论二次再热机组锅炉主、再热蒸汽温度的控制

论二次再热机组锅炉主、再热蒸汽温度的控制

艾启龙

身份证：23102519871123491X

摘要：当今社会，由于受到环境问题的影响，电力工业在发展过程中所承受的压力与日俱增。与许多依靠清洁能源发电的技术对比，采取科学高效的技术来减少火电机组的污染排放、促进机组整体效率的提升具有非常重要的现实意义。因此许多发达国家均针对超临界技术制定了一系列发展规划，并对两次再热技术等进行系统性研究。据理论研究可知，如果应用较为成熟的金属材料，两次再热机组对比传统的一次再热技术所消耗的经济成本更为低廉。

关键词：二次再热,超临界,锅炉,汽温调节

前言：超临界二次再热技术作为目前最先进可行的燃煤发电技术之一,应用于发电机组可以提高发电效率、降低碳排放,而其调峰能力对新能源顺利并网发电也具有重要意义。其中,超临界二次再热锅炉技术是影响二次再热技术发展的关键技术问题之一。为了更好发挥超临界二次再热技术的优势,国内外众多科研机构对锅炉关键技术开展了大量研究工作。

1. 二次再热机组简介

蒸汽中间再过热，就是将汽轮机(高压部分)内膨胀至某一中间压力的蒸汽全部引出，进入到锅炉的再热器中再次加热，然后再到汽轮机(低压部分)内继续做功。经过再热以后，蒸汽膨胀终了的干度有明显地提高。虽然最初只是将再热作为解决主汽干度问题的一种办法，而发展到今天，它的意义已远不止此。现代大型机组几乎毫无例外地采用再热循环，因此它已成为大型火电机组提高效率的必要措施。从世界范围内现有的蒸汽发电机组来说，再热方式包括一次再热和二次再热Ⅲ。所谓一次再热，指的是将汽轮机高压缸的排汽全部引出，进入到锅炉的一级再热器中加热，然后再到汽轮机中压缸内继续做功。而所谓二次再热，指的是将汽轮机(超)高压缸内膨胀至某一中间压力的蒸汽全部引出，进入到锅炉的二级再热器中再次加热，然后再到汽轮机高(中)压缸内继续做功]。二次再热机组的汽轮机包括超高压缸、高压缸、中压缸和两个低压缸，超高压缸排汽去第一级再热器，高压缸排汽去第二级再热器，热力系统主要变化有：1)锅炉增设一个低压再热器，相应增加低压再热器事故喷水系统。2)增加二次冷再热蒸汽管、二次热再热蒸汽管及对应的疏水阀。3)给水(凝结水)回热由八级增至十级，相应增加一台高压加热器和一台低压加热器及对应的液位调节阀和危急疏水阀。4)抽汽管道数量和级数增加，对应的抽汽逆止阀相应增加。5)汽轮机旁路系统采用高、中、低压三级串联旁路，增加了一级中压旁路及对应的减压阀、减温阀和隔离阀。

2. 二次再热控制系统

1000MWZ．次再热机组较常规1O00MW机组热控主要增加了下列控制回路和顺控子组：1)二次再热温度调节控制回路。2)二次再热管道疏水阀顺控子组。3)增加的抽汽管道疏水阀顺控子组。4)增加的一台高压加热器和一台低压加热器相对应的液位调节控制回路和危急疏水子组控制。5)增加的抽汽逆止阀、电动门的顺控子组。6)汽轮机旁路系统高、中、低压三级串联旁路控制回路。可以看出1000MWZ．次再热机组较常规IO00MW级机组虽然增加了数个控制回路和顺控子组，但除“二次再热温度调节控制回路”外，其它4项的控制策略较常规1000MW级机组没有大的区别，下面着重对二次再热的温度控制策略进行阐述。

3. 二次再热温度超温的原因分析

一次再热、二次再热由于温度超温而引起的事故喷水的原因很多，归纳起来有以下几个方面的内容。

（1）锅炉超负荷运行炉膛的容积热负荷qv=BQd／VL。对于一个运行的锅炉，容积VL是一个定值，由于系统泄漏及自用的蒸汽量较大或未及时清理受热面上的灰渣时锅炉欲达到设计出力，只能增加入炉燃料量B，最终使锅炉容积热负荷c『v增大。燃料量的增加直接导致烟气流量的增加，烟气流速增加，燃料在炉膛内停留的时间相对减少，使炉膛出口温度升高，而qv的增大将使炉膛火焰中心温度升高，炉膛出口温度相对升高，再热器吸热多，造成事故喷水流量增大。（2）一次风量大当一次风压高过设计值时，磨组一次风量也高于设计值时，煤粉相对变粗，机械不完全燃烧加大，需增加燃料，增加烟气量，使再热器吸热多，造成事故喷水流量增大。（3）二次风门执行机构动作不一致二次风执行机构动作不一致时，使得各层燃烧器配风不合理，炉内空气动力工况与冷态试验结果差别较大，造成煤粉颗粒燃烧及燃尽情况不佳、炉内燃烧工况恶化、火焰形状紊乱、火焰中心位置偏高，使再热器吸热多，造成事故喷水流量增大。（4）烟气挡板执行机构位置反馈有误当烟气挡板执行机构位置反馈有误时，如当再热器烟气挡板的实际位置尚有部分开度时，此时其位置变送器显示开度为0，当此时一次再热、二次再热出口的蒸汽温度超温，事故喷水将会动作。

4.再热汽温调节技术

（1）控制烟气挡板

烟气挡板利用单回路系统对流通烟气进行控制，然后将一次、二次再热汽温额定值与现实偏差值之间的差值作为系统的控制偏差。为了防止在对烟气挡板进行控制阶段的持续摆动，控制偏差需要保留部分死区。在控制期间中为了有效地避免因烟气挡板的关闭程度加大而使得烟气通流量持续缩小，需要对两次再热器烟气挡板的控制指令及额定值实行限值保护。如果二次再热汽温同时发生变动，则需要将烟气挡板关闭，等候燃烧器开启并进行摆动控制。如果二次再热汽温变化幅度出现不同，则需要对两侧烟气挡板实行非同步控制，蒸汽温度高于另一侧的烟气挡板先开始运行。

（2）控制二次再热器微量喷水

微量喷水一般采取串级控制的方式，针对二次再热器的实际出口温度用主回路进行操控，而副回路则负责对减温器的实际出口温度进行操控。为了保证机组的经济损耗在计划范围内，需要对额定值进行合理的控制，一般所设置的具体数值为燃烧器进行摆动的过程中汽温额定值以上3℃，在进行常规调节时应先对燃烧器的摆角进行有效掌控。如果发生下列情况，则需要取消设定值上添加的3℃，包括：燃烧器的摆角已经达到最低限度；再热汽温远高于警戒值；再热汽温的增长速度高于报警值。发生此类情况，除了取消添加的3℃偏差值，还需要马上进行喷水操作，避免温度上涨超过规定标准。

（3）控制二次再热器事故

喷水事故喷水同烟气挡板相同，利用单回路系统进行控制。控制额定值为燃烧器进行摆动过程中的蒸汽温度额定值加5℃。微量喷水阀为控制系统提供前馈，如果喷水阀位超过额定值，此时需要即刻投入事故喷水。另外，事故喷水在进行系统设计时，配备有避免喷水阀汽温不断下降的保护回路。

（4）二次再热汽温与过热汽温的解耦控制

二次再热汽温与过热汽温应进行解耦，对燃烧器摆角进行控制，并将其微分信号视为前馈，就可以执行具体操作。在燃烧器摆角的影响下，主、再热汽温所受到的作用几乎是一致的。如果主汽温高于再热汽温，为了使得再热汽温发生上摆，主汽温的前馈信号会提高速率进行喷水，避免主汽温持续上涨。反之，如果主汽温低于再热汽温，为了防止再热汽温发生下摆，主汽温的前馈信号会提高速率收回喷水，避免主汽温持续下降。

5.结束语：

综上所述，超临界二次再热技术应用于燃煤发电能够节约煤炭资源和减少碳排放,一定程度上提高了机组的经济性,而发展二次再热技术也将为超临界机组的建设打好技术基础。未来发电机组也将进一步朝着大容量、高参数的方向探索。

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