认识直流锅炉

【知识讲解】汽包锅炉和直流锅炉有何主要区别？各有何优缺点？

汽包锅炉的主要优点： （1）由于汽包内储有大量的水，有较大的储热能力，能缓冲负荷变化时引起的汽压变化； （2）汽包炉由于有固定的水、汽和过热汽分界线，故负荷变化时引起过热汽温变化小； （3）由于汽包内具有蒸汽清洗装置，故对给水品质要求低。 汽包锅炉主要缺点： （1）金属耗量大；（2）对调节反应滞后；（3）只能用在临界压力以下的工作压力。 直流锅炉的主要优点： （1）金属耗量小；（2）启停时间短，调节灵敏；（3）不受压力限制，既可用于亚临界压力锅炉，也可用于超临界压力锅炉。 直流锅炉的主要缺点： （1）对给水品质要求高；（2）给水泵电耗量大；（3）对自动控制系统要求高；（4）必须配备专用的启动旁路。

直流锅炉的特点：

水的临界点22.15MPa、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。

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。

直流炉运行参数调节

1、直流锅炉汽压控制

机组负荷增加时，汽机调门开大，蒸汽流量立即增加，使得汽轮机功率也同样立即增加。由于锅炉给水流量和燃烧率还未变化，蒸汽流量和汽轮机功率的暂时增加是由于蒸汽压力下降而使锅炉放出蓄热引起。由于直流锅炉蓄热能力小，压力下降的速度大一些。稳定后汽压维持在偏低的数值，这是需要增加给水量和燃料量来维持主汽压力的下降，保持汽机的调门开度不能波动太大。

2、直流锅炉汽温控制

汽温调节的主要方式是调节给煤量与给水量之比，辅助手段是喷水减温或烟气侧调节。由于没有固定的汽水分界面，随着给水流量和燃料量的变化，受热面的省煤段、蒸发段和过热段长度发生变化，汽温随着发生变化，汽温调节比较困难。

过热汽温控制。过热蒸汽温度是由煤/水比和两级喷水减温来控制。取自过热器的减温水取自高加出口和省煤器的出口联箱，每级减温器喷水量为该负荷下的3%主蒸汽流量。系统在35%～100%BMCR负荷范围内维持出口汽温在569±5℃。在20%BMCR负荷以下不允许投喷水。如果喷水调节阀关闭超过10秒之后且过热汽温低于控制的目标值，则应关闭每个隔离阀。

‚再热汽温控制。滑压运行时，在50%～100%BMCR负荷之间，再热器出口蒸汽温度控制在569±5℃。正常运行期间，再热蒸汽温度由布置在尾部烟道中的烟气挡板控制。两个烟道的挡板以相反的方向动作。烟气挡板的连杆有一个执行器，可调节满行程限制值，使之在关闭位置下至少有20%的烟气量通过。再热汽温偏低时，再热器烟道挡板向全开位置调整，以减小再热器烟道阻力，增加通过再热器烟道烟气量，提高再热汽温。在负荷低于约85%时再热器挡板全开。过热器烟道挡板向关闭位置调整可增大过热器烟道阻力，这样将增加通过再热器对流受热面的烟气量以提高再热器出口汽温。（过再热器烟气挡板正常运行时两个开度之和必须大于120）

烟气挡板系统的响应有一定的滞后性，在瞬变状态时，可以投布置在冷再管道上的事故减温器。

1、水煤比

水煤比越高，主汽温越低；反之，主汽温越高

2、给水温度

给水温度低时（如高加切除），燃料量不变时，主汽温度会下降，负荷也会下降

3、过量空气系数

过量空气系数大时，由于炉膛吸热为辐射型吸热，温度对其影响较大，所以过多的冷风进入炉膛导致炉膛吸热量减小，造成过热器进口温度降低；反之，过热汽温增高

4、火焰中心高度

火焰中心高度上移时，导致炉膛吸热量减小，造成过热器进口温度降低；反之，过热汽温增高

5、受热面结渣

水冷壁受热面结渣，主汽温有所下降；过热器受热面结渣，主汽温明显下降

3、直流锅炉燃烧控制

燃烧器区域的过量空气系数是随锅炉负荷变化的，并受投运磨煤机数量的影响。燃烧器区域的风量是指经过燃烧器进入锅炉的风量，包括运行燃烧器的一次风，二次风，未运行燃烧器的漏风/冷却风和所有燃烧器的中心风。停运燃烧器的漏风量是由二次风挡板最小位置决定的，并随着该负荷下热二次风道与炉膛负压之间的压差而变化。根据氧量信号操纵燃烧器风室风量和燃烬风量两者的比例，使燃烬风系统旋转趋势最小。

4、直流锅炉给水控制

锅炉给水系统配置了一台30%容量的电动泵和两台50%容量的汽动泵。在低负荷和启动时，用电动给水泵或气泵前置泵进行锅炉启动上水，用给水旁路控制阀调整给水流量。一旦该阀开启大于75%，应将旁路切至给水主路运行。两台汽动泵运行时，一台泵甩负荷，负荷降低至50%以下，燃烧率、减温水量相应的降低，此时给水量应等于送出的蒸汽流量。

低负荷运行时，给水流量和压力降低，受热面入口的工质欠焓增大，容易发生水动力不稳定。由于给水流量降低，水冷壁流量分配不均匀性增大；压力降低，汽水比容变化增大；工质欠焓增大，会使蒸发段和省煤段的阻力比值发生变化。

直流锅炉与汽包炉在加减负荷和温度调节过程时，有什么区别？

直流炉与汽包炉的负荷增减时，燃料与给水量都要随之增减。但是，由于汽包水容积的作用，汽包炉在调节过程中不需要严格保持给水与燃料量的固定比例。当给水与燃料只有一个变化时，只能引起锅炉出力或汽包水位的变化，而对过热气温的影响不大。这是因为汽包炉的过热器受热面是固定的，过热器入口处蒸汽参数（饱和蒸汽）变化不大。

在直流炉中，负荷变化时，应同时变更给水和燃料量，并严格保持其固定比例，否则给水或燃料量的单独变化、或给水与燃料量不按比例的同时变化都会导致过热气温的大幅度变化。这是因为直流炉的加热、蒸发、和过热三段的分界点有了移动，即三段受热面面积发生变化，因而必然会引起过热气温变化。

所以，严格保持燃料量与给水量的固定比例是直流锅炉与汽包炉在调节上最根本的区别。

另汽压的调节（即锅炉产汽量）：对于汽包炉，由于汽包有一定的储水容积，故其给水与汽压没有直接关系，而给水量按水位变化进行调节。但对于直流炉，其产汽量直接由给水量来定，因而燃料量的变化不能引起锅炉出力的变化，只有变动给水量才会引起锅炉蒸发量的变化。显然，当调节给水以保持压力稳定时，必然引起过热汽温的变化，因而在调压过程中，必须校正过热汽温。也就是说：给水调压、燃料配合给水调温，抓住中间点，喷水微调，这是直流锅炉运行调节的基本原则。