锅炉蒸汽温度调节系统new

1、第九章第九章 锅炉的蒸汽温度调节系统锅炉的蒸汽温度调节系统2014年年5月月火力发电厂集散控制系统应用锅炉的结构简图锅炉的结构简图想一想想一想 锅炉的过热蒸气温度、再热蒸气温度是影锅炉的过热蒸气温度、再热蒸气温度是影响机组安全经济运行的重要参数。温度过高或响机组安全经济运行的重要参数。温度过高或过低对锅炉运行有哪些影响呢？过低对锅炉运行有哪些影响呢？p蒸汽温度调节的基本任务是保证过热蒸气出口汽温、再热蒸气出口汽温在动态过程中的变化在规定的允许范围内，在稳态时等于给定值。想一想想一想给定值如何规定？第一节第一节 过热蒸气温度调节系统过热蒸气温度调节系统一、影响过热蒸汽温度变化的主要因素一、影响过

2、热蒸汽温度变化的主要因素1、机组负荷变化的影响、机组负荷变化的影响 在单元机组中，锅炉负荷和机组负荷保持基本一致，当负荷发生改变时，势必引起燃料量和风量在一定范围内变化，从而造成炉内燃烧工况即火焰变化，导致过热蒸气温度的变化。一、影响过热蒸气温度变化的主要因素一、影响过热蒸气温度变化的主要因素2、给水温度变化的影响、给水温度变化的影响 在燃烧不变时，给水温度变化，必然使水在水冷壁内的吸热量发生变化，产汽量发生变化，过热蒸气温度发生变化。一、影响过热蒸气温度变化的主要因素一、影响过热蒸气温度变化的主要因素3、过热蒸气压力的影响、过热蒸气压力的影响 过热蒸气压力变化会引起对应的饱和温度的变化，从而

3、使过热蒸气温度变化。二、调节过热蒸气温度的常用方法二、调节过热蒸气温度的常用方法锅炉过热蒸汽温度的调节最常用的是喷水减温方法。 锅炉一般都安装至少两级喷水减温器。 以两级喷水减温器为例，通常第一级减温器布置在屏式屏式过热器入口前过热器入口前，由于第一级喷水减温器距离主蒸汽出口路径较长，过热蒸气流经前、后屏过热器和高温过热器等受热面后的温度变化较大，所以很难保证过热器出口蒸汽温度在规定的范围内；而屏式过热器又布置在炉膛内烟温较高处，为了保证屏式过热器的安全运行，确保其管壁温度不超过允许值，必须采用一定的冷却手段。第一级喷水减温器布置在此处，可使屏式过热器入口蒸汽温度一定，在对过热蒸汽温度进行粗调

4、的同时，对屏式过热器管壁起到冷却作用，保证其管壁温度在允许范围内。二、调节过热蒸气温度的常用方法二、调节过热蒸气温度的常用方法 第二级喷水减温器布置在高温对流过热器入口前或中在高温对流过热器入口前或中部部，此处到主蒸汽出口距离较近，且过热蒸气在高温过热器内温度变化幅度不大，使第二级喷水减温的作用强、灵敏度高，对过热蒸气温度进行细调，以保证锅炉出口过热蒸气温度的稳定。 喷水减温的方法是将给水呈雾状直接喷喷水减温的方法是将给水呈雾状直接喷射到被调过热蒸汽中，给水吸收过热蒸气射到被调过热蒸汽中，给水吸收过热蒸气的热量被加热、蒸发，成为过热蒸汽的一的热量被加热、蒸发，成为过热蒸汽的一部分，同时被调过热

5、蒸汽由于放热，温度部分，同时被调过热蒸汽由于放热，温度下降，最终达到调温的目的。下降，最终达到调温的目的。三、过热蒸汽温度调节系统三、过热蒸汽温度调节系统 过热蒸气温度调节简化系统图如下所示，其中测点温过热蒸气温度调节简化系统图如下所示，其中测点温度由热电偶测量，通过补偿导线进入现场控制站。度由热电偶测量，通过补偿导线进入现场控制站。三、过热蒸汽温度调节系统三、过热蒸汽温度调节系统 由图可知，一级减温器出口汽温就是前屏过热器的入口汽温，二级减温器的入口汽温就是后屏过热器的出口汽温，即一级过热器的出口汽温；二级减温器的入口汽温就是后屏过热器的出口汽温，即一级过热器的出口汽温；而高温过热器的出口汽

6、温是最终被调对象。当机组在不同负荷下运行时，通过一、二级喷水减温器的调节作用，维持二级减温器入口和高温过热器出口的汽温，使高温过热器出口的汽温为给定值（运行人员设定）。（一）过热器的一级减温调节（一）过热器的一级减温调节 过热器的一级减温调节是串联控制系统，主调节器是PID1，副调节器是PID2。调节的目的是维持二级减温器入口温度，即后屏过热器出口蒸气温度在给定值上。它由三部分组成： 主回路主回路 副回路副回路防超温保护回路防超温保护回路（1）主回路。它的被调对象是二级减温器入口汽）主回路。它的被调对象是二级减温器入口汽温。温。p 二级减温器入口温度给定的形成。“二级减温器入口气温给定”由两部

7、分组成。一部分是运行人员在操作员站上设定的“二级减温器入口汽温偏置”；另一部分是由代表机组负荷的“主蒸汽流量”经f(x)转换成“二级减温器入口汽温”；两部分经叠加后形成。p SMITH，中文名称预估器。预估器将被控对象在基本扰动下的动态特性用数学模型表示，并根据该数学模型预先估计出所采取的调节作用对调节对象的可能影响，而不必等到被调节量有所反应之后再去采取调节动作，从而达到提高调节效果的作用。预估器和主调节器PID1只有一个起作用，两者是由热工工程师在工程师站上通过软件实现选择的，运行人员无法干预。1、三个回路的说明、三个回路的说明（1）主回路。）主回路。p 外扰前馈信号的形成。机组负荷的变化

8、、由送风量和火嘴倾角反应的燃烧情况的变化会引起过热蒸汽温度明显变化，因此将他们经1叠加后形成“外扰前馈信号”引入系统，用来抑制它们对过热蒸汽温度的影响，改善一级减温调节的调节品质。p一级减温器出口汽温给定值的形成。“二级减温器入口汽温”与“二级减温器入口汽温给定”经比较后，形成“二级减温器入口汽温偏差”，该偏差经主调节器PID1（SMITH）运算(预估)后，形成二级减温器入口减温调节指令（二级减温器入口汽温预估值），并与外扰前馈信号经4（ 2 ）叠加后，经T1切换后形成“一级减温器出口汽温给定值”。1、三个回路的说明、三个回路的说明（2）副回路。它的被调对象是一级减温器出口汽）副回路。它的被调

9、对象是一级减温器出口汽温。温。p 一级减温器出口汽温由一个测点测得，它与“一级减温器出口汽温给定值”经1比较，形成“一级减温器出口汽温偏差”，该偏差经副调节器PID2 运算，形成一级减温出口汽温调节指令，正常情况下，该指令经5和一级喷水减温手动/自动控制站输出到一级喷水减温执行机构，开大或关小一级减温水调节阀开度，改变一级减温水的流量，通过调节一级减温器出口汽温达到控制二级减温器入口汽温。1、三个回路的说明、三个回路的说明（3）防超温保护回路。）防超温保护回路。p 正常情况下，A2使T2的输出为零，防超温保护不起作用。p当“二级减温水入口汽温”比“二级减温器入口汽温给定”高4以上时，即“二级减

10、温水入口汽温偏差”比A3的给定值高4以上时，防超温保护回路起作用，T2被切换，经防超温保护调节器PID3运算，其输出经T2后，在5与一级减温器出口汽温调节指令叠加，使一级喷水减温执行机构动态过开，从而使一级减温水调节阀动态过开，以防止屏式过热器超温，保护屏式过热器管壁。PID3的输出受到 的限制，以避免一级喷水减温执行机构动作过大，造成二级减温器入口汽温较大波动。1、三个回路的说明、三个回路的说明2、工作原理简介、工作原理简介 主回路的调节对象是“二级减温器入口汽温”，主回路把“二级减温器入口汽温”、反映机组负荷的“主蒸汽流量”、运行人员设定的“二级减温器入口汽温偏置”最终通过主调节器PID1

11、运算（预估器SMIH预估）转换为主回路的输出，即“一级减温器出口汽温给定值”。为了改善过热蒸汽的调节品质，将机组负荷的变化、送风量和燃烧器火嘴倾角作为前馈信号引入主回路中。 在副回路中，“一级减温器出口汽温”与“一级减温器出口汽温给定值”比较后形成的偏差信号经副调节器PID2运算，其输出的调节指令去调节一级喷水减温执行机构，改变一级减温水调节阀开度，引起一级减温水的流量变化，改变一级减温器出口汽温，达到控制二级减温器入口汽温。 2、工作原理简介、工作原理简介 当“二级减温器入口汽温”比“二级减温器入口汽温给定”高出4以上时，防超温保护回路将使一级喷水减温执行机构动态过开，最终使一级减温水流量动

12、态过大，以防止屏式过热器超温，保护屏式过热器管道。 在一级减温调节中，主、副调节器组成了串级调节系统，由于机组负荷的不断改变，主、副调节器的给定值会自动随着负荷的变化而不断整定，这样能进一步提高一级过热器蒸汽温度的调节品质。（二）过热器的二级减温调节（二）过热器的二级减温调节 过热器的二级减温调节也由主回路、副回路和防超温保护回路形成，也是一个串级调节系统，与一级减温调节基本相同。不同之处在于：二级过热器出口汽温测量值是由A、B两个测点决定；二级过热器出口汽温的给定值是恒定值，机组正常运行时为540 ；采用的前馈信号不同；主、副调节器输入的偏差信号不同。其工作原理与一级减温调节相同。因此只对不

13、同之处给予说明。 （二）过热器的二级减温调节（二）过热器的二级减温调节 在主回路中，二级过热器出口汽温的测量设有两个测点，分别位于A、B两侧高温过热器的出口联箱上。A、B测点选择的方法是： 可由运行人员在操作员站上选择A、B任一测点温度或A、B两测点温度平均值，作为“二级过热器出口汽温测量值”；也可由计算机自动选择，当A、B两信号均正常，可自动选择两信号的平均值作为“二级过热器出口汽温测量值”，若两信号之一坏质量，自动选择另一个，且禁止切换至坏质量测点。（二）过热器的二级减温调节（二）过热器的二级减温调节 主回路的被调对象是“二级过热器出口汽温”，调节的目的是使该汽温等于运行人员手动给定的“过

14、热器出口汽温给定值”，该值在机组正常运行时为540 。在主回路中，主调节器PID1输入的偏差是“二级过热器汽温偏差”。 副回路的被调对象是“二级减温器出口汽温”（即高过入口汽温），它由一个温度测点测得，与“二级减温器出口汽温给定值”进行比较后，形成“二级减温器出口汽温偏差”，该偏差作为副调节器PID2的输入。（二）过热器的二级减温调节（二）过热器的二级减温调节 主回路的前馈信号引入了机组负荷和送风量及燃烧器火嘴倾角3个外扰信号，还引入了主蒸汽压力给定值和主蒸汽温度给定值及二级过热器入口压力信号，采用了基于热工学中水蒸气温度和压力与水蒸气焓值关系的较完善方法。这是因为二级减温调节是过热蒸汽温度调

15、节的最后一道手段，为了保证锅炉和汽轮机的安全经济稳定运行，必须尽量提高锅炉过热器出口蒸汽温度的调节品质。第二节第二节 再热蒸汽温度调节系统再热蒸汽温度调节系统一、影响再热蒸气温度变化的主要因素一、影响再热蒸气温度变化的主要因素 再热器一般布置在锅炉的水平烟道或后热井中，吸收烟气中的对流热，与过热蒸汽相比，再热蒸汽的特点是汽温高（与过热蒸汽温度基本相等）、汽压低、流速较慢。影响再热蒸汽温度的主要因素是负荷的变化负荷的变化和烟烟气侧的扰动气侧的扰动。 （1）负荷的改变必然引起燃料量、送风量、给水量、火焰中心位置的高低变化，即燃烧工况的改变，从而引起再热汽温的变化； （2）由于再热器的位置布置特点，

16、烟气侧的扰动是沿着整个再热器的管道进行的，它对再热汽温的影响也比较大。二、调节再热蒸气温度的方法二、调节再热蒸气温度的方法 再热汽温的调节常用的方法包括：再热汽温的调节常用的方法包括：2、改变燃烧器火嘴的倾角、改变燃烧器火嘴的倾角3、改变通过再热器的烟气流动状态、改变通过再热器的烟气流动状态4、喷水减温调节、喷水减温调节1、改变再循环烟气的流量、改变再循环烟气的流量二、调节再热蒸气温度的方法二、调节再热蒸气温度的方法1、改变再循环烟气的流量、改变再循环烟气的流量 再循环烟气再循环烟气是指通过再循环风机将空是指通过再循环风机将空预器后烟道尾部烟气抽出，并送入炉膛预器后烟道尾部烟气抽出，并送入炉膛

17、底部的那部分烟气。底部的那部分烟气。 由于烟道尾部的烟气温度远低于炉膛温度，烟由于烟道尾部的烟气温度远低于炉膛温度，烟气在炉膛中将吸收热量，降低了炉膛温度，减少气在炉膛中将吸收热量，降低了炉膛温度，减少了炉膛的热辐射传热，从而提高了炉膛出口烟气了炉膛的热辐射传热，从而提高了炉膛出口烟气的温度和流速，使再热器的对流传热加强，达到的温度和流速，使再热器的对流传热加强，达到调节再热汽温。调节再热汽温。二、调节再热蒸气温度的方法二、调节再热蒸气温度的方法2、改变燃烧器的倾角、改变燃烧器的倾角改变了炉膛火焰中心的位置改变了炉膛火焰中心的位置（1）火嘴向上，火焰中心位置靠上，烟气温度高，再）火嘴向上，火焰

18、中心位置靠上，烟气温度高，再热汽温高；热汽温高；（2）火嘴向下，火焰中心位置靠下，烟气温度低，再）火嘴向下，火焰中心位置靠下，烟气温度低，再热汽温高低；热汽温高低； 以此达到调节再热汽温的目的。以此达到调节再热汽温的目的。二、调节再热蒸气温度的方法二、调节再热蒸气温度的方法3、改变通过再热器的烟气流动的状态、改变通过再热器的烟气流动的状态 将锅炉的尾部烟道分割为主烟道和旁路将锅炉的尾部烟道分割为主烟道和旁路烟道两部分，在主烟道和旁路烟道中分别布烟道两部分，在主烟道和旁路烟道中分别布置再热器，在省煤器下面布置可控制的烟气置再热器，在省煤器下面布置可控制的烟气挡板，通过调节烟气挡板的开度，到达调节

19、挡板，通过调节烟气挡板的开度，到达调节再热蒸气温度的目的。再热蒸气温度的目的。二、调节再热蒸气温度的方法二、调节再热蒸气温度的方法4、喷水减温调节、喷水减温调节 喷水减温调节只是辅助性或保护性的调节手段。喷水减温调节只是辅助性或保护性的调节手段。（1）增加再热蒸汽流量，降低了高压缸的出力，使整）增加再热蒸汽流量，降低了高压缸的出力，使整个机组的热效率降低；个机组的热效率降低；（2）当再热器出口温度超过允许值，喷水减温器投入）当再热器出口温度超过允许值，喷水减温器投入运行，保护再热器管道不被损坏；运行，保护再热器管道不被损坏；（3）当其他温度调节方法不能满足要求时，喷水减温）当其他温度调节方法不能满足要求时，喷水减温器才开始工作。器才开始工作。 作为辅助调节手段，正常情况下喷水减温调节阀作为辅助调节手段，正常情况下喷水减温调节阀是全关闭的。是全关闭的。三、再热蒸汽温度调节系统三、再热蒸汽温度调节系统 以以300MW的再热蒸汽温度调节系统为例进的再热蒸汽温度调节系统为例进行分析。该机组采用改变燃烧器的火嘴倾角为主行分析。该机组采用改变燃烧器的火嘴倾角为主要手段，辅以喷水减温对再热汽温进行调节。要手段，辅以喷水减温对再热汽温进行调节。 如图所示：它由火嘴倾角调节回路和喷水减如图所示：它由火嘴倾角调节回路和喷水减温调节回路两部分组成。温调节回