鍋爐蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)new

1、第九章第九章 鍋爐的蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)鍋爐的蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)2014年年5月月火力發(fā)電廠集散控制系統(tǒng)應(yīng)用鍋爐的結(jié)構(gòu)簡圖鍋爐的結(jié)構(gòu)簡圖想一想想一想 鍋爐的過熱蒸氣溫度、再熱蒸氣溫度是影鍋爐的過熱蒸氣溫度、再熱蒸氣溫度是影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要參數(shù)。溫度過高或響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要參數(shù)。溫度過高或過低對鍋爐運(yùn)行有哪些影響呢？過低對鍋爐運(yùn)行有哪些影響呢？p蒸汽溫度調(diào)節(jié)的基本任務(wù)是保證過熱蒸氣出口汽溫、再熱蒸氣出口汽溫在動態(tài)過程中的變化在規(guī)定的允許范圍內(nèi)，在穩(wěn)態(tài)時等于給定值。想一想想一想給定值如何規(guī)定？第一節(jié)第一節(jié) 過熱蒸氣溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)過熱蒸氣溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、影響過熱蒸汽溫度變化的主要因素一、影響過

2、熱蒸汽溫度變化的主要因素1、機(jī)組負(fù)荷變化的影響、機(jī)組負(fù)荷變化的影響 在單元機(jī)組中，鍋爐負(fù)荷和機(jī)組負(fù)荷保持基本一致，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生改變時，勢必引起燃料量和風(fēng)量在一定范圍內(nèi)變化，從而造成爐內(nèi)燃燒工況即火焰變化，導(dǎo)致過熱蒸氣溫度的變化。一、影響過熱蒸氣溫度變化的主要因素一、影響過熱蒸氣溫度變化的主要因素2、給水溫度變化的影響、給水溫度變化的影響 在燃燒不變時，給水溫度變化，必然使水在水冷壁內(nèi)的吸熱量發(fā)生變化，產(chǎn)汽量發(fā)生變化，過熱蒸氣溫度發(fā)生變化。一、影響過熱蒸氣溫度變化的主要因素一、影響過熱蒸氣溫度變化的主要因素3、過熱蒸氣壓力的影響、過熱蒸氣壓力的影響 過熱蒸氣壓力變化會引起對應(yīng)的飽和溫度的變化，從而

3、使過熱蒸氣溫度變化。二、調(diào)節(jié)過熱蒸氣溫度的常用方法二、調(diào)節(jié)過熱蒸氣溫度的常用方法鍋爐過熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)最常用的是噴水減溫方法。 鍋爐一般都安裝至少兩級噴水減溫器。 以兩級噴水減溫器為例，通常第一級減溫器布置在屏式屏式過熱器入口前過熱器入口前，由于第一級噴水減溫器距離主蒸汽出口路徑較長，過熱蒸氣流經(jīng)前、后屏過熱器和高溫過熱器等受熱面后的溫度變化較大，所以很難保證過熱器出口蒸汽溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)；而屏式過熱器又布置在爐膛內(nèi)煙溫較高處，為了保證屏式過熱器的安全運(yùn)行，確保其管壁溫度不超過允許值，必須采用一定的冷卻手段。第一級噴水減溫器布置在此處，可使屏式過熱器入口蒸汽溫度一定，在對過熱蒸汽溫度進(jìn)行粗調(diào)

4、的同時，對屏式過熱器管壁起到冷卻作用，保證其管壁溫度在允許范圍內(nèi)。二、調(diào)節(jié)過熱蒸氣溫度的常用方法二、調(diào)節(jié)過熱蒸氣溫度的常用方法 第二級噴水減溫器布置在高溫對流過熱器入口前或中在高溫對流過熱器入口前或中部部，此處到主蒸汽出口距離較近，且過熱蒸氣在高溫過熱器內(nèi)溫度變化幅度不大，使第二級噴水減溫的作用強(qiáng)、靈敏度高，對過熱蒸氣溫度進(jìn)行細(xì)調(diào)，以保證鍋爐出口過熱蒸氣溫度的穩(wěn)定。 噴水減溫的方法是將給水呈霧狀直接噴噴水減溫的方法是將給水呈霧狀直接噴射到被調(diào)過熱蒸汽中，給水吸收過熱蒸氣射到被調(diào)過熱蒸汽中，給水吸收過熱蒸氣的熱量被加熱、蒸發(fā)，成為過熱蒸汽的一的熱量被加熱、蒸發(fā)，成為過熱蒸汽的一部分，同時被調(diào)過熱

5、蒸汽由于放熱，溫度部分，同時被調(diào)過熱蒸汽由于放熱，溫度下降，最終達(dá)到調(diào)溫的目的。下降，最終達(dá)到調(diào)溫的目的。三、過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 過熱蒸氣溫度調(diào)節(jié)簡化系統(tǒng)圖如下所示，其中測點(diǎn)溫過熱蒸氣溫度調(diào)節(jié)簡化系統(tǒng)圖如下所示，其中測點(diǎn)溫度由熱電偶測量，通過補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)入現(xiàn)場控制站。度由熱電偶測量，通過補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)入現(xiàn)場控制站。三、過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 由圖可知，一級減溫器出口汽溫就是前屏過熱器的入口汽溫，二級減溫器的入口汽溫就是后屏過熱器的出口汽溫，即一級過熱器的出口汽溫；二級減溫器的入口汽溫就是后屏過熱器的出口汽溫，即一級過熱器的出口汽溫；而高溫過熱器的出口汽

6、溫是最終被調(diào)對象。當(dāng)機(jī)組在不同負(fù)荷下運(yùn)行時，通過一、二級噴水減溫器的調(diào)節(jié)作用，維持二級減溫器入口和高溫過熱器出口的汽溫，使高溫過熱器出口的汽溫為給定值（運(yùn)行人員設(shè)定）。（一）過熱器的一級減溫調(diào)節(jié)（一）過熱器的一級減溫調(diào)節(jié) 過熱器的一級減溫調(diào)節(jié)是串聯(lián)控制系統(tǒng)，主調(diào)節(jié)器是PID1，副調(diào)節(jié)器是PID2。調(diào)節(jié)的目的是維持二級減溫器入口溫度，即后屏過熱器出口蒸氣溫度在給定值上。它由三部分組成： 主回路主回路 副回路副回路防超溫保護(hù)回路防超溫保護(hù)回路（1）主回路。它的被調(diào)對象是二級減溫器入口汽）主回路。它的被調(diào)對象是二級減溫器入口汽溫。溫。p 二級減溫器入口溫度給定的形成?！岸墱p溫器入口氣溫給定”由兩部

7、分組成。一部分是運(yùn)行人員在操作員站上設(shè)定的“二級減溫器入口汽溫偏置”；另一部分是由代表機(jī)組負(fù)荷的“主蒸汽流量”經(jīng)f(x)轉(zhuǎn)換成“二級減溫器入口汽溫”；兩部分經(jīng)疊加后形成。p SMITH，中文名稱預(yù)估器。預(yù)估器將被控對象在基本擾動下的動態(tài)特性用數(shù)學(xué)模型表示，并根據(jù)該數(shù)學(xué)模型預(yù)先估計(jì)出所采取的調(diào)節(jié)作用對調(diào)節(jié)對象的可能影響，而不必等到被調(diào)節(jié)量有所反應(yīng)之后再去采取調(diào)節(jié)動作，從而達(dá)到提高調(diào)節(jié)效果的作用。預(yù)估器和主調(diào)節(jié)器PID1只有一個起作用，兩者是由熱工工程師在工程師站上通過軟件實(shí)現(xiàn)選擇的，運(yùn)行人員無法干預(yù)。1、三個回路的說明、三個回路的說明（1）主回路。）主回路。p 外擾前饋信號的形成。機(jī)組負(fù)荷的變化

8、、由送風(fēng)量和火嘴傾角反應(yīng)的燃燒情況的變化會引起過熱蒸汽溫度明顯變化，因此將他們經(jīng)1疊加后形成“外擾前饋信號”引入系統(tǒng)，用來抑制它們對過熱蒸汽溫度的影響，改善一級減溫調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。p一級減溫器出口汽溫給定值的形成?！岸墱p溫器入口汽溫”與“二級減溫器入口汽溫給定”經(jīng)比較后，形成“二級減溫器入口汽溫偏差”，該偏差經(jīng)主調(diào)節(jié)器PID1（SMITH）運(yùn)算(預(yù)估)后，形成二級減溫器入口減溫調(diào)節(jié)指令（二級減溫器入口汽溫預(yù)估值），并與外擾前饋信號經(jīng)4（ 2 ）疊加后，經(jīng)T1切換后形成“一級減溫器出口汽溫給定值”。1、三個回路的說明、三個回路的說明（2）副回路。它的被調(diào)對象是一級減溫器出口汽）副回路。它的被調(diào)

9、對象是一級減溫器出口汽溫。溫。p 一級減溫器出口汽溫由一個測點(diǎn)測得，它與“一級減溫器出口汽溫給定值”經(jīng)1比較，形成“一級減溫器出口汽溫偏差”，該偏差經(jīng)副調(diào)節(jié)器PID2 運(yùn)算，形成一級減溫出口汽溫調(diào)節(jié)指令，正常情況下，該指令經(jīng)5和一級噴水減溫手動/自動控制站輸出到一級噴水減溫執(zhí)行機(jī)構(gòu)，開大或關(guān)小一級減溫水調(diào)節(jié)閥開度，改變一級減溫水的流量，通過調(diào)節(jié)一級減溫器出口汽溫達(dá)到控制二級減溫器入口汽溫。1、三個回路的說明、三個回路的說明（3）防超溫保護(hù)回路。）防超溫保護(hù)回路。p 正常情況下，A2使T2的輸出為零，防超溫保護(hù)不起作用。p當(dāng)“二級減溫水入口汽溫”比“二級減溫器入口汽溫給定”高4以上時，即“二級減

10、溫水入口汽溫偏差”比A3的給定值高4以上時，防超溫保護(hù)回路起作用，T2被切換，經(jīng)防超溫保護(hù)調(diào)節(jié)器PID3運(yùn)算，其輸出經(jīng)T2后，在5與一級減溫器出口汽溫調(diào)節(jié)指令疊加，使一級噴水減溫執(zhí)行機(jī)構(gòu)動態(tài)過開，從而使一級減溫水調(diào)節(jié)閥動態(tài)過開，以防止屏式過熱器超溫，保護(hù)屏式過熱器管壁。PID3的輸出受到 的限制，以避免一級噴水減溫執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作過大，造成二級減溫器入口汽溫較大波動。1、三個回路的說明、三個回路的說明2、工作原理簡介、工作原理簡介 主回路的調(diào)節(jié)對象是“二級減溫器入口汽溫”，主回路把“二級減溫器入口汽溫”、反映機(jī)組負(fù)荷的“主蒸汽流量”、運(yùn)行人員設(shè)定的“二級減溫器入口汽溫偏置”最終通過主調(diào)節(jié)器PID1

11、運(yùn)算（預(yù)估器SMIH預(yù)估）轉(zhuǎn)換為主回路的輸出，即“一級減溫器出口汽溫給定值”。為了改善過熱蒸汽的調(diào)節(jié)品質(zhì)，將機(jī)組負(fù)荷的變化、送風(fēng)量和燃燒器火嘴傾角作為前饋信號引入主回路中。 在副回路中，“一級減溫器出口汽溫”與“一級減溫器出口汽溫給定值”比較后形成的偏差信號經(jīng)副調(diào)節(jié)器PID2運(yùn)算，其輸出的調(diào)節(jié)指令去調(diào)節(jié)一級噴水減溫執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變一級減溫水調(diào)節(jié)閥開度，引起一級減溫水的流量變化，改變一級減溫器出口汽溫，達(dá)到控制二級減溫器入口汽溫。 2、工作原理簡介、工作原理簡介 當(dāng)“二級減溫器入口汽溫”比“二級減溫器入口汽溫給定”高出4以上時，防超溫保護(hù)回路將使一級噴水減溫執(zhí)行機(jī)構(gòu)動態(tài)過開，最終使一級減溫水流量動

12、態(tài)過大，以防止屏式過熱器超溫，保護(hù)屏式過熱器管道。 在一級減溫調(diào)節(jié)中，主、副調(diào)節(jié)器組成了串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由于機(jī)組負(fù)荷的不斷改變，主、副調(diào)節(jié)器的給定值會自動隨著負(fù)荷的變化而不斷整定，這樣能進(jìn)一步提高一級過熱器蒸汽溫度的調(diào)節(jié)品質(zhì)。（二）過熱器的二級減溫調(diào)節(jié)（二）過熱器的二級減溫調(diào)節(jié) 過熱器的二級減溫調(diào)節(jié)也由主回路、副回路和防超溫保護(hù)回路形成，也是一個串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，與一級減溫調(diào)節(jié)基本相同。不同之處在于：二級過熱器出口汽溫測量值是由A、B兩個測點(diǎn)決定；二級過熱器出口汽溫的給定值是恒定值，機(jī)組正常運(yùn)行時為540 ；采用的前饋信號不同；主、副調(diào)節(jié)器輸入的偏差信號不同。其工作原理與一級減溫調(diào)節(jié)相同。因此只對不

13、同之處給予說明。 （二）過熱器的二級減溫調(diào)節(jié)（二）過熱器的二級減溫調(diào)節(jié) 在主回路中，二級過熱器出口汽溫的測量設(shè)有兩個測點(diǎn)，分別位于A、B兩側(cè)高溫過熱器的出口聯(lián)箱上。A、B測點(diǎn)選擇的方法是： 可由運(yùn)行人員在操作員站上選擇A、B任一測點(diǎn)溫度或A、B兩測點(diǎn)溫度平均值，作為“二級過熱器出口汽溫測量值”；也可由計(jì)算機(jī)自動選擇，當(dāng)A、B兩信號均正常，可自動選擇兩信號的平均值作為“二級過熱器出口汽溫測量值”，若兩信號之一壞質(zhì)量，自動選擇另一個，且禁止切換至壞質(zhì)量測點(diǎn)。（二）過熱器的二級減溫調(diào)節(jié)（二）過熱器的二級減溫調(diào)節(jié) 主回路的被調(diào)對象是“二級過熱器出口汽溫”，調(diào)節(jié)的目的是使該汽溫等于運(yùn)行人員手動給定的“過

14、熱器出口汽溫給定值”，該值在機(jī)組正常運(yùn)行時為540 。在主回路中，主調(diào)節(jié)器PID1輸入的偏差是“二級過熱器汽溫偏差”。 副回路的被調(diào)對象是“二級減溫器出口汽溫”（即高過入口汽溫），它由一個溫度測點(diǎn)測得，與“二級減溫器出口汽溫給定值”進(jìn)行比較后，形成“二級減溫器出口汽溫偏差”，該偏差作為副調(diào)節(jié)器PID2的輸入。（二）過熱器的二級減溫調(diào)節(jié)（二）過熱器的二級減溫調(diào)節(jié) 主回路的前饋信號引入了機(jī)組負(fù)荷和送風(fēng)量及燃燒器火嘴傾角3個外擾信號，還引入了主蒸汽壓力給定值和主蒸汽溫度給定值及二級過熱器入口壓力信號，采用了基于熱工學(xué)中水蒸氣溫度和壓力與水蒸氣焓值關(guān)系的較完善方法。這是因?yàn)槎墱p溫調(diào)節(jié)是過熱蒸汽溫度調(diào)

15、節(jié)的最后一道手段，為了保證鍋爐和汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，必須盡量提高鍋爐過熱器出口蒸汽溫度的調(diào)節(jié)品質(zhì)。第二節(jié)第二節(jié) 再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、影響再熱蒸氣溫度變化的主要因素一、影響再熱蒸氣溫度變化的主要因素 再熱器一般布置在鍋爐的水平煙道或后熱井中，吸收煙氣中的對流熱，與過熱蒸汽相比，再熱蒸汽的特點(diǎn)是汽溫高（與過熱蒸汽溫度基本相等）、汽壓低、流速較慢。影響再熱蒸汽溫度的主要因素是負(fù)荷的變化負(fù)荷的變化和煙煙氣側(cè)的擾動氣側(cè)的擾動。 （1）負(fù)荷的改變必然引起燃料量、送風(fēng)量、給水量、火焰中心位置的高低變化，即燃燒工況的改變，從而引起再熱汽溫的變化； （2）由于再熱器的位置布置特點(diǎn)，

16、煙氣側(cè)的擾動是沿著整個再熱器的管道進(jìn)行的，它對再熱汽溫的影響也比較大。二、調(diào)節(jié)再熱蒸氣溫度的方法二、調(diào)節(jié)再熱蒸氣溫度的方法 再熱汽溫的調(diào)節(jié)常用的方法包括：再熱汽溫的調(diào)節(jié)常用的方法包括：2、改變?nèi)紵骰鹱斓膬A角、改變?nèi)紵骰鹱斓膬A角3、改變通過再熱器的煙氣流動狀態(tài)、改變通過再熱器的煙氣流動狀態(tài)4、噴水減溫調(diào)節(jié)、噴水減溫調(diào)節(jié)1、改變再循環(huán)煙氣的流量、改變再循環(huán)煙氣的流量二、調(diào)節(jié)再熱蒸氣溫度的方法二、調(diào)節(jié)再熱蒸氣溫度的方法1、改變再循環(huán)煙氣的流量、改變再循環(huán)煙氣的流量 再循環(huán)煙氣再循環(huán)煙氣是指通過再循環(huán)風(fēng)機(jī)將空是指通過再循環(huán)風(fēng)機(jī)將空預(yù)器后煙道尾部煙氣抽出，并送入爐膛預(yù)器后煙道尾部煙氣抽出，并送入爐膛

17、底部的那部分煙氣。底部的那部分煙氣。 由于煙道尾部的煙氣溫度遠(yuǎn)低于爐膛溫度，煙由于煙道尾部的煙氣溫度遠(yuǎn)低于爐膛溫度，煙氣在爐膛中將吸收熱量，降低了爐膛溫度，減少氣在爐膛中將吸收熱量，降低了爐膛溫度，減少了爐膛的熱輻射傳熱，從而提高了爐膛出口煙氣了爐膛的熱輻射傳熱，從而提高了爐膛出口煙氣的溫度和流速，使再熱器的對流傳熱加強(qiáng)，達(dá)到的溫度和流速，使再熱器的對流傳熱加強(qiáng)，達(dá)到調(diào)節(jié)再熱汽溫。調(diào)節(jié)再熱汽溫。二、調(diào)節(jié)再熱蒸氣溫度的方法二、調(diào)節(jié)再熱蒸氣溫度的方法2、改變?nèi)紵鞯膬A角、改變?nèi)紵鞯膬A角改變了爐膛火焰中心的位置改變了爐膛火焰中心的位置（1）火嘴向上，火焰中心位置靠上，煙氣溫度高，再）火嘴向上，火焰

18、中心位置靠上，煙氣溫度高，再熱汽溫高；熱汽溫高；（2）火嘴向下，火焰中心位置靠下，煙氣溫度低，再）火嘴向下，火焰中心位置靠下，煙氣溫度低，再熱汽溫高低；熱汽溫高低； 以此達(dá)到調(diào)節(jié)再熱汽溫的目的。以此達(dá)到調(diào)節(jié)再熱汽溫的目的。二、調(diào)節(jié)再熱蒸氣溫度的方法二、調(diào)節(jié)再熱蒸氣溫度的方法3、改變通過再熱器的煙氣流動的狀態(tài)、改變通過再熱器的煙氣流動的狀態(tài) 將鍋爐的尾部煙道分割為主煙道和旁路將鍋爐的尾部煙道分割為主煙道和旁路煙道兩部分，在主煙道和旁路煙道中分別布煙道兩部分，在主煙道和旁路煙道中分別布置再熱器，在省煤器下面布置可控制的煙氣置再熱器，在省煤器下面布置可控制的煙氣擋板，通過調(diào)節(jié)煙氣擋板的開度，到達(dá)調(diào)節(jié)

19、擋板，通過調(diào)節(jié)煙氣擋板的開度，到達(dá)調(diào)節(jié)再熱蒸氣溫度的目的。再熱蒸氣溫度的目的。二、調(diào)節(jié)再熱蒸氣溫度的方法二、調(diào)節(jié)再熱蒸氣溫度的方法4、噴水減溫調(diào)節(jié)、噴水減溫調(diào)節(jié) 噴水減溫調(diào)節(jié)只是輔助性或保護(hù)性的調(diào)節(jié)手段。噴水減溫調(diào)節(jié)只是輔助性或保護(hù)性的調(diào)節(jié)手段。（1）增加再熱蒸汽流量，降低了高壓缸的出力，使整）增加再熱蒸汽流量，降低了高壓缸的出力，使整個機(jī)組的熱效率降低；個機(jī)組的熱效率降低；（2）當(dāng)再熱器出口溫度超過允許值，噴水減溫器投入）當(dāng)再熱器出口溫度超過允許值，噴水減溫器投入運(yùn)行，保護(hù)再熱器管道不被損壞；運(yùn)行，保護(hù)再熱器管道不被損壞；（3）當(dāng)其他溫度調(diào)節(jié)方法不能滿足要求時，噴水減溫）當(dāng)其他溫度調(diào)節(jié)方法不能滿足要求時，噴水減溫器才開始工作。器才開始工作。 作為輔助調(diào)節(jié)手段，正常情況下噴水減溫調(diào)節(jié)閥作為輔助調(diào)節(jié)手段，正常情況下噴水減溫調(diào)節(jié)閥是全關(guān)閉的。是全關(guān)閉的。三、再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)三、再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 以以300MW的再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)為例進(jìn)的再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)為例進(jìn)行分析。該機(jī)組采用改變?nèi)紵鞯幕鹱靸A角為主行分析。該機(jī)組采用改變?nèi)紵鞯幕鹱靸A角為主要手段，輔以噴水減溫對再熱汽溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。要手段，輔以噴水減溫對再熱汽溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。 如圖所示：它由火嘴傾角調(diào)節(jié)回路和噴水減如圖所示：它由火嘴傾角調(diào)節(jié)回路和噴水減溫調(diào)節(jié)回路兩部分組成。溫調(diào)節(jié)回