沈庆东

摘  要：本文将从当前直流锅炉汽温的概况出发，阐述控制直流锅炉汽温的作用，对超超临界直流锅炉的主要汽温控制举措进行分析与探究，希望为相关人员提供一些帮助和建议，改善660MW超超临界直流锅炉的过热汽温问题，从而使直流锅炉运行经济性和稳定性得到保证。

关键词：汽温控制;直流锅炉;过热汽温

引言：

近些年，国内科学技术飞速发展，在已有的超临界直流锅炉基础上，出现了一种大容量、高参数的660MW发电机组，该直流锅炉具备超过25兆帕的主蒸汽压力，再热蒸汽温度和主蒸汽温度超过580摄氏度。由于直流锅炉具有较高的运行参数，调峰要求也相对较高，增加了控制直流锅炉汽温的难度，因此，研究超超临界直流锅炉的主要汽温控制具有一定现实意义。

一、当前直流锅炉汽温的概况

直流锅炉汽温发生改变的因素相对较多，当直流锅炉运行正常时，其不同受热面不存在明确界限，过渡段温度、蒸发段温度、加热段温度的分布存在渐进性的特点。若直流锅炉中给水和燃料为不均衡比例，那么就会改变各个受热面之前的平衡状态，从而改变蒸汽输出参数。若直流锅炉减少给水量则会增加直流锅炉燃烧时间，延长蒸汽过渡段时长，整体扩大过渡面积，导致蒸汽温度下降困难，提升出汽口部位的蒸汽温度。相反，若直流锅炉增加给水量则会整体扩大蒸发段面积，使直流锅炉里的温度大幅降低，对出汽口汽温和锅炉汽温产生影响。

二、超超临界直流锅炉的主要汽温控制举措

进行汽温控制有利于超超临界直流锅炉的稳定运行，提高其经济性。一般来说，超超临界直流锅炉的主要汽温控制举措包括调整机组汽温、控制燃水比、控制过热汽温等。

（一）调整机组汽温的主要方法

1.整体调整过热汽温

减温喷水来自直流锅炉给水总量，这使得由于煤水比不协调而导致的温度偏差无法只依靠减温喷水来充分校正。如果煤水比相对较大，那么要想让过热汽温保持不变就要用到许多减温水，在这种情况下，煤水比不协调的情况将会加剧，喷水受热面和工作流量将会大幅减少，导致多段的工质温度、受热面金属温度升高，这样一来，非但无法对汽温进行调节，反而会使水冷壁超温情况不断加剧，对直流锅炉运行的安全性产生影响。

处于给定负荷时，中间点焓值和主蒸汽焓值相同，都会被煤水比所影响。即使煤水比出现了极小的变化，中间点温度也会受到影响[1]。对于煤水比反映，中间点温度比热蒸汽温度作出的反映更快。从大量直流锅炉运行经验能够得出，中间点每改变1摄氏度，过热蒸汽将随之改变5摄氏度至10摄氏度。从这个角度来讲，对中间点焓值进行选取来控制煤水比的过程中，能够产生提前控制过热蒸汽的功能。一旦工况出现变化，需按照中间点温度对煤水比进行调整，这样能够让调节汽温时间滞后大幅减少，并在第一时间对水冷壁整体工质温度进行控制，避免水冷壁出现传热恶化的问题。整体而言，借助煤水比的调整使中间点稳定温度得到保证，维持适当范围的过热度，从本质上讲相当于固定过热器出口、中间点二者的过热段，让直流锅炉具备和汽包炉相近的过热汽温性质。由此不难看出，为了使超超临界直流锅炉的过热汽温始终是额定值，就要将煤水比控制在一定范围内。

2.详细调整过热汽温

大致稳定中间点的温度后，直流锅炉便不会产生较大的过热汽温温差。不过，调节超超临界直流锅炉时会受到多种不同的因素所影响，不能只依赖基于煤水比的整体调整，还应通过喷水减温器展开细致、深入的调整工作。由于喷水减温器具有较快的反应速度和较小的工作惰性，因此喷水的温度改变能够完成于短短几秒钟时间。

与此同时，超超临界直流锅炉加长了原有的过热器管道，增加了惯性与滞后，其结构也变得更为复杂，因此需要通过多级减温喷水的方式加以细调。比如，某发电厂660MW超超临界直流锅炉对三级喷水控制系统进行设计，以此来控制过热汽温。在后屏过热器、屏试过热器、低温过热器的后面依次放置三级减温器，起到了良好的过热汽温细调效果。

（二）控制燃水比的主要方法

1.选择反馈信号

燃水比反馈信号既可以是中间点焓值，又可以是中间点温度，在负荷发生改变后，中间点焓值的线性度优势与灵敏度优势会表现的更为明显。除了反映燃水比不协调这一点外，中间点焓值还可以作为过热蒸汽作功水平的代表。给定焓值在控制负荷的同时，也能够粗略调整过热汽温。由此不难看出，采用中间点焓值能够使调节燃水比的性能与精度得到保证。

2.设计控制回路

调整燃水比是汽温保持的最后关卡，但其影响延迟相对较大。而减温喷水可以使过热汽温快速变化，但汽温在最后无法维持恒定状态[2]。只有协调、整合以上两个方法，才可以得到最优的汽温响应性能与汽温调整性能。以校正中间点焓值为基础构建给水控制系统，省煤器到分离器的焓值乘以水流量目标值能够得到炉膛吸热量，其目标值由锅炉金属储能加以修正后，除以炉膛焓值并减掉减温水流量，即可获得炉膛给水的真实需求值。

与此同时，一级减温器及其入口汽温之间的控制偏差即为T控制器偏差值，加权相加两个不同的控制偏差，用所得的偏差信号对燃水比进行修正。对减温器温差信号进行添加是因为其能够表示适量喷水。按照这一思想进行调整后，燃水比会让减温器始终处于已设置好的预定温差值，确保减温器能够在合适的位置运行，适当调整时响因汽温做出的上下波动，防止减温器在全关、全开部位时间较长而造成调节滞后的问题。

（三）控制过热汽温的主要方法

一般通过PID串级策略来控制过热汽温，当处于稳定的工况时，该控制策略能够让直流锅炉运行生产需求基本满足，当处于锅炉改变火焰中心、负荷升降幅度大、锅炉启停等工况时，经常会有汽温反调或调节滞后的问题，同时，减温水执行机构无法作出快速响应，不应频繁、反复的做出动作，这也使PID串级调节面对扰动幅度突然增大时会减弱控制能力[3]。从这个角度考虑，减温水控制应以物理机理过程为基础。在该控制方案中，出口汽温的调整系数乘以设定偏差值能够得到调整要求，PID控制器能在出口汽温出现偏差后根据所得到的调整要求展开一系列调节，使减温喷水量发生变化，以此来实现进口汽温变化的目的。

一旦进口汽温发生变化，利用过热器能够使出口汽温发生变化，再借助模拟过热器产生的进口汽温变量，经过PID调节器回路与出口汽温彼此抵消。若实际过热器、模拟过热器二者的特性相接近，那么设定值回路处在动态调整中时便会始终保持恒定状态，确保系统调节性能的稳定性。除此之外，为了避免因汽温过低而出现过热器进水的情况，应通过减温水压力测点施加裕量，并将这个裕量当成出口汽温下限值。

三、汽温控制在超超临界直流锅炉中的应用

某发电厂在调试660MW超超临界直流锅炉时采用了以上汽温控制方案，现场调试与组态十分顺利，且控制品質良好。一方面，三级减温水、燃水比都投入到协调控制和自动控制中，运行方式采用AGC模式，从550MW负荷指令降低到350MW负荷指令的整个过程中，两侧主蒸汽始终将温度控制于正负3摄氏度的范围内。另一方面，三级减温水、燃水比都投入到协调控制和自动控制中，运行方式采用AGC模式，从480MW负荷指令增加到610MW负荷指令的整个过程中，两侧主蒸汽也能够将温度控制于正负3摄氏度的范围内。

结语：

总而言之，研究超超临界直流锅炉的主要汽温控制举措具有重要的意义。相关人员应对当前直流锅炉汽温的概况有一个全面了解，充分把握控制直流锅炉汽温的作用，能够通过调整机组汽温、控制燃水比、控制过热汽温等方式有效控制直流锅炉汽温，改善660MW超超临界直流锅炉的过热汽温问题，从而使直流锅炉运行经济性和稳定性得到保证。

参考文献

[1] 吴寿贵，王红雨，党小建，等.某350 MW超临界直流锅炉分离器汽温偏差和汽温偏低原因分析及调整方法[J].锅炉技术，2019，49（01）：22-27.

[2] 郑国宽，袁春江，文岩.600MW级超临界直流锅炉启动过程中压力与温度控制探讨[J].东北电力大学学报，2019，31（02）：18-21.

[3] 范永胜，徐治皋，陈来九.基于动态特性机理分析的锅炉过热汽温自适应模糊控制系统研究[J].中国电机工程学报，2019，（01）：23-28.

1974501705399