超临界直流锅炉过热蒸汽动态特性分析

摘 要：以某600MW超临界直流锅炉的过热器系统为研究对象，在仿真机上分别进行燃煤量、给水流量、功率阶跃扰动试验，进而分析过热蒸汽的动态特性。揭示出过热器出口蒸汽温度、压力等参数在这些阶跃扰动下的变化规律，对过热器系统的控制和改进具有一定指导意义。

关键词：超临界； 过热； 动态特性； 集总参数

中图分类号：TK229.2 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）10-180-001

1.过热器系统

以某600MW超临界直流锅炉的过热器系统为研究对象。研究的过热器系统范围从分离器出口开始至高压缸入口结束。包括：顶棚过热器、低温过热器、上下两侧一级减温器、屏式过热器、上下两侧二级减温器以及高温过热器等。

2.仿真示例及动态特性分析

对该600MW超临界机组在ECR工况下燃煤量、给水流量、汽轮机功率分别发生阶跃扰动时的过热蒸汽动态特性进行仿真研究。其动态响应及分析如下。

2.1燃煤量扰动过热蒸汽的动态特性

锅炉燃煤量阶跃减小时，过热段缩短。锅炉过热蒸汽流量和过热蒸汽压力逐渐降低，随着压力的降低，锅炉的蓄热能力也降低，同时放出部分蓄热以满足加热蒸汽的需要，所以蒸汽流量和压力变化过程中会有降低的趋势，过热蒸汽压力最终稳定在较低的水平，而蒸汽流量由于给水流量未变而减温水量的减少，也会维持在较低的水平。过热蒸汽温度经过一定时间的延迟后，单调下降，最终稳定在较低的水平上。

2.2给水流量扰动过热蒸汽的动态特性

锅炉给水流量阶跃减少时，由于壁面热负荷未变化，故热水段和蒸发段都要缩短，从而包含部分蒸汽，蒸汽流量逐渐减小到扰动的给水流量。过渡过程中，由于蒸汽流量大于给水流量，所以工质储存量不断减少。随着蒸汽流量的逐渐减少和过热段的增加，出口过热汽温渐渐升高。但在汽温升高时金属吸收蓄热，对汽温变化有一定的减缓作用。汽压随着蒸汽流量的减少而逐渐减低。虽然由于给水流量减少使蒸汽流量减少，但由于燃煤量并未增加，故稳定后工质的总吸热量并未变化，只是单位工质吸热量增加、出口汽温升高而已。

2.3功率扰动过热蒸汽的动态特性

汽轮机调门开度突然增大，蒸汽流量立即增加，汽压下降。由于当汽压下降时，饱和温度下降，锅炉金属释放蓄热，产生附近蒸发量，抑制汽压下降。随后，蒸汽流量因汽压降低而逐渐增加，最终与给水流量保持平衡。同时汽压降低速度也趋缓，最后达到一稳定值。

3.结论

（1）燃煤量或给水流量单独扰动时，都将引起过热蒸汽温度的剧烈变化，而功率扰动时，过热汽温变化不大，可见保持煤水比协调变化对稳定过热汽温极其重要。

（2）燃煤量或功率单独扰动时，虽会引起过热蒸汽压力的变化，但明显低于给水流量扰动引起的压力变化。

（3）燃煤量、给水流量或功率单独扰动时，都会引起过热蒸汽流量的变化，给水流量扰动效果最大，功率扰动次之，燃煤量扰动效果最小。

参考文献：

[1]李旭.过热汽温的动态特性与控制[J]动力工程，2007，02：199-203

[2]范永胜，程芳真，眭喆，吕崇德.600MW超临界直流锅炉的动态特性研究[J]清华大学学报（自然科学版），2000，10：104-107