直流锅炉的特性及运行调整

直流锅炉的特性及运行调整(一）、直流锅炉的特点：水的临界点22.115MPa、374.15℃，大于这个压力，超临界机组。蒸汽压力超过27MPa，超超临界火电机组。由于超临界压力下无法维持自然循环即不能采用汽包锅炉，直流锅炉成为唯一型式。超临界机组不仅煤耗大大降低，污染物排污量也相应减少，经济效益十分明显。超临界机组与亚临界汽包锅炉结构和工艺过程有着显著不同，其特点：1、超临界直流炉没有汽包环节，给水经加热、蒸发和变成过热蒸汽时一次性连续完成，随着运行工况不同，锅炉将运行在亚临界或超临界压力下，蒸发点会自发的在一个或多个加热区段内移动，汽水之间没有一个明确的分界点。这要求更为严格保持各种比值的关系（如给水量/蒸汽量、燃料量/给水量及喷水量/给水量等）。对直流锅炉来说，热水段、蒸发段和过热段受热面之间是没有固定界限的。这是直流炉的运行特性与汽包炉有较大区别的基本原因。2、由于没有储能作用的汽包环节，锅炉的蓄能显著减小，负荷调节的灵敏性好，可实现快速启停和调节负荷，适合变压运行。但汽压对负荷变动反映灵敏，变负荷性能差，汽压维持比较困难。3、直流炉由于汽水是一次完成，因而不象汽包炉那样。汽包在运行中除作为汽水分离器外，还作为煤水比失调的缓冲器。当煤水比失去平衡时，利用汽包中的存水和空间容积暂时维持锅炉的工质平衡关系，以保持各断受热面积不变。(二)、直流炉的运行特性动态特性指给水量、燃料量、功率（调门开度）变化而其他条件不变情况下蒸汽流量、汽温、汽压的变化。1．给水量给水量扰动时，在其他条件不变的情况下，给水量增加。由于壁面热负荷未变化，故热水段都要延长，蒸汽流量逐渐增大到扰动后的给水流量。过渡过程中，由于蒸汽流量小于给水流量，所以工质贮存量不断增加。随着蒸汽流量的逐渐增大和过热段的减小，出口过热汽温渐渐降低，但在汽温降低时金属放出贮热，对汽温变化有一定的减缓作用。汽压则随着蒸汽流量的增大而逐渐升高。值得一提的是，虽然蒸汽流量增加，但由于燃料量并未增加，故稳定后工质的总吸热量并未变化，只是单位工质吸热量减小（出口汽温降低）而已。当给水量扰动时，蒸发量、汽温和汽压的变化都存在时滞。这是因为自扰动开始，给水自入口流动到原热水段末端时需要一定的时间，因而蒸发量产生时滞，蒸发量时滞又引起汽压和汽温的时滞。2.燃料量燃料量扰动时，在其他条件不变的情况下，燃料量增加，蒸发量在短暂延迟后先上升，后下降，最后稳定下来与给水量保持平衡。其原因是，在变化之初，由于热负荷立即变化，热水段逐步缩短；蒸发段将蒸发出更多的饱和蒸汽，使过热蒸汽流量增大，其长度也逐步缩短，当蒸发段和热水段的长度减少到使过热蒸汽流量重新与给水量相等时，即不再变化。在这段时间内，由于蒸发量始终大于给水量，锅炉内部的工质储存量不断减少（一部分水容积渐渐为蒸汽容积所取代）。燃料量增加，过热段加长，过热汽温升高，已如前述。但在过渡过程的初始阶段，由于蒸发量与燃烧放热量近乎按比例变化，再加以管壁金属贮热所起的延缓作用，所以过热汽温要经过一定时滞后才逐渐变化。如果燃料量增加的速度和幅度都很急剧，有可能使锅炉瞬间排出大量蒸汽。在这种情况下，汽温将首先下降，然后再逐渐上升。蒸汽压力在短暂延迟后逐渐上升，最后稳定在较高的水平。最初的上升是由于蒸发量的增大，随后保持较高的数值是由于汽温的升高（汽轮机调速阀开度未变）。3．功率（调门开度）这里功率扰动是指主汽调门动作取用部分蒸汽，增加汽轮机功率，而燃料量、给水量不变化的情况，若调速汽门突然开大，蒸汽流量立即增加，汽压下降。汽压没有像蒸汽流量那样急剧变化。这是由于当汽压下降时，饱和温度下降，锅炉工质“闪蒸”、金属释放贮热，产生附加蒸发量，抑制汽压下降。随后，蒸汽流量因汽压降低而逐渐减少，最终与给水量相等，保持平衡，同时汽压降低速度也趋缓，最后达到一稳定值。(三)、直流炉运行参数调节直流锅炉监视和调整的主要内容有：蒸发量适应外界负荷的需要，过热蒸汽压力和温度在规定的范围内，保持经济燃烧和适当的炉膛压力，保持汽水行程中某些中间点的温度。1、蒸汽压力的调节直流锅炉压力调节的任务，实际是经常保持锅炉蒸发量和汽轮机所需蒸发量相等。只要时刻保持住这个平衡，过热蒸汽压力就能稳定在给定数值上。汽包炉要调节蒸发量，先是依靠调节燃烧来达到的，与给水量无直接关系，给水量是根据汽包水位来调节的。但直流炉，炉内燃烧率的变化并不最终引起蒸发量的改变，而只是使出口汽温变化。由于锅炉送出的汽量等于进入的给水量，因而只有当给水量改变时才会引起锅炉蒸发量的变化。直流锅炉汽压的稳定，从根本上说是靠调节稳定给水量实现的。但如果只改变给水量而不改变燃料量，则将造成过热汽温的变化。因此，直流炉在调节汽压时，必须使给水量和燃料量按一定的比例同时改变，才能保证在调节负荷或汽压的同时，确保汽温的稳定，这说明汽压的调节与汽温的调节是不能相对独立进行的。从动态过程来看，炉内燃烧率的变化却可以暂时改变蒸发量，且与给水量的扰动相比，燃烧率的扰动要更快使蒸发量（汽压）反映。因此，在外界需要锅炉变负荷时，如先改变燃料量，再改变给水量，就有利于保证在过程开始时蒸汽压力的稳定。所以直流炉一般选燃料为锅炉负荷的主调而不是选给水量。当给水流量增加时，推出一部分蒸汽，使机前压力和功率都有瞬时增加，如果燃烧率保持不变，功率将逐渐回落到原来水平，基本保持不变，压力最后由于过热汽温的下降而有所回落，稳定在较原先压力稍高的水平。（若协调投入，它对压力和功率的调节作用会短时间内改变燃烧率，并再对中间点温度造成扰动，有可能导致不稳定状况的发生。在燃料量的调节回路中引入中间点温度控制器的微分环节修正实际燃料量，将给水量和燃烧率的相互作用减小，稳定机组运行。）2、蒸汽温度的调节（1）、影响汽温的因素1)、煤水比：直流炉是以调节煤水比作为基本的调温手段，以喷水作为精确调节。煤水比主要是维持中间点温度在规定范围内，即启动分离器出口汽温。正常运行时重点监视的是该点的微过热度。为了防止出现大的扰动，该温度允许运行人员调节的幅度一般为±5℃以内，中间点微过热度正常时保持在10-20℃。2）、给水温度：变化剧烈时，要注意加强监视调整，某电厂曾在高加切除后曾出现过严重的超温事故。给水温度降低，其他不变，直流炉汽温会下降，相当于减少燃料热量。3）、受热面沾污：与汽包炉不同，直流炉炉膛结焦会使锅炉效率下降，在煤水比保持不变的情况下使过热汽温会下降。再热汽由于过热汽下降的影响和炉膛出口烟温的上升的影响因素部分相抵消而变化不大，偏向于升高。在过、再热器区域结焦或积灰会使汽温下降。在调节煤水比时，若是炉膛结焦，可直接增大煤水比；但过热器结焦，则增大煤水比时应注意监视水冷壁出口温度，防止水冷壁超温，应加大吹灰力度。4）、过量空气系数：过量空气系数增大时会引炉膛温度下降，锅炉辐射吸热量减少，而对流吸热量有所增加，实际运行中后者影响略大些，过热汽温会上升。由于锅炉再热器主要呈对流特性，所以再热汽温会有所上升。5）、火焰中心高度：当火焰中心升高时，炉膛出口烟温显著上升，再热器无论显示何种汽温特性，其出口汽温均将升高。此时，水冷壁受热面的下部利用不充分，致使1kg工质在锅炉内的总吸热量减少，所以过热蒸汽吸热减少，过热汽温降低，不是很明显。由上述分析可见，直流锅炉的给水温度、过量空气系数、火焰中心位置、受热面沾污程度对过热汽温、再热汽温的影响与汽包锅炉有很大的不同。对于直流锅炉，上述后四种因素的影响相对较小，且变动幅度有限，它们都可以通过调整煤水比来消除。所以，直流锅炉只要调节好煤水比，在相当大的负荷范围内，过热汽温和再热汽温均可以保持在额定值。（2）、过热汽温的调节：过热汽温的调节分为粗调和细调两种方法，粗调是用调煤水比进行调节，细调是用一、二级喷水减温进行调节。1)过热汽温粗调（煤水比调节）过热汽温的粗调是用煤水比进行调节，为了减小调节的滞后，需要在汽水行程中选取一个能快速、准确地反映汽温变化趋势的中间点。一般选具有一定过热度的分离出口蒸汽温度为中间点温度。（1、能快速响应汽温的变化。2、具有一定过热度的微过热蒸汽。3、便于测量。）根据中间点温度的变化来调节煤水比，大致维持汽温的稳定。中间点温度值随负荷的上升而上升，但其过热度变化不大，煤水比随负荷的增大而减小。2）过热汽温细调（喷水调节）过热汽温的细调是用一、二级喷水减温进行调节，过热器设有两级喷水减温器，一级喷水布置在二级过热器入口，二级喷水布置在三级过热器入口（分甲、乙侧布置）。两级喷水分别根据过热汽温作精确调节。减温水取自高加出口（未经过给水测量孔板）。高负荷投用时，（3：1）应尽可能多投一级减温水，少投二级减温水，以保护过热器，防止超温。（3）、再热汽的调节：再热汽的调节：由于过热汽温用控制煤水比进行调节，也就同时使再热器内的蒸汽流量与燃料量大致成比例地变化，对再热汽温也起了粗调作用。这与汽包锅炉的情况没有差别。因此，直流锅炉的再热汽温调节以燃烧器摆角和调整过量空气系数为主要调节，喷水减温只作为微调和事故情况时喷水之用。对于再热汽温长期偏高或偏低问题，可通过改变中间点温度设定值的方法加以解决，降低中间点温度，则再热汽温降低，提高中间点温度，再热汽温升高。该方法的实质也是变动煤水比的控制值，运行中需综合考虑。(四)、启动阶段注意事项：1、炉水冲洗（防止热力设备金属结垢、积盐和腐蚀，叶片粗糙、叶型改变通流面积减小将致汽机效率出力降低、轴向推力增大甚至影响转子平衡）；随着锅炉压力的升高，水和蒸汽中杂质沉积，各成分、阶段溶解度不同：1）蒸汽压力越高，盐类在蒸汽中的溶解度越大（SiO2在过热汽中溶解度很大；超临界炉铜的氧化物在蒸汽中的溶解度较大；铁的氧化物在过热蒸汽中溶解度很小（热态清洗温度不能高，易重新沉积））。2）杂质（钙盐、镁盐及硫酸纳）在高温水中随水温的升高而降低，易析出沉积。2、燃料量的控制：初期、增加燃料量速度（汽水膨胀问题）、磨一次风量和煤量的配比、一次风速及煤粉细度、炉膛出口烟温监视。3、汽压、汽温的控制：烟气挡板、高低旁调节汽压、风量的调整、湿态运行时水量的控制、减温水的调节。4、总风量的控制：风量测点准确、氧量值的显示及变化趋势、二次风门的调整、风箱压差、一次风压的偏低控制不用开启过多通道、尽可能提高炉膛温度及燃烧效率。5、上水前后、升温升压过程定期检查记录膨胀指示，膨胀要顺畅。6、启动流量、储水箱水位的控制：水冷壁安全质量流速（30%BMCR）、炉水泵的监控、燃料量波动、汽压波动、溢流阀自动情况、切换给水主、旁路时、切换泵、投退高低加等。(五)、燃烧调整（燃料及风）1、制粉系统运行调整：组合方式、一次风速及调平、风煤比、出口温度、煤粉细度、各磨煤量的分配及自动监视跟踪。2、炉膛配风、氧量控制：燃烧器各风门位置的确定、二次风门、风箱压差、总风量、锅炉效率、防结焦及高温腐蚀（硫分高、缺氧）、降Nox（低氧量），经济性环保指标影响大。3、炉膛负压：自动、手动控制。4、燃料量的控制：增减燃料量速度（汽水膨胀问题）、磨一次风量和煤量的配比。5、飞灰炉渣可燃物：煤粉细度、氧量、配风、煤质。6、排烟损失：漏风、总风量、吹灰、煤质及细度。(六)、异常工况的调整1、运行给水泵跳闸：锅炉各受热面工质温度迅速上升；减温水流量自动增大；注意各段汽温变化，及时调整燃料量，控制好水煤比，维持汽温正常。2、断煤、磨煤机跳闸：减负荷（调门）、减相应水量、调风量等，跳闸磨惰化问题，恢复跳闸磨注意汽水膨胀闪蒸。3、高加解列：（汽温会逐渐降低，）待中间点温度开始变化时，维持燃料量不变，调整绐水量，控制中间点温度，使各段工质温度控制在规定范围内。（注意控制中间点温度比正常值要小些，防止因锅炉热负荷增加造成过、再热器超温。）4、风机跳闸：调整另一侧出力，及时减少燃料量及机组负荷、维持炉膛负压正常