电力锅炉主蒸汽超温的改进措施

【摘 要】电力锅炉主蒸汽温度决定着机组生产的经济性和安全性。由于锅炉主蒸汽温度变化具有滞后性、延迟性等特点，导致主蒸汽经常出现超温的现象。主蒸汽出现超温的现象在大多数火电厂的锅炉系统中经常出现，影响主蒸汽温度的因素较多，同时对主蒸汽温度控制的难度较大。对主蒸汽超温的改进主要是对蒸汽温度进行控制，通过改进主蒸汽超温的问题，能保证火电厂安全而又经济的运行。本文对电力锅炉主蒸汽超温的影响因素进行简单分析，总结改进主蒸汽温度超温的措施。

【关键词】电力锅炉主蒸汽超温温度控制改进措施锅炉

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

一．引言

锅炉设备是火力发电厂的主要热力设备，其作用是使燃料通过燃烧将其化学能转变为热能，并以热能加热给水以生产具有一定规范的过热蒸汽。在电力机组生产中，锅炉的主蒸汽超温是较为常见的现象，主蒸汽超温容易造成进汽设备损坏，严重时导致烧坏机组的过热器。超温问题严重影响了生产的安全，在生产时，要保证锅炉的主蒸汽温度控制在规定的范围内。

二.电力锅炉主蒸汽超温影响因素。

在锅炉机组运行过程中，造成主蒸汽温度变化的因素较多，烟气侧的燃料量和总风量、燃烧器的投入方式、受热面的清洁度以及蒸汽侧的主蒸汽流量、减温水温度及流量、给水温度等都对主蒸汽温度产生影响。一般火电厂锅炉主蒸汽温度变化都必须控制在±5℃范围内，由于喷水量的变化到引起主蒸汽温度变化需要较长的时间，特别是对于容量变大，参数增加的机组，由于蒸汽过热受热面的比例大，对主蒸汽的温度控制难度较大。

在锅炉机组实际运行过程中，主蒸汽温度变化较大，随着主蒸汽温度升高，会导致调节级内热降增加，在负荷保持不变的情况下，调节级的动叶片会有可能发生负荷现象。如果一旦温度过高，会降低金属材料的机械强度，加快蠕动的速度，缩短设备使用寿命，造成设备损坏。主蒸汽持续过高会导致各个受热部件发生热变形，加大热膨胀，一旦热膨胀受到阻力时，会引起机组的振动。

三.电力锅炉主蒸汽超温改进措施。

1.优化主蒸汽温度系统设计。

在目前的火电厂锅炉主蒸汽温度控制中，普遍采用的串级控制系统。在串级调节系统中，在控制加热管长度较长，受热面大的锅炉主蒸汽温度变化有较好的效果。串级控制系统是通过两个调节器通过串联，控制一个执行阀，实现定值控制的系统。串级控制系统方框图如下：

串级控制系统存在的副回路，可提高系统的工作效率，在衰减系数相同的情况下，缩短了调节时间，提高了系统的快速性。在电力锅炉中，喷水减温器的连接加热管较长时，喷水减温后所达到的温度要经过很长的时间才能传导到锅炉的出口，引起主蒸汽温度变化，串级控制系统能调节主回路和超前信号的同步状态，可对主蒸汽温度进行控制。

在进行优化温度系统设计时，要考虑到锅炉负荷的影响。在普通的控制系统中，无法确保整个锅炉负荷的均衡，主蒸汽温度容易受到负荷变化而变化。同时，在过热器的正常工作中，其温度几乎达到材料本身能承受的最大温度，导致无法根据温度的变化进行灵活调整，基于此，要对加热器的材料性能进行了解和分析，在有必要时，要更换加热器为钢材耐热性能较好的钢材。

2.加强调试主蒸汽减温的自动控制。

在调节系统引入多种前馈作用之后，根据主要外部扰动造成调节系统的影响进行补偿，主蒸汽温度变化之前，促使调节器及时发送动作，通过调节器的事先调节，加快其调节速度，提升调节品质。在减温自动控制系统中，通常采用串级控制的策略，其控制系统中，要解决调节器的积分饱和问题，为解决此类问题，要在一级和二级减温的控制回路中，通过增设调节器的抗积分饱和功能来实现。当减温水调整门打开或关闭时，实现调节器的闭锁单向性输出。

3.估算过热器各点的温度值。

引起锅炉主蒸汽温度变化的主要原因是锅炉负荷的变化，由于过热器较长，在锅炉负荷改变时，主蒸汽温度会比过热器上的各点温度慢，从过热器到主蒸汽温度中传递时间较长。通过对过热器各点温度进行控制，可实现对锅炉主蒸汽温度控制的目的。根据锅炉过热器的动态数学模型，对各点的状态变量进行估算，估算出各点温度值。再依据估算的各点温度值，适时调节喷水阀的开闭时间，这样可以加快主蒸汽超温控制的时间和效果，可抑制主蒸汽温度的较大变动，可有效避免出现超温等现象。

4.锅炉减温水系统改造，扩大受热面积，增大减温速度。

采取在埋管的下部增加受热扁钢的方式，增大受热面积，通过增大受热面积提高吸热量，同时炉膛出口的烟气温度得到降低，由于该处布置的过热器吸热变少，可为主蒸汽温度减负，避免主蒸汽温度超温。在省煤器前的给水管道上，增加一条减温水管路，用于对启动初期的主蒸汽温度过热进行过热气温的调整，使减温水能快速调节气温，达到对主蒸汽温度控制的目的。同时为防止给水倒流的情况，可在原减水主路上增加止逆阀，在机组启动后，通过关闭阀门将系统进行隔绝。减温水系统中的水，不能采用普通水，而要采用合格的除盐水或冷凝水。在锅炉使用时，要定期对锅炉的过热器、主蒸汽管道进行冲洗，避免盐分在管道内积累。

5.采用串级PID调节。

在火电厂锅炉蒸汽温度控制系统中，串级PID调节方式是利用较广的系统，由于锅炉主蒸汽温度信号是一个大时滞信号，在工况稳定的情况下，通过串级PID系统的调节，便于将主蒸汽温度进行控制。如果出现较大浮动情况下，要进行区别对待。要满足温度控制性能和满足低成本的需要，就要对控制对象的特性进行充分的分析。在调节阀应该正常动作而串级PID调节没有及时输出正确的指令时，要制定强制改变输出量的控制方案。

对主蒸汽温度进行调节，采用先将副回路投自动，然后将主回路改投自动。将主调节器置于内给定，切换开关为手动状态，再将副调节器放置在外给定上，开关位置位于手动状态上；主调节器调节为正作用，副调节器调节为副作用，根据经验值预定调节器的参数。将CRT的操作界面中手动设置调至主蒸汽温度和二级喷水减温器的出口温度，在主蒸汽温度与定值相符，耳机喷水减温器出口温度稳定时，调节主蒸汽温度的给定值，在二级喷水减温器出口的温度偏差值为零时，将副调节器改为自动位置。为保证主蒸汽温度偏差为零，要调整主蒸汽温度的给定值，主调节器切换至自动位置，完成串级控制的回路投运。最后调节主调节器的给定值到预定的数值。通过串级系统的调节，主调节器起到了细调作用，而副调节器起到粗调作用，在减温水的流量发生变化时，副调节器的调节作用可以尽快消除流量的扰动和变化，从而减少对锅炉主蒸汽温度的影响。

四．结束语

在锅炉主蒸汽温度控制中，由于温度变化的滞后性和延迟性，导致温度控制难度增大，通过系统的优化，物料循环的改善，对过热器各点温度的估算以及采用串级PID调节方式，能改进主蒸汽温度的超温问题，能保证机组生产的安全，有利于效益的提高。

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