受熱面的吸熱比例。當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)增大時(shí)，除排煙損失增加、鍋爐效率降低外，爐膛水冷壁吸熱減少，造成過(guò)熱器進(jìn)口溫度降低、屏式過(guò)熱器出口溫度降低；雖然對(duì)流過(guò)熱器吸熱量有所增加，但在煤水比不變的情況下，末級(jí)過(guò)熱器出口汽溫有所下降。過(guò)量空氣系數(shù)減少時(shí)，結(jié)果與增加時(shí)相反。若要保持主汽溫不變，則需要重新調(diào)整燃水比。4.火焰中心高度火焰中心高度變化的影響與過(guò)量空氣系數(shù)變化的影響相似。在煤水比不變的情況下，火焰中心上移類似過(guò)量空氣系數(shù)增加，過(guò)熱汽溫略有下降；反之，過(guò)熱汽溫略有上升。若要保持主汽溫不變，則需要重新調(diào)整燃水比。5.受熱面結(jié)渣燃水比不變的調(diào)節(jié)下，爐膛水冷壁結(jié)渣時(shí)，主汽溫有所降低；過(guò)熱器結(jié)渣或積灰時(shí)，主汽溫下降明顯。前者發(fā)生時(shí)，調(diào)整煤水比就可；后者發(fā)生時(shí)，不可隨便調(diào)整煤水比，必須在保證水冷壁溫度不超限的前提下調(diào)整煤水比。4.3超臨界機(jī)組過(guò)熱汽溫的調(diào)節(jié)4.3.1過(guò)熱汽溫的粗調(diào)（即煤水比的調(diào)節(jié)）對(duì)于直流鍋爐，控制主蒸汽溫度的關(guān)鍵在于控制鍋爐的煤水比，而煤水比合適與否則需要通過(guò)中間點(diǎn)溫度來(lái)鑒定。在直流鍋爐運(yùn)行中，為了維持鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度的穩(wěn)定，通常在過(guò)熱區(qū)段中取一溫度測(cè)點(diǎn)，將它固定在相應(yīng)的數(shù)值上，這就是通常所謂的中間點(diǎn)溫度。實(shí)際上把中間點(diǎn)至過(guò)熱汽出口之間的過(guò)熱區(qū)段固定，相當(dāng)于汽包爐固定過(guò)熱器區(qū)段情況類似。在過(guò)熱汽溫調(diào)節(jié)中，中間點(diǎn)溫度實(shí)際是與鍋爐負(fù)荷有關(guān)，中間點(diǎn)溫度與鍋爐負(fù)荷存在一定的函數(shù)關(guān)系，那么鍋爐的煤水比B/G按中間點(diǎn)溫度來(lái)調(diào)整，中間點(diǎn)至過(guò)熱器出口區(qū)段的過(guò)熱汽溫變化主要依靠噴水減溫調(diào)節(jié)。對(duì)于直流鍋爐，其噴水減溫只是一個(gè)暫時(shí)措施，要保持穩(wěn)定汽溫的關(guān)鍵是要保持固定的煤水比。其原因是：從圖4-1可以看出直流爐G=D，如果過(guò)熱區(qū)段有噴水量d，那么直流爐進(jìn)口水量為(G-d)。如果燃料量B增加、熱負(fù)荷增加，而給水量G未變，這樣過(guò)熱汽溫就要升高，噴水量d必然增加，使進(jìn)口水量(G-d)的數(shù)值就要減少，這樣變化又會(huì)使過(guò)熱汽溫上升。因此噴水量變化只是維持過(guò)熱汽溫的暫時(shí)穩(wěn)定（或暫時(shí)維持過(guò)熱汽溫為額定值），但最終使其過(guò)熱汽溫穩(wěn)定，主要還是通過(guò)煤水比的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而中間點(diǎn)的狀態(tài)一般要求在各種工況下為微過(guò)熱蒸汽。圖4-1 超臨界壓力鍋爐工作示意圖石洞口二廠超臨界壓力直流鍋爐中間點(diǎn)溫度選擇為內(nèi)置式分離器的出口溫度，以該點(diǎn)作為中間點(diǎn)有以下幾方面的好處：(1) 能快速反應(yīng)出燃料量的變化。當(dāng)燃料量增加時(shí)，水冷壁最先吸收燃燒釋放出的輻射熱，分離器出口溫度的變化比依靠吸收對(duì)流熱量的過(guò)熱器快得多。(2) 中間點(diǎn)選在兩極減溫器之前，基本上不受減溫水流量變化的影響，即使發(fā)生減溫水量大幅度變化，按鍋爐給水量=給水泵入口流量-減溫水量，中間點(diǎn)溫度送出的調(diào)節(jié)信號(hào)仍保證正確的調(diào)節(jié)方向。(3) 當(dāng)鍋爐負(fù)荷大于37%MCR時(shí),分離器呈干態(tài)，分離器出口處于過(guò)熱狀態(tài)，這樣在分離器干態(tài)運(yùn)行的整個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)，中間點(diǎn)具有一定的過(guò)熱度，而且該點(diǎn)靠近開(kāi)始過(guò)熱的點(diǎn)。從直流鍋爐汽溫控制的動(dòng)態(tài)特性可知：過(guò)熱汽溫控制點(diǎn)離開(kāi)工質(zhì)開(kāi)始過(guò)熱點(diǎn)越近，汽溫控制時(shí)滯越小，即汽溫控制的反應(yīng)明顯。根據(jù)中間點(diǎn)溫度可以控制燃料給水之間的比例。在運(yùn)行中，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，如煤水比維持或控制得不準(zhǔn)確，中間點(diǎn)溫度就會(huì)偏離設(shè)定值。中間點(diǎn)溫度的偏差信號(hào)指示運(yùn)行人員或計(jì)算機(jī)及時(shí)調(diào)節(jié)煤水比，消除中間點(diǎn)溫度的偏差。如能控制好中間點(diǎn)溫度（相當(dāng)于固定過(guò)熱器區(qū)段），就能較方便地控制其后各點(diǎn)的汽溫值。但需要強(qiáng)調(diào)的是，中間點(diǎn)溫度的設(shè)定值與鍋爐特性和負(fù)荷有關(guān)，如變壓運(yùn)行，飽和溫度隨壓力下降而降低，中間點(diǎn)溫度也隨之下降（保證有一定的過(guò)熱度），而不是一個(gè)固定值。石洞口二廠超臨界壓力直流鍋爐是以鍋爐給煤量與總?cè)剂狭繛榛A(chǔ)的函數(shù)作為基本的需求信號(hào)，再加上燃燒器擺角修正、分離器出口溫度修正、分離器出口溫度微分信號(hào)就產(chǎn)生了給水需求信號(hào)。在機(jī)組啟動(dòng)狀態(tài)中，或機(jī)組自動(dòng)啟停系統(tǒng)(UAM)在自動(dòng)方式下，則給水需求信號(hào)由自動(dòng)啟停系統(tǒng)發(fā)生，其原理如圖4-2所示。圖42 給水需求信號(hào)原理圖分離器出口溫度修正，即為中間點(diǎn)溫度修正，其作用就是修正煤水比，其修正原理是：對(duì)給定的鍋爐負(fù)荷，其允許的噴水量與分離器出口溫度有一定關(guān)系。或者說(shuō)，當(dāng)噴水量與給水量的比例增加時(shí)，說(shuō)明煤與水的比例中煤多一些，而煤量一多，反應(yīng)最快的是分離器出口溫度。正常的分離器出口溫度與分離器壓力有一定的函數(shù)關(guān)系，噴水量與給水量的比例又是鍋爐負(fù)荷的函數(shù)。分離器出口溫度修正原理與圖4-3所示。圖43分離器出口溫度修正原理4.3.2過(guò)熱汽溫的細(xì)調(diào)考慮到實(shí)際運(yùn)行中鍋爐負(fù)荷的變化，給水溫度、燃料品質(zhì)、爐膛過(guò)量空氣系數(shù)以及受熱面結(jié)渣等因素的變化，對(duì)過(guò)熱汽溫變化均有影響，因此在實(shí)際運(yùn)行中要保證比值B/G的精確值也是不容易的。特別是燃煤鍋爐，控制燃料量是比較粗糙的，這就迫使除了采用B/G作為粗調(diào)的調(diào)節(jié)手段外，還必須采用在蒸汽管道設(shè)置噴水減溫器作為細(xì)調(diào)的調(diào)節(jié)手段。石洞口二廠1900t/h超臨界鍋爐的過(guò)熱汽溫調(diào)節(jié)方法是采用水煤比進(jìn)行粗調(diào)，二級(jí)噴水減溫進(jìn)行細(xì)調(diào)。其中第一級(jí)噴水減溫器裝置在前屏過(guò)熱器與后屏過(guò)熱器之間，消除前屏過(guò)熱器中產(chǎn)生偏差；第二級(jí)噴水減溫器裝置在后屏過(guò)熱器與高溫過(guò)熱器之間，維持過(guò)熱器出口汽溫在額定值。4.3.2.1超臨界機(jī)組屏式過(guò)熱器汽溫調(diào)節(jié)以屏式（后屏）過(guò)熱器入口汽溫與鍋爐負(fù)荷作為基本調(diào)節(jié)回路，再加上修正信號(hào)，通過(guò)改變噴水調(diào)節(jié)器（一級(jí)噴水減溫）的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)汽溫。圖4-4為屏式過(guò)熱器汽溫調(diào)節(jié)的基本回路。在機(jī)組自啟停裝置（UAM）投自動(dòng)時(shí)，噴水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度決定于UAM指令。當(dāng)UAM指令不在自動(dòng)時(shí)則由鍋爐負(fù)荷的函數(shù)得到屏式過(guò)熱器入口汽溫的設(shè)定值。當(dāng)燃燒器傾角變化、屏式過(guò)熱器入口汽溫變化或其它運(yùn)行工況變化時(shí)，則在該入口汽溫的設(shè)定值上再加上修正信號(hào)，實(shí)際的屏式過(guò)熱器入口汽溫與設(shè)定值的偏差決定噴水減溫器的開(kāi)度。這一屏式過(guò)熱器汽溫調(diào)節(jié)的修正信號(hào)綜合了煤水比修正與屏式過(guò)熱器出口汽溫偏差的修正，其中屏式過(guò)熱器出口汽溫的設(shè)定值由鍋爐負(fù)荷函數(shù)與高溫過(guò)熱器的噴水函數(shù)的差值得到。這樣設(shè)計(jì)的目的是當(dāng)高溫過(guò)熱器的噴水量大于或小于一定范圍后，通過(guò)改變屏式過(guò)熱器的出口汽溫，以使高溫過(guò)熱器的噴水量恢復(fù)到前述范圍內(nèi)，保證高溫過(guò)熱器有一定的可調(diào)范圍。而煤水比修正信號(hào)是通過(guò)前饋方式送到過(guò)熱器入口汽溫設(shè)定值修正回路，如圖4-5所示。圖44 屏式過(guò)熱器汽溫調(diào)節(jié)的基本回路圖45 屏式過(guò)熱器入口汽溫設(shè)定值修正在屏式過(guò)熱器汽溫調(diào)節(jié)回路中，屏式過(guò)熱器汽溫有一個(gè)切換點(diǎn)，它是由于分離器由濕態(tài)到干態(tài)的切換影響。在啟動(dòng)過(guò)程中，分離器由濕態(tài)轉(zhuǎn)向干態(tài)運(yùn)行時(shí)，用增加燃料量的方法。當(dāng)爐內(nèi)燃料量增加時(shí)，爐膛出口煙溫也增加，使?fàn)t膛內(nèi)單位公斤燃料的放熱量反而減少，就是說(shuō)對(duì)于前、后屏過(guò)熱器，單位公斤燃料的吸熱量反而減少。另外，在濕態(tài)轉(zhuǎn)換到干態(tài)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)前屏過(guò)熱器的蒸汽流量是增加的，這樣屏式過(guò)熱器的汽溫是隨著負(fù)荷的增加反而減少（相當(dāng)于輻射過(guò)熱器的汽溫特性），因此屏式過(guò)熱器入口（后屏入口）汽溫有一個(gè)下降的過(guò)程。當(dāng)分離器轉(zhuǎn)入干態(tài)運(yùn)行后，也即鍋爐轉(zhuǎn)入直流運(yùn)行，其汽溫變化是隨著鍋爐負(fù)荷（燃料量）的增加而增加的。因此分離器由濕態(tài)轉(zhuǎn)入干態(tài)運(yùn)行過(guò)程中屏式過(guò)熱器入口汽溫有一個(gè)明顯切換點(diǎn)。4.3.2.2超臨界機(jī)組高溫過(guò)熱器汽溫調(diào)節(jié) 從控制原理來(lái)看，高溫（末級(jí)）過(guò)熱器的汽溫控制回路與屏式過(guò)熱器的汽溫控制回路基本相同，它也是一個(gè)基本回路和一個(gè)修正回路所組成。在機(jī)組自動(dòng)啟停裝置(UAM )投自動(dòng)時(shí)，噴水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度決定于UAM指令。當(dāng)UAM指令不在自動(dòng)時(shí)則由鍋爐負(fù)荷的函數(shù)得到基本的高溫過(guò)熱器入口汽溫的設(shè)定值。同樣在其它工況變化時(shí)，則在這一基本設(shè)定值上再加上修正信號(hào)。在高溫過(guò)熱器入口汽溫曲線上同樣有一個(gè)切換點(diǎn)，它也是由于分離器由濕態(tài)轉(zhuǎn)換到干態(tài)運(yùn)行的影響。主汽溫度控制的修正信號(hào)，其原理如圖4-6所示，主汽溫度設(shè)定值的修正參考了鍋爐熱應(yīng)力裕度、汽機(jī)熱應(yīng)力裕度與汽機(jī)需求溫度。其中汽機(jī)需求溫度是在暖機(jī)、初負(fù)荷階段使用。正常后，這一信號(hào)用主蒸汽溫度設(shè)定值代替，見(jiàn)圖4-6。主汽溫度設(shè)定值，高溫過(guò)熱器入口汽溫設(shè)定值均為鍋爐負(fù)荷的函數(shù)，其曲線見(jiàn)圖4-7。圖46主汽溫度修正信號(hào)圖47 高溫過(guò)熱器入口、出口溫度與鍋爐負(fù)荷關(guān)系5.超臨界機(jī)組再熱汽溫控制為了提高發(fā)電機(jī)組的熱效率，高參數(shù)大容量機(jī)組廣泛采用中間再熱器，以提高進(jìn)入中壓缸的蒸汽溫度。保持再熱器出口汽溫，除了為保障機(jī)組有設(shè)計(jì)的熱效率外，還與保持主汽溫的目的一樣，是為了確保機(jī)組的安全運(yùn)行。影響再熱器出口汽溫的因素很多，如：機(jī)組負(fù)荷的大??；火焰中心位置的高低；各受熱面的積灰的多少；燃料、送風(fēng)和給水的配比情況等。5.1再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)特點(diǎn)1) 再熱蒸汽壓力低于過(guò)熱蒸汽，一般為過(guò)熱蒸汽的1/41/5。由于蒸汽壓力低，再熱蒸汽的定壓比熱較過(guò)熱蒸汽小，這樣在等量的蒸汽和改變相同的吸熱量的條件下，再熱汽溫的變化就比過(guò)熱汽溫變化。因此當(dāng)工況變化時(shí)，再熱汽溫的變化就比較敏感，且變化幅度也較過(guò)熱蒸汽為大。反過(guò)來(lái)在調(diào)節(jié)再熱汽溫時(shí)，其調(diào)節(jié)也較靈敏，調(diào)節(jié)幅度也較過(guò)熱汽溫大。2) 再熱器進(jìn)口蒸汽狀況決定于汽輪機(jī)高壓缸的排汽參數(shù)，而高壓缸排汽參數(shù)隨汽輪機(jī)的運(yùn)行方式、負(fù)荷大小及工況變化而變化。當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷降低時(shí)，再熱器入口汽溫也相應(yīng)降低，要維持再熱器的額定出口汽溫，則其調(diào)溫幅度大。由于再熱汽溫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)幅度受到限制，則維持再熱汽溫的負(fù)荷范圍受到限制。3) 再熱汽溫調(diào)節(jié)不宜采用噴水減溫方法，否則機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降。再熱器置于汽輪機(jī)的高壓缸與中壓缸之間。因此在再熱器噴水減溫，使噴入的水蒸發(fā)加熱成中壓蒸汽，使汽輪機(jī)的中、低壓缸的蒸汽流量增加，即增加了中、低壓缸的輸出功率。如果機(jī)組總功率不變，則勢(shì)必要減少高壓缸的功率。由于中壓蒸汽做功的熱效率低，因而使整個(gè)機(jī)組的循環(huán)熱效率降低。從實(shí)際計(jì)算表明，在再熱器中每噴入1% MCR的減溫水，將使機(jī)組循環(huán)熱效率降低0.1%0.2%。因此再熱汽溫調(diào)節(jié)方法采用煙氣側(cè)調(diào)節(jié)，即采用擺動(dòng)燃燒器或分隔煙道等方法。但考慮為保護(hù)再熱器，在事故狀態(tài)下，使再熱器不被過(guò)熱燒壞，在再熱器進(jìn)口處設(shè)置事故噴水減溫裝置，當(dāng)再熱器進(jìn)口汽溫采用煙氣側(cè)調(diào)節(jié)無(wú)法使汽溫降低，則要用事故噴水來(lái)保護(hù)再熱器管壁不超溫，以保證再熱器的安全。4) 采用再熱器目的是降低汽輪機(jī)末幾級(jí)葉片的濕度和提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，在超高壓和亞臨界壓力機(jī)組中，再熱汽溫與過(guò)熱汽溫采用相同的溫度。而在超臨界壓力機(jī)組，如果再熱汽溫采用與過(guò)熱汽溫相同值，則汽輪機(jī)末幾級(jí)葉片的濕度仍比較大，則需要采用較高的再熱汽溫，以減少其末幾級(jí)葉片的濕度。石洞口二廠超臨界壓力的1900t/h的直流鍋爐，其再熱汽溫采用569，管材質(zhì)采用X8CrNiNb1613.5) 再熱蒸汽壓力低，再熱蒸汽放熱系數(shù)低于過(guò)熱蒸汽，在同樣蒸汽流量和吸熱條件下，再熱器管壁溫度高于過(guò)熱器壁溫。特別CE技術(shù)制造600MW的鍋爐機(jī)組，再熱器采用高溫布置，均布置于爐膛出口（折焰角上部），其壁溫比較高。超臨界壓力直流鍋爐的再熱蒸汽溫度要求569，這一方面要求采用材質(zhì)要滿足，另一方面在運(yùn)行中嚴(yán)格控制再熱器的壁溫。5.2再熱汽溫調(diào)節(jié)再熱汽溫調(diào)節(jié)采用煙氣側(cè)調(diào)節(jié)，再熱器進(jìn)口設(shè)置事故噴水減溫器作為事故狀態(tài)下保護(hù)再熱器，不使其超溫破壞。對(duì)于600MW機(jī)組鍋爐的煙氣側(cè)調(diào)節(jié)再熱汽溫方法主要是擺動(dòng)燃燒器角度和分隔煙氣檔板，CE型式的鍋爐采用擺動(dòng)燃燒器角度調(diào)節(jié)再熱汽溫，而B(niǎo)abcock和FW公司的鍋爐多數(shù)采用分隔煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫。1) 煙氣再循環(huán)法煙氣再循環(huán)法，是用煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)把部分煙氣從省煤器后抽出，再?gòu)臓t膛冷灰斗處進(jìn)入爐膛。2) 改變?nèi)紵鲊娮靸A角法改變?nèi)紵鲊娮靸A角就改變了火焰中心的位置和爐膛出口的煙氣溫度，各受熱面的吸熱比例也相應(yīng)變化，因此實(shí)現(xiàn)了再熱汽溫的調(diào)節(jié)。3) 分隔煙氣擋板調(diào)節(jié)法分隔煙氣擋板調(diào)節(jié)就是通過(guò)改變流過(guò)一、二次蒸汽受熱面的煙氣分配比例調(diào)節(jié)再熱汽溫的。4) 噴水減溫法再熱器的噴水減溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)與主蒸汽噴水減溫的汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)相似。不過(guò)一般作為事故情況的調(diào)節(jié)手段。5.3外高橋電廠再熱汽溫控制系統(tǒng)分析該爐型再熱器采用二級(jí)布置，均位于鍋爐煙道對(duì)流區(qū)域。受熱面呈水平狀，其中，一級(jí)再熱器逆流布置，二級(jí)再熱器順流布置。再熱蒸汽溫度控制采用燃燒器噴嘴擺動(dòng)調(diào)節(jié)和噴水調(diào)節(jié)相結(jié)合的方法。燃燒器噴嘴擺動(dòng)調(diào)節(jié)范圍為30，噴水調(diào)節(jié)采用二級(jí)6路，即一級(jí)再熱器前2路噴水減溫器。二級(jí)再熱器前4路噴水減溫器。噴水源來(lái)自于給泵抽頭，噴水壓力為160.4bar。再熱蒸汽溫度控制策略如圖5-1所示。減溫器1.1和1.2用于一級(jí)再熱器前2路冷再事故噴水，減溫器2.1、2.2、2.3和2.4用于二級(jí)再熱器前4路再熱蒸汽超溫噴水。圖中虛框1為第1路冷再噴水控制示意圖，虛框2為第1路再熱噴水控制示意圖，虛框3為燃燒器擺角控制示意圖。鍋爐再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用改變?nèi)紵鞯臄[角和調(diào)節(jié)減溫器噴水量相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)行。由于兩級(jí)再熱器均布置在煙氣對(duì)流區(qū)域，燃燒器擺角的位置對(duì)再熱蒸汽溫度產(chǎn)生很大的影響，所以改變?nèi)紵鲾[角作為再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)主要手段，二級(jí)再熱器前4路噴水減溫器作為啟動(dòng)或變工況運(yùn)行時(shí)的輔助調(diào)溫手段，一級(jí)再熱器前2路噴水減溫器作為事故噴水。5.3.1燃燒器的擺角控制5.3.1.1負(fù)荷對(duì)燃燒器擺角的影響在虛框1中，穩(wěn)態(tài)時(shí)燃燒器擺角位置主要由燃燒率決定，燃燒率經(jīng)過(guò)函數(shù)f1(x)計(jì)算后作為燃燒器擺角位置的設(shè)定值，一定的燃燒率對(duì)應(yīng)一定的擺角位置，根據(jù)ALSTOM提供的數(shù)據(jù)，50%負(fù)荷以下為10，70%負(fù)荷時(shí)為1，90%負(fù)荷時(shí)為2，100%負(fù)荷時(shí)為0(即水平位置)。f2(x)為燃燒率的一階微分(其中系數(shù)Kp取負(fù)值)，作為負(fù)荷大于50%時(shí)燃燒率變化時(shí)燃燒器擺角位置指令的前饋信號(hào)。由于f2(x)函數(shù)中乘了一個(gè)負(fù)的系數(shù)，故在升負(fù)荷時(shí)f2(x)為負(fù)數(shù)；而負(fù)荷越高，經(jīng)過(guò)f1(x)計(jì)算后燃燒器擺角的位置越低，如果再加上負(fù)的前饋信號(hào)f2(x)，燃燒器擺角的位置更加低，這樣，抵消了由于燃燒率的增加引起的煙氣溫度的上升，可以防止負(fù)荷增加瞬間再熱蒸汽超溫。反之，在減負(fù)荷瞬間可以防止再熱蒸汽降溫。一階微分函數(shù)f2(x)中的時(shí)間T是一個(gè)與負(fù)荷有關(guān)的函數(shù)，負(fù)荷越高，時(shí)間T越小。穩(wěn)態(tài)時(shí)由于給水跟隨燃燒率作了相應(yīng)變化，過(guò)熱汽溫和再熱汽溫均趨于穩(wěn)定，f2(x)為0，不再起前饋?zhàn)饔谩?.3.1.2燃燒器擺角對(duì)再熱蒸汽溫度的影響由于燃燒器擺角對(duì)再熱汽溫產(chǎn)生顯著的影響，故在50%以上負(fù)荷時(shí)，引入二級(jí)再熱器出口平均溫度與設(shè)定值的偏差，作為PI調(diào)節(jié)器的輸入，以便在實(shí)際再熱蒸汽溫度偏離設(shè)定值時(shí)修正燃燒器擺角位置。從圖中可以得出，實(shí)際再熱蒸汽溫度大于568時(shí)將擺角向下傾斜，用降低煙溫的方法使再熱汽溫下降；當(dāng)再熱汽溫小于568時(shí)抬高擺角，提高煙溫。圖5-1 再熱蒸汽溫度控制回路圖5.3.1.3抵消熱偏差的方法虛框1中有一個(gè)比較特殊的功能，即對(duì)再熱汽溫?zé)崞畹目刂?。如圖5-1所示，當(dāng)再熱蒸汽左右側(cè)溫度偏差的絕對(duì)值T1/3-T2/4（熱偏差)大于10K時(shí)，PI調(diào)節(jié)器輸出正值，抬高燃燒器擺角，將左右側(cè)再熱蒸汽溫度都提高，依靠噴水調(diào)節(jié)使溫度較高的一側(cè)多噴點(diǎn)水(使再熱汽溫維持在573附近)，溫度較低的一側(cè)少噴點(diǎn)水甚至不噴水，將兩側(cè)熱偏差縮小至限值10K以內(nèi)。但如果此時(shí)引起熱偏差的原因未消除，擺角仍將保持較高的位置，僅僅依靠增加溫度較高側(cè)的噴水量來(lái)抵消熱偏差。只有當(dāng)熱偏差原因消除后，溫度稍高的一側(cè)由于熱量的減少和噴水量的減少互相抵消，仍將維持在再熱蒸汽噴水設(shè)定值573附近；而汽溫稍低的一側(cè)由于熱量的增加而使再熱汽溫上升，提高了再熱蒸汽兩側(cè)的平均溫度，使PI調(diào)節(jié)器的入口偏差出現(xiàn)負(fù)值，從而使再熱器擺角向下傾斜回復(fù)至原位置。5.3.2再熱汽溫噴水控制 (1) 鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，再熱蒸汽溫度主要由燃燒器擺角調(diào)節(jié)。但再熱汽溫超限時(shí)依靠噴水調(diào)節(jié)。圖5-2為產(chǎn)生再熱蒸汽噴水溫度設(shè)定值的詳細(xì)邏輯。從圖5-2可以看出，在汽機(jī)接受全部蒸汽且旁路全關(guān)時(shí)(由于本汽機(jī)采用高中壓缸聯(lián)合沖轉(zhuǎn)方式，旁路參與壓力調(diào)節(jié)，故冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)本工況點(diǎn)發(fā)生在28%機(jī)組負(fù)荷以后，極熱