再热汽温的调整方式对热效率的影响分析20060924-1159156274

再热汽温的调整方式对热效率的影响分析陈德国华准格尔发电有限责任公司内蒙古010300摘要：机组在运行时，再热汽温是变化和波动的，那么当再热汽温发生波动偏离额定值后，就会影响机组运行的经济性和安全性。

针对这种情况，在全面介绍再热汽温调节控制方式方法的同时，本文着重对采用喷水减温调节控制锅炉再热汽温的方法进行分析研究，分析使用这种调节控制方法，对锅炉及机组热效率的影响及其原因。

关键词：再热汽温；调整方式；热效率；影响分析0引言大家知道，汽轮发电机组再热汽温随机组主汽温度和发电机组的负荷变化而变化，再热汽温的变化也会影响发电机组的循环热经济性和安全性。

第一，当再热汽温升高超过允许范围时，会使锅炉再热器、汽轮机中压缸前几级金属材料的强度，因超温有明显的下降趋势，这样会缩短设备的使用寿命，如果再热汽温过高时，则会引起再热器管子爆破泄漏事故导致机组无法继续运行，将使发电量受到损失和机组检修启停费用增加等；第二，当再热汽温变化降低超过允许范围时，会使汽轮机中压缸末级叶片的应力增大，末级叶片的蒸汽湿度增加，湿汽损失增大热效率降低，若长期在低温下运行，则末级叶片会受到严重的侵蚀而缩短检修周期，更重要的是末级叶片因受到侵蚀通流面积改变，级效率降低经济性下降；第三，当再热汽温急剧发生变化时，则会引起中压缸金属部件的热应力、热变形大幅度变化，导致机组轴系发生物理变形，机组的动平衡受到破坏，极易诱发机组支撑点轴承、轴瓦振动事故。

这一点，特别对高参数大容量的机组来说，由于其轴系比较庞大这种变化尤为明显，所以，对再热汽温的监视、调整应等同于主汽温度一样重要，需进行严密的监视和调整。

尽管调节再热汽温的方法比较多，但不论采用何种方法进行调节，都必须做到既能迅速稳定再热汽温，又能尽量提高机组的经济性和安全性。

目前，国华准电两台330MW机组配套的锅炉，设计安装有两种调节方法，一种是烟气侧调节烟气挡板的开度实现调节目的，另一种为蒸汽侧采用给水泵中间抽头给水喷入再热器减温的方法，从而调节再热汽温。

方法一使用在正常运行中调节，方法二在机组启停过程或者是事故情况下使用。

但是，机组实际运行中的调节与设计使用方法存在差异，在正常运行时，再热汽温总是有喷入再热器减温水的方法调节，特别是＃2炉再热器减温水的用量较大。

下面就常用再热汽温调节方式方法的使用进行比较，以及在使用中给设备带来的危害、经济损失加以分析叙述，希望能对生产现场的调整操作有所指导，使机组的安全性、经济性得到的保证，以提高发电设备循环热效率，降低输入锅炉的热能量，达到节约燃煤降低发电成本的目的。

1再热汽温的调整方式分类现代大容量机组的热力系统中，蒸汽温度的调节方式方法多种多样，但大体上可分为从蒸汽侧和烟汽侧调节两大类，每类调节方式中分别又包含有多种不同的方法。

如表1所示。

通常所用的再热汽温的调节方法有：调整烟气挡板、改变火焰中心位置和喷水减温三种方法。

下面就常用的三种方法进行简单的分析研究，从而对再热汽温调整方法有进一步的全面了解和更深入的认识。

在正常工况下，一般以调节烟气侧挡板的方式为主，对再热器布置在竖井烟道内的热力系统，尤其适于此种调节方式，在额定负荷时调大布置在烟道出口处的烟气挡板位置，当机组负荷发生变化时通过改变烟气挡板的开度，调节流经烟道的烟气流量，改变再热器的热交换量来调整再热汽温，准电两台机组再热汽温的调整比较适应这种调节方式，在设备运行中应积极采纳和使用这种调整方法。

通过改变火焰中心的位置，可以改变炉膛出口处的烟气温度，来达到调温的目的。

改变火焰中心位置的方法有两种，一种是调整喷燃器的角度，另一种是采用投入不同煤层高度的磨煤机实现火焰中心位置的改变。

使用这种调温方式时，应注意三方面的问题：⑴炉膛出口处受热面的换热量变动较大；⑵这种调温方式可能与调节过热汽温发生矛盾，因再热器距离炉膛的位置较远，受火焰中心位置的影响较小，为调节再热汽温必然要使过热汽温发生很大的变动才能达到目的；⑶当过热器和再热器均分作两级，并作交叉布置时，上述矛盾是较小的。

因此，这种调节方法受到了系统布置的限制，使用起来有一定局限性。

准电＃1、2机组过热器和再热器属于两级交叉布置，所以调整火焰中心可以与挡板调整相配合使用，适宜作为挡板调整的补充调整手段。

喷水减温法只作为机组启停过程中、事故情况下的辅助应急手段，或者在正常运行中，间断性的投入极其微量的减温水，作为再热汽温的精细调整手段，这主要是考虑到机组在启停运行工况中或事故情况下可以增加再热器蒸汽流量，充分冷却再热器管壁，起到保护再热器的最终目的。

使用减温水调整再热汽温时应注意防止喷水倒入汽轮机的高压缸内，造成水击事件，更为重要的是减温水的投入会降低机组的热经济性，所以在正常运行调整中，是一种不能经常连续采用尽量避免的调整方法，下面着重对这种方法进行讨论分析。

2喷水减温调整再热汽温的方法对机组循环热效率的影响分析热工学理论的研究范畴认为，工质做功的能力是用单位质量的工质所具有的热能焓值（kJ/kg）的大小来衡量的，工质所具有的焓值越大其做功能力越强，反之越小；而工质焓值的大小是由工质状态参数即温度、压力的大小来决定的。

也就是说，高参数的蒸汽做功能力远远大于品质较低的蒸汽，可见工质参数的大小对其做功能力的影响。

目前300MW以上大容量机组的正常运行中，再热汽温的调节过程一般不采用喷水减温的方式。

因为喷入再热器中的减温水要变为中压蒸汽在汽轮机的中、低压缸作功，这意味着增加了汽轮机中、低压缸的发电份额。

而在汽轮机设备的设计理论中已经明确，为了保证较高的汽轮机级的内效率，蒸汽的焓降即热能转换为机械能时，能量转换的大部分发生在参数品质较高的蒸汽中，那么，当再热器喷入减温水后相对削弱了高压缸的做功能力，因而这种调节方式降低了机组整体的循环热效率。

依据上面的理论，针对采用喷水减温法调整再热汽温的操作来进行分析，当再热蒸汽投入减温水后，减温水直接与蒸汽混合形成压力较低的再热蒸汽，而喷入减温水部分的工质只参与了中低压热力循环，在机组相同的功率下减少了高压蒸汽流量，导致减少做功能力较强的高压蒸汽的做功份额，无疑降低了高压缸的做功能力。

可见，机组在正常运行工况下投入再热器减温水来实现调整再热汽温对机组热效率的影响。

基于这种原理，下面对准电＃1、2机组的调节方法进行分析研究。

3国华准电＃1、2机组再热汽温调节方法使用情况的分析＃2机组减温水投入量趋势＃1机组减温水投入量趋势图1 图2通过对生产现场再热汽温调整方法的调查，目前准电＃1、2机组正常运行中，程度不同的存在使用喷水减温法进行汽温的调整，根据工程师站DCS中采集到的画面（见图1和图2来看，减温水的流量曲线分布情况足以来验证减温水的投入量。

图1、2分别是05年9月22日17时前168小时内的减温水用量曲线，可以很直观地从曲线的峰值发现两台锅炉减温水量有差异，＃2炉的使用量明显比＃1炉的要大，而且两台锅炉都存在连续不间断的使用过程，由此可以定性地说，准电两台机组再热汽温的调节方法存在弊端，这种调节方法必然会引起机组循环热效率的降低，有必要进行调节方式的优化改进。

从图1、2表中的数据得到，流量测点3LAD80CFOO1_XQ01和4LAD80CFOO1_XQ01，测得的在168小时内再热器减温水的流量如表2。

表2＃1、2炉分别为2.0t/h和10.5t/h，从这组数据中可以定量地验证，准电两台机组正常运行过程中，存在使用减温水进行再热汽温的调整。

关于采用喷入减温水进行再热器汽温调整时，对机组循环热效率造成的能耗损失，可以以机组在额定工况时的实时数据为依据，列出表3。

由此表3可知，再热蒸汽的做功焓降要比主蒸汽的做功焓降要大228 kJ/kg，这也正是机组采用高参数大容量中间再热循环设计的缘由所在。

但是，如果当再热器投入减温水后，尽管再热蒸汽的焓降大，可是减温水相对从炉内的吸热量要比给水从炉内的吸热量大476 kJ/kg，是它做功的两倍之多，可以得出每投入1kg的再热器减温水，就要比给水从炉内多吸收热量大约476-228＝248kJ的热量，表4列出了喷入再热器减温水多吸收的热量，并将这个热量折算表4成标准煤量。

到这里，通过从定性和定量两方面的研究，清楚地说明了投入再热器减温水，调整再热汽温对机组循环热效率的影响。

目前，国华准电发电原煤的热值为4000 kJ/kg，那么再热器减温水投入后，发电原煤将要增加915.04×（7000÷4000）＝1601.32（t），增加发电燃煤成本1601.32×120＝19.21（万元）。

4 结论本文研究了高参数、大容量再热式汽轮发电机组运行中，锅炉再热汽温的调节方式方法，重点介绍了常用的调整烟气挡板、改变火焰中心位置和喷水减温三种方法的使用环境和优缺点，通过对比三种方法的使用效果，从而对调节方法的使用有了新的认识――不论采用何种方法进行调节，都必须做到既能迅速稳定再热汽温，又能尽量提高机组的经济性和安全性。

通过对实时数据的分析计算，定性定量的对由于减温水调整再热汽温对燃煤耗量增加的影响程度，验证了减温水法调整再热汽温时对机组循环热效率的影响,清楚地表明，机组正常运行工况下少用或不使用再热器减温水调整再热汽温，可以提高机组的循环热效率，这样做对降低煤耗节约成本，建立节约型企业不乏也是一件极其有意义的事情。

5建议目前，由于准电两台机组程度不同地使用再热器减温水调整再热汽温，为了避免使用这种方法所带来的不良后果，对调整设备的控制程序、机械设备及其调整方法的使用提出以下建议：⑴检查控制烟气挡板的自动控制系统、逻辑是否存在缺陷，如：对烟气挡板开度与再热汽温的非线性关系的修正是否及时等，以确保烟气挡板调整再热汽温的成功性；⑵从机械方面出发，考虑烟气挡板是否有机械卡涩，挡板的行程是否合理，动作是否到位灵活等，防止动作迟缓和拒动的现象；⑶运行调整中要优先采用挡板调节的方法，同时结合火焰中心位置的调节，以弥补挡板调节的不足，在非启停及事故工况下尽量克服少用或不用减温水调温的调整方法。

6结束语上面是对再热汽温调整方式的一些肤浅认识，不妥之处在所难免，文章中提到的内容，可能离大家的要求还有较大差距，诚恳地希望各位先知毫不保留的指出，以不断提高我们对这个问题更深层次认识，弥补文章观点的不妥之处。

同时，借此机会对公司热控专业、锅炉专业、发电运行等相关专业和部门以及公司领导给以的大力支持表示诚挚的谢意。