火力发电厂超超临界机组汽温异常原因分析

【摘要】介绍了现代大型火力发电厂采用了直流锅炉，匹配直吹式制粉系统后.由于在保持物料的动态平衡上的困难引发的蒸汽温度异常问题。本文分析了引起汽温异常的多个主要因素，对解决电厂汽温异常问题有较大帮助。

【关键词】火力发电厂　超超临界机组　汽温异常

一、背景

现代大型火电厂超超临界机组大多采用直流锅炉。由于没有储能作用汽包，机组的总汽水循环工质与汽包炉相比大大下降，循环速度上升，直接做功的蒸汽质量与总的机组循环工质总质量比值很高，这样就要求机组保持物料平衡，特别是燃烧速率与给水之间的平衡关系，既通常说的水煤比，以及燃烧速率与给煤、通风之间的平衡关系。这种平衡必须在动态下保持平衡，一旦失衡，参数将大幅度的震荡。而现代大型机组配套制粉系统大多是直吹式，没有煤粉仓，给煤、制粉、送粉等环节一次完成，这将导致燃烧的滞后性，对机组参数的稳定不利。

二、汽温异常分析

在正常运行中，温度异常一般发生在高负荷区间(90％负荷以上，定压运行时升负荷)或者大幅度增加负荷、机组过临界时(压力超过22.12Mpa)、磨煤机故障跳磨、给煤机出现虚假煤量(给煤机卡死、给煤机承重过大)、减温水系统故障、煤种突变、煤水比严重失调(过高)、操作人员对汽温的控制等等环节。就上述这些主要因素逐一分析。

(1)高负荷区间(90％负荷以上，定压运行时升负荷)或者大幅度增加负荷。在机组负荷90％负荷以上時，此时的压力是额定压力，主、再汽温一般维持额定，此时的负荷增加是压力不变而增加蒸汽流量了增加负荷，蒸汽的焓值不变，在加负荷的初期，由于蒸汽流量的增加，但是受热面的金属放热，汽温下降不大，到了后期一旦燃烧滞后过大将导致汽温大幅度下降。根据机组协调控制原理，在目标负荷和实际负荷有偏差时，机调门就会根据自动的开启直到满足目标负荷的需要，此种调节方式利用了锅炉的蓄热能力，但是作为直流炉，蓄热能力小于汽包炉，更容易导致汽温大幅度波动。

根据直流炉的控制原理，燃烧自动跟踪压力，在机调门为满足负荷开启时，实际的压力和额定压力就会有偏差，有偏差炉主控单元就会不停的增加煤量、水量，此时的给水量是煤量的正比例关系，水的响应速度快于煤的燃烧，就会导致，相变点位置的上升，意味着蒸发段的增加，过热段的减少，汽温下降。在汽温下降的初期，减温水会自动降低减温量甚至减温调整门全关，此时就意味着，大量的减温水量补充到了水冷壁里，蒸发段增加，过热段减少，汽温下降。

(2)制粉系统故障跳磨。磨煤机跳闸是锅炉运行当中最常见的事故，但是对与直流炉来说对来的由于其蓄热能力小，而且直吹制粉系统的惯性大以及燃烧的滞后性，控制不当容易发生低温。一般正常运行机组为CCS控制方式，在磨跳闸后，由于负荷不变，炉主控的输出煤量不会变，给水量不变，也就意味着，在磨跳闸后，跳闸磨的煤量将由燃料控制单元自动的均匀增加到运行磨上，由于直吹制粉系统的惯性大，燃烧的滞后炉内热负荷急剧下降，最终导致蒸发段上升，过热段下降，汽温下降。

虽然此时煤水比控制的在自动的增加煤量，但是由于先前磨跳闸后的煤量大量的增加到运行磨，运行磨基本上达到最大出力，所以煤水比控制自动的增加煤量起不到本质的作用。磨跳后，压力肯定下降，机调门为满足负荷自动的开启，此时的炉主控为压力的需求自动增加煤、水，水响应速度快于煤因此中间点温度越发下降甚至过水，汽温将急剧下降。

(3)机组过临界时(压力超过22.12Mpa)。在压力到达22.12Mpa，理论上只要温度到达374℃，水就会直接的汽化，在该阶段蒸汽的比容、比热、焓有个呈现直线的、快速飞升的过程，也就意味着在到达临界压力后，要保持一定的过热度的话就需要更多的热量，一旦燃烧速率滞后汽温将下降。

(4)给煤机出现虚假煤量(给煤机卡死、打滑、给煤机承重信号过大、)。由于直流炉控制按照水煤比为控制中心，所以如果出现煤信号过大将直接改变给水指令，给水量的增加，是导致气温下降原因。

(5)减温水系统故障。由于减温水系统的水量直接进入水煤比计算，流量计的不准确将导致煤水的失调。而且在现代机组汽温控制当中对主汽温是个串级的控制方式，其前馈后馈一般取自过热器的进出口，以及减温后的测点，测点的故障将导致减温水量的变化，因此对汽温产生直接的影响。

(6)煤种突变。根据热平衡方程式假设不出现再热情况下：

W(Hgr-Hgs)=MQar，netηqgl

从该方程得到Hgr=M／W*Qar，netηgl+Hgs

新工况Hgr"=M"／W*Qar，net"ηgJ"+Hgs"

M／W=M"／W’保持原有的水煤比时，当煤发热量降低时，过热蒸汽温度下降。

w一给水量，Hgr一过热蒸汽焓，Hgs一给水焓，M一炉煤量、Qar，net-煤低位发热量，ηgJ一炉效率

(7)水煤比严重失调。何谓水煤比，就是水除煤得出来的值，在正常运行时，由于煤的热值变化，高加投用情况、石子煤量排放的多少等等，所以它不是个固定比值。在直流炉中煤水的平衡是控制的中心，如果任一煤或水的不匹配都将引起参数的直接变化，汽温尤为大幅度降低或者升高，严重危害的机组的安全运行。

(8)操作人员对汽温的控制不当。机组负荷的大小、蒸汽量的多少都是由煤量决定的。在负荷不变的情况下操作人员改变给水量，就会改变煤、水之间的平衡，从而引发各参数的震荡，带来一系列后续的操作，在负荷稳定后起给水量是不会改变的。

给水控制汽温是通过改变给水在水冷壁的蒸发段和过热段的物理位置高度、其响应速度快是不可否认，但是给水控制汽温会造成炉主汽压的幅度波动，容易造成汽温大幅度的震荡；同时在增减给水时容易造成汽泵、除氧器水位、凝结器水位、甚至高加水位等等波动，对整个机组的安全不利。用给水控制汽温最大的缺点就是容易造成水冷壁的热交变应力过大，对水冷壁金属受热面的伤害是可想而知的。

三、结论

在锅炉中所有的温度都是煤烧出来的，煤调汽温其滞后性大，操作人员需要做好充分的提前量、和对参数变化的预见性。对操作人员的要求高，但是对参数的影响小，利于机组的安全运行。

在稳定工况时，用煤水比控制汽温是在给水量不变的基础上，调整相变点的高度，改变过热段和蒸发段的面积，从而达到对汽温的控制；同时煤量的改变也相应的改变了送、引风机，对参数的稳定起到关键的作用。总之超超机组的汽温变化和水煤之间的平衡有着重要的联系，水煤平衡才是汽温稳定的主要因素。

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