干貨超臨界機(jī)組給水和汽溫控制系統(tǒng)及控制策略詳細(xì)介紹

一、直流鍋爐的主要型式和調(diào)節(jié)特點(diǎn)

1.1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℃0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?/p>

屏、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，和我國廠網(wǎng)分開競價(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、瑞士等國為適應(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/(nf?s)的質(zhì)量流速是安全沒

有問題的。在滑壓運(yùn)行時(shí)沒有汽水混合物分配不

均的問題，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。

1.2直流鍋爐的調(diào)節(jié)特點(diǎn)

1.2.1沒有水位調(diào)節(jié)問題，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

性地通過省煤器、水冷壁、過熱器。他的循環(huán)倍

率始終為1,與負(fù)荷無關(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)使過熱汽

溫偏高，蒸發(fā)段后移則引起汽溫偏低，甚至品質(zhì)

下降，這對機(jī)組運(yùn)行極為不利，所以要控制蒸發(fā)

段的位置。一般來說，要控制蒸發(fā)段出口的微過

熱汽溫&,若&偏離規(guī)定值，則說明由于燃燒

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，

對出口汽溫影響很大，對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)的焰值都有

所提高。工質(zhì)焰值上升是由兩個(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)烙值上升；另一個(gè)原因是工質(zhì)

焙值隨工質(zhì)流過的受熱面面積而增加。所以離鍋

爐出口越近，工質(zhì)的焰增越大，汽溫變化也越

大。

1.2.2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

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；過熱汽溫T2則經(jīng)過一段較長的

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)，一開始由

于加熱段和蒸發(fā)段的伸長而推出一部分蒸汽，因

此蒸汽流量D、汽壓PT、功率NE幾乎沒有遲延

的開始增加，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，過熱汽溫

T2則經(jīng)過一段較長的遲延時(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，過熱汽溫則保持在原來的數(shù)值上

（額定汽溫）。這就是說明嚴(yán)格控制煤水比是直

流爐參數(shù)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。

圖2直流鍋爐動(dòng)態(tài)特性示意圖

a一汽機(jī)調(diào)節(jié)汽閥擾動(dòng)b—燃料率擾動(dòng)c一給水流

量擾動(dòng)

圖3燃料與給水比例增加時(shí)的動(dòng)態(tài)特性

二、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，對于直流鍋爐不

能象汽包爐那樣，將燃料、給水、汽溫簡單地分

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)。

2.1汽水分離器水位控制

圖4汽水分離器水位控制原理圖及三個(gè)閥的開度曲線

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)入過熱器系統(tǒng)，飽和水通

過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

22

為51.1cm,ANB閥為31.65cmoAA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，4m時(shí)開足。水位

3.4m時(shí)AN閥開，7.2m時(shí)開足。水位6.7m時(shí)

AA閥開,11.2m時(shí)開足。三閥開度有一定的重

疊度，這有利于水位穩(wěn)定。ANB閥回收工質(zhì)和

熱量，故首先開此閥，ANB閥開足后水位還無

法控制時(shí)開AN閥，隨后再開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

重新開啟。

在啟動(dòng)過程中分離器壓力和溫度是變化的，

這對測量水位帶來誤差，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4所

示為水位控制原理圖及三個(gè)閥的開度曲線。

2.2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

序地通過加熱區(qū)、蒸發(fā)區(qū)和過熱區(qū)，一次性地將

給水全部變?yōu)檫^熱蒸汽，其循環(huán)倍率等于1。在

直流鍋爐中，給水變?yōu)檫^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法滿足機(jī)組運(yùn)行對主蒸

汽溫度的要求。因此，除水流量調(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

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5

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水冷

壁出口連箱給誰溫度的動(dòng)態(tài)特性差異（給水流量

對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)過一個(gè)速率限制（由模擬

量延時(shí)塊DELAY來實(shí)現(xiàn)）,最后加上水冷壁出

口聯(lián)箱給水溫度的悔分信號(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5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

F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)上再加上過熱器噴水比

率的修正信號(hào)，這個(gè)修正信號(hào)由過熱器噴水比率

和其設(shè)定值的偏差形成。過熱器噴水比率的設(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，過熱器噴水比率測量值由過熱器噴水的總量

除以鍋爐總給水量求得。過熱器噴水總量為一級

和二級過熱器噴水量之和。鍋爐總給水量為省煤

器入口流量加上過熱器噴水總量減去分離器疏水

量，各流量信號(hào)均經(jīng)過溫度校正以求得測量值的

準(zhǔn)確。

為了消除機(jī)組給定負(fù)荷信號(hào)和過熱器噴水比

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，過熱器噴水比

率信號(hào)還需經(jīng)過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)

行的警覺性并使過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

畫面上手動(dòng)對水冷壁出口聯(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。

給水流量串級控制的"調(diào)節(jié)器隹制水冷壁出

口聯(lián)箱給水溫度在其設(shè)定值上，|副調(diào)節(jié)器網(wǎng)根據(jù)

鍋爐總給水量的測量值和測量設(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

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

用控制給水流量來響應(yīng)鍋爐負(fù)荷的變化，見圖

60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)。對于汽包鍋爐，鍋爐出力的變更是依靠

對燃料的燃燒調(diào)節(jié)（改變?nèi)剂狭浚﹣磉_(dá)到的，由

于汽包有一定的儲(chǔ)水容積，而與給水量無直接關(guān)

灸一而給水量按水位進(jìn)行調(diào)節(jié)。但對于直流鍋

爐，其產(chǎn)汽量直接由給水量來定，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

然引起過熱汽溫的變化，必須校正過熱汽溫，也

即I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)I,這是直流鍋爐運(yùn)行調(diào)節(jié)的I基本原血I。

2.3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

操作畫面上手動(dòng)設(shè)定。為了防止設(shè)定值的階躍突

變對控制系統(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)閥門的開度控制指令。汽泵A入口流量測量值

還需經(jīng)過汽泵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；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，

可保證設(shè)備的安全。

圖6CE直流鍋爐給水控制系統(tǒng)原理圖

圖7給水泵最小流量控制回路

三、超臨界機(jī)組主汽溫控制

3.1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)行中不能有過大的偏差，一般誤

差范圍在+5~-10℃。這是因?yàn)椋?/p>

(1)汽溫過高，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5850c時(shí)考慮約10萬h的持久

強(qiáng)度，在593(時(shí)到3萬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)汽溫過高超

過允許值時(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)汽溫過低將會(huì)使機(jī)組熱效率降低，使汽耗

率增大。汽溫過低還會(huì)使汽輪機(jī)末幾級葉片的蒸

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)末幾級的浸蝕加劇。

由于汽溫偏低，使機(jī)組的理想烙降減少和內(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，孱汽流量會(huì)自行增大，調(diào)節(jié)級理想焙降會(huì)減

少，末級的理想焙降會(huì)增大I。這樣，I末級葉片的

彎應(yīng)力由于流量和理想焙降的增大而明顯的增

丹如汽溫下降幅度越大，調(diào)門開度增加越多，

蒸汽流量增大，從而使末級葉片彎應(yīng)力可能超過

允許值。因此，汽溫下降超過規(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

降低過大會(huì)使汽機(jī)的軸向推力增大），對機(jī)組的

安全運(yùn)行十分不利的。

（3）過熱汽溫和再熱汽溫變化過大，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。

3.2影響過熱汽溫的主要因素

1.燃料、給水比（煤水比）

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)"旦當(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。對于直流鍋爐，若燃料量不變，由

于給水溫度降低，加熱段加長且過熱段縮短，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)，必須改變原來設(shè)定的燃水比，即適

當(dāng)提高煤水比，以使過熱汽溫維持在額定值。

3.過量空氣系數(shù)

過量空氣系數(shù)的變化直接影響鍋爐的排煙損

失，同時(shí)影響到對流受熱面與輻射受熱面的吸熱

比例。當(dāng)過量空氣系數(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

成過熱器進(jìn)口溫度降低、屏式過熱器出口溫度降

低；雖然對流過熱器吸熱量有所增加，但在煤水

比不變的情況下，末級過熱器出口卜氣溫有所下

go過量空氣系數(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

心上移類似過量空氣系數(shù)增加，過熱汽溫略有下

降；反之，過熱汽溫略有上升。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。

3.3超臨界機(jī)組過熱汽溫的調(diào)節(jié)

3.3.1過熱汽溫的粗調(diào)(即煤水比的調(diào)節(jié))

對于直流鍋爐，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

過中間點(diǎn)溫度來鑒定。在直流鍋爐運(yùn)行中，為了

維持鍋爐過熱蒸汽溫度的穩(wěn)定，通常在過熱區(qū)段

中取一溫度測點(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

過熱汽出口之間的過熱區(qū)段固定，相當(dāng)于汽包爐

固定過熱器區(qū)段情況類似。在過熱汽溫調(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，那么鍋爐的便

水比B/G按中間點(diǎn)溫度來調(diào)整，中間點(diǎn)至過熱

器出口區(qū)段的過熱汽溫變化主要依靠噴水減薪

司。對于直流鍋爐，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8可以看出直流爐G二D,

如果過熱區(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)使過熱汽溫上升。因此噴水量

變化只是維持過熱汽溫的暫時(shí)穩(wěn)定(或暫時(shí)維持

過熱汽溫為額定值)，但最終使其過熱汽溫穩(wěn)

定，主要還是通過煤水比的調(diào)節(jié)來實(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熱蒸

汽。

圖8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流熱量的過熱

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，按鍋爐給水量二給水泵入口流量-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

熱度，而且該點(diǎn)靠近開始過熱的點(diǎn)。從直流鍋爐

汽溫控制的動(dòng)態(tài)特性可知：過熱汽溫控制點(diǎn)離開

工質(zhì)開始過熱點(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)溫度可以控制燃料一一給水之間

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9所示。

圖9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

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?；蛘哒f，當(dāng)噴水量與給水量的

比例增加時(shí)，說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10所示。

圖10分離器出口溫度修正原理

3.3.2過熱汽溫的細(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)、爐膛過量空氣系數(shù)以及受熱面結(jié)

渣等因素的變化，對過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超臨界鍋爐的過熱汽溫

調(diào)節(jié)方法是采用水煤比進(jìn)行粗調(diào)，二級噴水減溫

進(jìn)行細(xì)調(diào)。其中第一級噴水減溫器裝置在前屏過

熱器與后屏過熱器之間，消除前屏過熱器中產(chǎn)生

福;第二級噴水減溫器裝置在后屏過熱器與高

溫過熱器之間,通過熱器出口汽溫在額定值。

3.3.2.1超臨界機(jī)組屏式過熱器汽溫調(diào)節(jié)

以屏式（后屏）過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)，通過改變

噴水調(diào)節(jié)器（一級噴水減溫）的開度來調(diào)節(jié)汽

溫。圖11為屏式過熱器汽溫調(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)得到屏式過熱器入口

汽溫的設(shè)定值。當(dāng)燃燒器傾角變化、屏式過熱器

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

過熱器入口汽溫與設(shè)定值的偏差決定噴水減溫器

的開度。

這一屏式過熱器汽溫調(diào)節(jié)的修正信號(hào)綜合了

煤水比修正與屏式過熱器出口汽溫偏差的修正，

其中屏式過熱器出口汽溫的設(shè)定值由鍋爐負(fù)荷函

數(shù)與高溫過熱器的噴水函數(shù)的差值得到。這樣設(shè)

計(jì)的目的是當(dāng)高溫過熱器的噴水量大于或小于一

定范圍后，通過改變屏式過熱器的出口汽溫，以

使高溫過熱器的噴水量恢復(fù)到前述范圍內(nèi)，保證

高溫過熱器有一定的可調(diào)范圍。而煤水比修正信

號(hào)是通過前饋方式送到過熱器入口汽溫設(shè)定值修

正回路，如圖12所示。

圖11屏式過熱器汽溫調(diào)節(jié)的基本回路

圖12屏式過熱器入口汽溫設(shè)定值修正

在屏式過熱器汽溫調(diào)節(jié)回路中，屏式過熱器

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，就是說對于前、

后屏過熱器，單位公斤燃料的吸熱量反而減少。

另外，在卜顯態(tài)轉(zhuǎn)換慟干態(tài)運(yùn)行過程中,通過前屏

過熱器的限汽流量是增加|的,這樣屏式過熱器的

汽溫是隨著負(fù)荷的增加反而減少（相當(dāng)于輻射過

熱器的汽溫特性），因此屏式過熱器入口（后屏

入口）汽溫有一個(gè)下降的過程。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)行過程中屏式過熱器

入口汽溫有一個(gè)明顯切換點(diǎn)。

33.2.2超臨界機(jī)組高溫過熱器汽溫調(diào)節(jié)

從控制原理來看，高溫(末級)過熱器的汽溫

控制回路與屏式過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13

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，見圖

130主汽溫度設(shè)定值，高溫過熱器入口汽溫設(shè)定

值均為鍋爐負(fù)荷的函數(shù)，其曲線見圖14。

圖13主汽溫度修正信號(hào)

圖14高溫過熱器入口、出口溫度與鍋爐負(fù)荷關(guān)系

四、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。

4.1再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)特點(diǎn)

1）再熱蒸汽壓力低于過熱蒸汽，一般為過熱

蒸汽的1/4~1/5。由于蒸汽壓力低，再熱蒸汽

的定壓比熱較過熱蒸汽小，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，且變化幅度也較過熱蒸汽為

大。反過來在調(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)無法使汽溫降低，則要用事

故噴水來保護(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

與過熱汽溫相同值，則汽輪機(jī)末幾級葉片的濕度

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。

4.2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Babcock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，再從爐膛冷灰斗處進(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)就是通過改變流過一、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。不過一般作為事故情況

的調(diào)節(jié)手段。

4.3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布置，均位于鍋爐煙

道對流區(qū)域。受熱面呈水平狀，其中，一級再熱

器逆流布置，二級再熱器順流布置。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±3（rc,

噴水調(diào)節(jié)采用二級6路，即一級再熱器前2路噴

水減溫器。二級再熱器前4路噴水減溫器。噴水

源來自于給泵抽頭，噴水壓力為160.4bar。

再熱蒸汽溫度控制策略如圖15所示。減溫器

1.1和1.2用于一級再熱器前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)合的方法來進(jìn)行。由

于兩級再熱器均布置在煙氣對流區(qū)域，燃燒器擺

角的位置對再熱蒸汽溫度產(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，一級再熱器前2路

噴水減溫器作為事故噴水。

4.3.1燃燒器的擺角控制

4.3.1.1負(fù)荷對燃燒器擺角的影響

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)過函數(shù)fl(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fl(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?/p>

4.3.1.2燃燒器擺角對再熱蒸汽溫度的影響

由于燃燒器擺角對再熱汽溫產(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

568c時(shí)抬高擺角，提高煙溫。

圖15再熱蒸汽溫度控制回路圖

4.3.1.3抵消熱偏差的方法

虛框1中有一個(gè)比較特殊的功能，即對再熱

汽溫?zé)崞畹目刂?。如圖15所示，當(dāng)再熱蒸汽

左右側(cè)溫度偏差的絕對值IT1/3-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

573P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。