过热蒸汽温度变化对锅炉经济和安全影响研究
超临界直流锅炉影响汽温的因素分析及调整
超临界直流锅炉影响汽温的因素分析及调整摘要：超临界直流锅炉汽温的调整对锅炉、汽轮机的安全性和经济性都有很大影响，随着锅炉本体及辅助设备布置形式的不同，各自的汽温调整也存在很大差异，本文主要对影响汽温的因素进行重点分析，得出总结，在实际操作中针对应的汽温调整特性进行调控，提高经济效益和安全性。
关键词：主汽温、减温水、中间点温度1 引言现代锅炉对过热汽温和再热汽温的控制是十分严格的，汽温过高过低，以及大幅度的波动都将严重影响锅炉、汽轮机的安全和经济性。
蒸汽温度过高，超过设备部件允许工作温度，将使钢材加速蠕变，从而降低设备使用寿命。
严重的超温甚至会使管子过热而爆破。
蒸汽温度过低，将会降低热力设备的经济性。
汽温过低，还会使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，对叶片侵蚀作用加剧，严重时将会发生水冲击，威胁汽轮机的安全。
汽温突升或突降会使锅炉各受热面焊口及连接部分产生较大的热应力。
还将造成汽轮机的汽缸与转子间的相对位移增加，即胀差增加。
严重时甚至可能发生叶轮与隔板的动静摩擦，汽轮机剧烈振动。
2 正文一、超临界直流锅炉主汽温的影响因素1、煤水比直流锅炉运行中，为维持额定汽温，锅炉燃料量与给水流量必须保持一定比例。
煤水比合适则锅炉的热水段长度、蒸发段长度和过热段长度才能维持正常比例，蒸汽的过热度才能在合理范围内，金属管壁温度和蒸汽温度才能在合理范围内。
2、蒸汽流量波动给水量增加或主汽门关小，引起主汽流量增加，燃料量虽成比例的也增加，但由于超临界直流锅炉的过热器呈辐射特性，主汽温度应该会降低；后者的话，调门关小，主汽流量减小，主汽温度会有所增加。
3、中间点温度运行中当煤水比增大时，中间点温度便会自然升高。
因此，改变中间点温度的设定值，可使煤水比变动，从而影响汽温。
降低中间点温度设定值，过热汽温降低，反之则汽温升高。
3.1、给水温度机组加热器因故停运时，锅炉给水温度就会降低。
给水温度降低，使工质加热段的吸热需求量增加，若仍维持煤水比，直流锅炉的加热段将延长，过热段缩短（表现为过热器进口汽温降低同时锅炉出口烟气温度及排烟温度降低），过热汽温会随之降低。
燃烧器二次风调整对锅炉安全与经济性的影响
燃烧器二次风调整对锅炉安全与经济性的影响发布时间：2022-07-21T08:45:02.975Z 来源：《当代电力文化》2022年5期作者：孙耿毫[导读] 在锅炉燃烧调整时, 经常会碰到排烟温度高、主、再热汽温偏低、锅炉辅机电耗高、燃烧器喷嘴易烧损等影响到锅炉安全、经济运行的问题。
孙耿毫广东大唐国际潮州发电有限责任公司广东潮州 515700摘要：在锅炉燃烧调整时, 经常会碰到排烟温度高、主、再热汽温偏低、锅炉辅机电耗高、燃烧器喷嘴易烧损等影响到锅炉安全、经济运行的问题。
电厂运行中，常出现烟温偏差、水冷壁高温腐蚀、结焦严重等问题，严重影响机组安全运行，同时导致机组发电煤耗增加，机组经济性下降。
通过不断分析调整二次风及燃烧器检修，最终找到问题根源，并得以控制。
关键词：锅炉；燃烧器；二次风随着环保要求的提高,为控制NOx 的生成,大型锅炉大多采用低氧燃烧技术,这使得主燃烧器区域还原性气氛增强,水冷壁高温腐蚀问题日益突出，燃煤锅炉高温腐蚀主要有硫酸盐型、硫化物型和氯化物型,其中水冷壁高温腐蚀以硫化物型为主,造成这种腐蚀的根本原因在于水冷壁壁面附近存在强还原性气氛并伴有气体产生,且水冷壁管的腐蚀速度几乎与烟气中的质量浓度成正比,因此,要解决水冷壁高温腐蚀的问题,就必须降低水冷壁附近H2S 质量浓度。
目前,防止燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀的主要措施有运行调整,优化风粉分配,避免水冷壁出现强还原气氛，进行燃烧器改造,如切圆改造,贴壁风改造等,在水冷壁壁面形成空气保护膜;对水冷壁管壁进行高温喷涂防磨防腐；降低入炉煤硫分。
一、锅炉燃烧器原因分析某电厂300 MW 机组锅炉投产后，逐渐出现水冷壁高温腐蚀减薄、锅炉结焦严重、烟温偏差大、再热汽超温等问题。
判断劣质煤种大比例掺烧及检修、试验不到位是造成以上问题的主要原因，通过在运行中调整锅炉一、二次风，检修时对燃烧器重点进行修复。
对新3#机组进行脱硫超低排改造性大修，锅炉本体部分未改造，启动前做了空气动力厂试验，启动过程中发现炉膛出口烟温偏差较大，最大时为150℃，并网后基本都在100 ℃左右，单侧再热器减温水门全开且超温，管壁温度5 个点易超温。
大型电站锅炉汽水系统,流程,与参数等的关系[练习]
![大型电站锅炉汽水系统,流程,与参数等的关系[练习]](https://img.taocdn.com/s3/m/944ba802b80d6c85ec3a87c24028915f804d84df.png)
大型电站锅炉汽水系统,流程,与参数等的关系[练习] 大型电站锅炉汽水系统，流程，与参数等的关系一(基本概况自给水管路出来的水由炉前右侧进入位于尾部竖井后烟道下部的省煤器入口集箱，水流经省煤器受热面吸热后，由省煤器出口集箱右端引出下水连接管进入螺旋水冷壁入口集箱，经螺旋水冷壁管、螺旋水冷壁出口集箱、混合集箱、垂直水冷壁入口集箱、垂直水冷壁管、垂直水冷壁出口集箱后进入水冷壁出口混合集箱汇集后，经引入管引入汽水分离器进行汽水分离，从分离器分离出来的水进入贮水罐排往冷凝器，蒸汽则依次经顶棚管、后竖井/水平烟道包墙、低温过热器、屏式过热器和高温过热器。
从汽机高压缸排汽进入位于后竖井前烟道的低温再热器和水平烟道内的高温再热器后，从再热器出口集箱引出至汽机中压缸。
去中压缸去高压缸来自高压加热器来自高压缸省煤器?炉膛?低温过热器?屏式过热器?末级过热器低温再热器?高温再热器?汽水分离器?贮水罐二(汽水系统各部分组成以及参数1.省煤器省煤器是由许多并列的蛇形管和进出口联箱组成。
其工作原理是:烟气在管外自上而下横向冲刷管束，将热量传递给管壁;水在管内自下而上流动，吸收管壁放出的热量，使水的温度升高。
这种方式既可以形成逆流传热，节约金属用量;也便于疏水和排气，以减轻腐蚀;另外，烟气自上而下流动，还有利于吹灰。
省煤器作用省煤器是利用锅炉尾部烟气热量加热锅炉给水的热交换设备。
省煤器是汽水系统中的承压部件，其主要作用是:1)节省燃料。
2)降低了锅炉造价。
3)改善了汽包的工作条件，延长其使用寿命。
省煤器系统自重通过后竖井包墙下部环形集箱引出的汽吊管悬吊，汽吊管吊杆将荷载直接传递到锅炉顶部的钢架上。
为防止省煤器管排的磨损，在省煤器管束与四周墙壁间设有阻流板，在每组上两排迎流面及边排和弯头区域均设置有防磨盖板。
省煤器进口集箱位于后竖井环形集箱下护板区域，穿护板处集箱上设置有防旋装置，进口集箱由生根于烟气调节挡板处的支撑梁支撑。
锅炉安全控制技术——过热蒸汽温度安全控制
锅炉安全控制技术——过热蒸汽温度安全控制现代锅炉的过热器在高温高压条件下工作。
过热器出口温度是全厂工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处，在过热器正常运行时已接近材料允许的最高温度。
如果过热蒸汽温度过高，容易烧坏过热器，也会引起汽轮机内部零件过热，影响安全运行；温度过低则会降低全厂热效率，所以电厂锅炉一般要求过热蒸汽温度偏差保持在±5℃以内。
过热蒸汽温度自动控制系统是锅炉控制中的难点。
目前，很多实际系统并没有达到控制指标的要求。
其主要原因有下述两方面。
(1)扰动因素多变化大表18—1列出了各种扰动因素对过热蒸汽温度的静态影响关系。
(2)控制通道滞后大控制过热蒸汽温度的手段总是调节减温水量。
控制通道的动特性与减温器的安装位置有关。
假若能将减温器装于过热器的出口，显然控制通道的滞后要小得多。
但是这样的工艺流程对过热器的安全是不利的。
为了保护过热器不超温，工艺上总是将减温器安装在过热器的人口，这将带来控制对象较大的滞后。
过热蒸汽控制对象特性可用一阶加线滞后来近似。
线滞后r和时间常数丁的大小还与减温器的形式有很大关系。
表面式减温器的滞后较大，，约为60s，T约为130s；混合式减温器滞后较小，t约为30s，T约为100s。
过热蒸汽温度安全控制系统的基本方案见图18—15和图18—16。
图18—15的方案是两个温度的串级控制。
设计该方案的前提是减温器到过热器之间有预留孔，允许安装测温元件测取θ2。
图18—16方案用减温水流量作副回路。
由于锅炉进水系统往往合用一根总管，然后分两路：一路作为锅炉汽包的进水；另一路是减温水，这就造成锅炉液位控制系统和过热蒸汽温度系统的严重关联。
而设置这种流量副回路可大大削弱这种关联的影响。
烟道气温度日，往往是该温度系统的重要扰动，在这里通过设置前馈控制减少它的影响。
需要指出的是，由于不同的工艺情况，过热蒸汽温度被控过程的难控程度具有极大差异。
假若减温器采用混合器，而且在减温器出口又允许安装测温元件，对这种情况只要采用图18—15方案，即能得到很满意的控制效果。
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计研究毕业设计开题报告
重点解决的问题
主要内容：
1、建立被控对象数学模型。
2、基于单片机设计总体方案，进行PID控制规律的选用与数字化。
3、硬件设计，包括单片机输入信号接口电路、外围电路等。
4、软件设计，包括初始化及主程序、控制程序、A/D和D/A转换程序及其他处理程序。
5利用PROTUES仿真。
重点解决的问题：
锅炉是我国工业生产和生活上应用面最广、数量最多的热力设备，是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，其产物蒸汽不但可以作为蒸馏、干燥、反应、加热等过程的热源，而且还可以作为驱动设备的动力源。
过热蒸汽温度控制是锅炉控制系统不可缺少的重要组成部分，其性能和可靠性已成为保证锅炉安全性和经济性的重要因素。由于锅炉往往负荷变化大，起停频繁，依靠人工操作很难保证其安全、稳定地在经济工况下长期运行。温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，影响了生产安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸，从而造成重大事故。因此，工业过程对锅炉控制系统都有很高的要求，在锅炉运行中，保证过热蒸汽的温度在正常的范围内具有非常重要的意义。
完成论文的初稿；
修改、完善毕业设计并送指导老师审阅；
完成论文的PPT文件，准备毕业答辩。
指
导
教
师
意
见
***同学查阅了大量与课题相关的文献资料，对设计意图和课题意义清
楚明确，设计了初步的研究方案，预见了难点和关键问题，并拟定了工作计划，
为开题做了充分准备。目前已达到开题要求，同意开题。
指导教师签名：
年 月 日
1、了解锅炉过热蒸汽的工艺过程，对被控对象进行分析，设计控制方案。
锅炉过热蒸汽温度控制系统的设计与仿真
低（５～ＩＯ）￣Ｃ，效率就降低约 １％，因此严格 控制过热汽温在给定值 间 ｒ约为 ２０ｓ，具有较 良好的动态特性。但实际运行 中，蒸汽负荷
附近是大型火电机组运行 的重要任务之一［１Ｊ。
是变化的，因此不宜用来控制过热汽温 。
过热蒸汽温度控制 中，被控对象具 有非 线性 、时变性 、滞后 ２－２ 烟气传 热量扰 动的动态 特性
ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ Ｋｉｎｇｖｉｅｗ．Ｔｈ ｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔ ｈｅ ＦＵＺＺＹ－ＰＩＤ ｃｏｎ ｔｒｏｌｌｅｒ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ，ｔｉｍｅ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｃｅ ， 桫 ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｓｅ Ｌ ａｄａｐｔｉｖｅ ｃａ ｐａ ｃｉｔｙ ａ ｎｄ
第 ４期 ２０１６年 ４月
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
２６５
锅 炉过 热 蒸 汽 温度控 制 系统 的设 计 与仿 真
刘丽桑 ，张锦 枫
（福建工程学院 福建省数字化装备重点实验室 ，福建 福州 ３５０１１８）
摘 要 ：过热蒸汽温度 的高低直接影响着火电机组的安全性和经济性 。由于过 热蒸汽温度对象具有非线性 、时变等复杂 特 性 ，设 计了一种采用模糊 ＰＩＤ控制策略 的串级控制方案 ，分析 了锅炉过热蒸汽温度在 不同扰动作 用下的动 态特 性 ，设 计 了 ＦＵＺＺＹ—ＰＩＤ控制 器，对 ＰＩＤ控制器参数进行 了整定，并对 ＦＵＺＺＹ－ＰＩＤ控制器和常规控制器的控制效果进行 了仿真 比较 ，最后利用组态王 Ｋｉｎｇｖｉｅｗ开发 了相应的过热蒸汽温度监控 系统。结果表明 ，ＦＵＺＺＹ—ＰＩＤ自适应能力强 ，提高 了系 统对非线性、时变性和不确定性等的处理能力，改善 了控 制效果 ，具有更好的动态特性。 关键词 ：过热蒸汽 ；温度控制；ＦＵＺＺＹ－ＰＩＤ；串级控制 ；Ｋｉｎｇｖｉｅｗ 中图分类号 ：ＴＨ１６；ＴＰ３６８．１；ＴＫ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号：１００１—３９９７（２０１６）０４—０２６５—０３
火电节能技术监督-判断题
火电节能技术监督——判断题1)绝对压力是用压力表实际测得的压力。
（×）2)表示工质状态特性的物理量叫状态参数。
（√）3)物质的温度越高，其热量也越大。
（×）4)流体与壁面间温差越大，换热面积越大，对流换热热阻越大，则换热量也应越大。
（×）5)导热系数在数值上等于沿着导热方向每米长度上温差1℃时，每秒通过壁面传递的热量。
（√）6)静止流体中任意一点的静压力不论来自哪个方向均不等。
（×）7)流体内一点的静压力的大小与作用面上的方位无关。
（√）8)当气体的压力升高，温度降低时，其体积增大。
（×）9)观察流体运动的两个重要参数是压力和流速。
（√）10)流体在管道中流动产生的阻力与流体平均速度的二次方成正比。
（√）11)所有液体都有粘性，而气体不一定有粘性。
（×）12)水蒸汽在T—S图和P—V图上可分为三个区，即未饱和水区，湿蒸汽区和过热蒸汽区。
（√）13)当温度一定时，流体的密度随压力的增加而减小。
（×）14)自然水循环是由于工质的重度差而形成的。
（√）15)煤中的水分在炉膛内可分解成为氢和氧进行燃烧。
（×）16)火力发电厂的能量转换过程是：燃料的化学能→热能→机械能→电能。
（√）17)锅炉蒸汽参数是指锅炉汽包出口处饱和蒸汽压力和温度。
（×）18)卡诺循环是由两个可逆的定温过程和两个可逆的绝热过程组成。
（√）19)火力发电厂中的空气、燃气和烟气可作为理想气体看待，因此，水蒸汽也可作为理想气体看待。
（×）20)水冷壁的传热过程是：烟气对管外壁辐射换热，管外壁向管内壁导热，管内壁与汽水之间进行对流放热。
（√）21)汽包是加热、蒸发、过热三个阶段的接合点，又是三个阶段的分界点。
（√）22)汽包或汽水分离器产生的蒸汽不是饱和蒸汽。
（×）23)朗肯循环效率取决于过热蒸汽的压力、温度和汽缸的排汽温度。
（×）24)当蒸汽初压和终压不变时，提高蒸汽初温可提高朗肯循环的热效率。
过热器减温水过量及二次汽欠温原因分析及解决措施
过热器减温水过量及二次汽欠温原因分析及解决措施作者：孟建国来源：《科技资讯》 2012年第32期孟建国(河北大唐国际王滩发电有限责任公司河北唐山 063611)摘要:我厂#1机组配备600 MW四角切圆煤粉锅炉。
该锅炉自运行以来一直存在非满负荷下过热汽超温(表现为过热器减温水过量)和再热蒸汽欠温的问题,这两个问题对锅炉的安全和经济运行造成了不利影响,迫切需要采取治理改造措施。
本文首先讨论了过热器减温水过量和二次汽欠温的危害,接着分析了可能造这两个问题的原因,随后对不同的改造方案进行了对比,最后发现将分隔屏截短2 m的方案相对较好,并结合实际工程结构最终将分隔屏截短了1.9 m。
经过工程改造实施后,这两个问题得到了完满解决,所采用的截屏方案对其他存在类似问题的大容量锅炉改造具有很好的参考意义。
关键词:减温水二次汽分隔屏锅炉中图分类号:TK227 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)11(b)-0039-03电力工业是国民经济最主要的能源产业,也是我国国民经济发展的重要基础产业。
至2008年底,全国发电装机容量达79,253万千瓦,同比增长10.34%。
2008年全国发电量增长5.18%,用电量增长5.23%,当年共新增发电装机容量9,051万千瓦。
国内燃煤电站的主力机组容量多为300 MW、600 MW,近来已有容量为1000 MW的燃煤机组投产,所配锅炉也趋于大型化[1]。
我国锅炉设备的生产尽管在容量和参数发展上保持较高水平,但是,从基础研究、产品开发、设计、制造、运行到整个技术管理体系,和先进发达国家相比较,尚存在较大的差距。
特别在600 MW机组的锅炉生产上还不是很成熟,因此现在国内运行的600 MW机组的锅炉大部分为国外引进[2]。
国产引进型300 MW机组和600 MW机组,在经济性、可靠性、可调性、环保等方面,比20世纪80年代投产的国产机组又较大改善,但与设计指标相比仍存在着差距。
锅炉蒸汽温度自动控制系统——模糊控制
锅炉蒸汽温度自动控制系统摘要：电厂实现热力过程自动化，能使机组安全、可靠、经济地运行。
锅炉是火力发电厂最重要的生产设备，过热蒸汽温度是锅炉运行质量的重要指标之一，过热蒸汽温度控制是锅炉控制系统中的重要环节。
在实现过程控制中，由于电站锅炉系统的被控对象具有大延迟，大滞后、非线性、时变、多变量耦合的复杂特性，无法建立准确的数学模型，对这类系统采用常规PID控制难以获得令人满意的控制效果。
在这种情况下，先进的现代控制理论和控制方法已经越来越多地应用在锅炉汽温控制系统。
本文以电厂锅炉汽温系统为研究对象，对其进行了计算机控制系统的改造。
考虑到锅炉汽温系统的被控对象特点，本文分别采用了常规PID控制器和模糊-PID控制器，对两种控制系统对比研究，同时进一步分析了一般模糊-PID控制器的控制特点，在此基础之上给出了一种改进算法，通过在线调整参数，实现模糊-自调整比例常数PID控制。
在此算法中，比例常数随着偏差大小而变化，有效地解决了在小偏差范围内，一般的模糊-PID控制器无法实现的静态无偏差的问题，提高了蒸汽温度控制系统的控制精度。
关键词:锅炉蒸汽温度模糊控制随着我国经济的高速发展，对重要能源“电”的要求快速增长，大容量发电机组的投入运行以及超高压远距离和赢流输电的混和电网的建设，以三峡电网为中心的全国性电力系统的形成，电力系统的不断扩大，对其自动控制技术水平的要求也越来越高。
同时，地方性的自备热电厂亦有长足发展，随着新建及改造工程的进行，其生产过程自动控制与时俱进，小容量机组“麻雀虽小，五脏俱全”，自备热电厂其自身特点：自供电、与主电网的关系疏及相互影响小，供热及采暖季节性等，可以提供更多的应用、尝试新技术、新产品的机会和可能性。
这样做的重要目标是提高和保证电力，热力及牛产过程的安全可靠、经济高效。
为了适应发展并实现上述目标，必须采取最新的技术和控制手段对电力系统的各种运铲状态和设备进行有效的自动控制。
火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位，是我国重点能源工业之一。
锅炉过热蒸汽温度控制系统课程设计
锅炉过热蒸汽温度控制系统课程设计过程控制课程设计说明书——锅炉过热蒸汽温度控制系统院系：化工学院化工机械系班级：10自动化（1）姓名：李正智学号：1 0 2 0 3 0 1 0 1 6日期：2013/12/2-2013/12/15指导老师：王淑钦老师引言蒸汽温度是锅炉安全、高效、经济运行的主要参数，因此对蒸汽温度控制要求严格。
过高的蒸汽温度会造成过热器、蒸汽管道及汽轮机因过大的热应力变形而毁坏；蒸汽温度过低，又会引起热效率降低，影响经济运行。
锅炉控制现场环境恶劣，采用传统的基于模拟技术的控制器、仪器仪表或单片机，不仅结构比较复杂，效率比较低，并且可靠性也不高。
本次课程设计的主要目的是锅炉蒸汽温度控制系统的设计。
蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。
锅炉汽温控制系统主要包括过热蒸汽和再热蒸汽温度的调节。
主蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。
过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。
过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，过热蒸汽温度过高或过低，对锅炉运行及蒸汽设备是不利的。
蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。
一般规定过热器的温度与规定值的暂时偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃【1】。
如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损。
据估计，温度每降低5℃，热经济性将下降约1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽温度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。
一般规定过热汽温下限不低于其额定值10℃。
通常，高参数电厂都要求保持过热汽温在540℃的范围内。
由于汽温对象的复杂性，给汽温控制带来许多的困难，其主要难点表现在以下三个方面：（1）影响汽温变化的因素很多，例如，蒸汽负荷、减温水量、烟气侧的过剩空气系数和火焰中心位置、燃料成分等都可能引起汽温变化。
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定负荷范围内, 要求其蒸汽温度维持额定值, 偏差在 - 10~ + 5e 范围。
在锅炉运行过程中, 影响蒸汽温度变化的因素 很多, 包括烟气侧的燃料性质、过量空气系数、燃烧 器运行方式等, 蒸汽侧的影响因素有锅炉负 荷、 温水量、给水温度等 [ 3] 。所以正 常运行时, 汽温也 难免波动, 必须采取非常有效的调温措施才能保证 汽温符合要求。
Gb ) ) ) 锅炉效率, % ; Gp ) ) ) 管道热效率, % ;
Ge ) ) ) 绝对电效率, % 。 当初始过热蒸汽温度 T1 = 550e 时, 由公式 ( 1)
得: G1 = 44148% , 以初始过热蒸汽额定温度 550e 为基准, 上下 各升高 或降低 15e 的 变化的 范围内
蒸汽温度是大型燃煤机组控制的主要参数, 对 机组的经济性和安全性影响很大, 是锅炉安全、经济 运行的主要参数之一。锅炉蒸汽温度升高会引起受 热面金属材料超温, 金属的热强度下降而破坏; 而汽 温下降, 又将影响机组朗肯循环的效率 [ 1 - 2 ] 。机组 负荷在 60% ~ 100% 额定负荷甚至 30% ~ 100% 额
( 2)计算分析得出, 随温度的升高, 主蒸汽管道 平均理论寿命逐渐减少, 超温越大, 减少方向上的变 化趋势越平缓。机组在正常运行工况 550e 下每天 超温运行 2 h, 一年后金属材料理论寿命减少显著, 变化规律呈指数分布。且超温越大, 相对于正常运 行时, 管道的 平均 理论 寿命 减少 趋势越 快。超 温 1e , 材料平均理论寿命减少 37h; 到超温 15e , 材
# 296#
图 6 主蒸汽超温对蒸汽管道寿命的影响
由图 5可见, 在额定温度附近, 过热蒸汽温度的 变化对金属材料寿命的影响呈指数函数分布, 随温 度的升高, 管子的平均理论寿命逐渐降低, 且超温越 大, 变化趋势越平缓。图 6中可以看出, 机组在额定 工况下每天超温运行 2 h, 一年后蒸汽管道的平均理 论寿命减少明显。且超温引起的主蒸汽管道寿命变 化也呈指数函数分布。超温越大, 管道的平均理论 寿命减少趋势越快。超温 1e , 材 料平均理论寿命 减少 37 h; 到 超温 15e , 材 料平 均理 论寿 命减 少 1 183 h。因此, 为 保障机组稳定 安全运行, 必须采 取必要的调温措施减少超温现象发生。
本文运用 Ansys软件对蒸汽温度变化下的过热
器管进行机械应力和热应力分析, 并计算分析过热 蒸汽温度变化对电厂机组运行的经 济性和安全性 影响。
1 蒸汽温度调节的经济性
对应于具有过热的朗肯循环, 主蒸汽温度下降,
则吸热过程的平均有效温度 T1 降低, 放热过程的平 均有效温度 T2 不变, 循环热效率 G= 1- TT 21, 必然降 低, 导致热耗增大。以某电厂 300 MW 机组为例, 其
lg( t /105 ) = lg( R510 /Rzs ) / ( R810 /R2 @105 ) ( 3) 式中 t) ) ) 平均理论时间, h;
Rzs ) ) ) 工作应力, MPa; R510 ) ) ) 一定温 度 下 105 h 持 久 强 度平 均 值, MP a; R2 @105 ) ) ) 一定温度下 2 @105 h持久强度平 均值, MP a。 当 T1 = 550e , Rzs = 4313 MP a时, R510 = 68MPa, R2 @105 = 58 MPa, 代入公式 ( 3) 得: 平均理论寿命 t= 714 716 h。在主蒸汽压力几乎不变的情况下, 机 械应力几乎不变, 但在蒸汽温度变化后, 管子的许用 应力发生变化, 平均理论寿命发生变化。过热蒸汽 温度的改变对金属材料寿命的影响见图 5。 以正常 运 行 工 况 550e 为 准, 机 组 每 天 超温
摘 要: 在分析了电厂锅炉蒸汽温度的变化规律基础上, 定量计算了过热蒸汽温度变化对机组 经济性和安全性的影响。以 300 MW 燃煤电站锅炉计算表明: 主蒸汽温度从 535e 上升到 565e 时, 机组标准煤耗由 341120 g/ kW# h下降到 337170 g/ kW# h; 主蒸汽温度在正常运行温度 550e 基 础上每天超温 2小时, 当超温 1e 运行一年后机组主蒸汽管道平均理论寿命减少 37 h, 当超温 15e 运行一年后机组主蒸汽管道平均理论寿命将减少 1 183 h。
1e , 即在 551e 下运行 2 h, 一年后 (按 365天计算 ) 机组的平均理论寿命将减少 37 h。在此基础上, 计 算其他超温环境下机组运行一年后的平均理论寿命 减少情况如图 6所示。
图 5 蒸汽温度与主蒸汽管道寿命关系
213 有限元计算及结果分析 通过有限元软件 Ansys, 绘得过热器管应力场
D ING L i, LOU Bo ( School of E lectric Power, South Ch ina U niversity ofTechnology, Guangzhou 510640, Ch ina)
Abstr act: Based on the analysis of power plan t boiler steam temperature, effects of change of the super2 heated steam temperature on the unit of econom ic and security was ca lculated1The result of calculating the 300 MW firing coa l burned boiler show that enhancing the ma in steam temperature from 535e up to 565e makes for reducing standard coal consumption from 34112 g# kW - 1 h- 1 down to 33717 g# kW - 1 h- 1. W ith the ma in steam temperature exist ing over- temperature phenomenon for two hours a day in the norma l operat ing temperature based on 550e , the average theoretica l life of the ma in steam pipe reduces 37 h and 1 183 h in the case of the ma in steam temperature increases 1e and 15e 1 K ey w ord s: boiler; superhea ted steam temperature; cycle efficiency; standard coal consumption; service life
关键词: 锅炉; 过热蒸汽温度; 循环效率; 标准煤耗; 使用寿命 中图分类号: TK222 文献标识码: A 文章编号: 1002- 6339 ( 2010) 04- 0294- 03
R esearch on E ffects of C hange of Superh ea ted Steam T em pera ture on the Boiler E conom ic and Secur ity
第 28卷, 总第 162期 2010年 7月, 第 4期
5节 能技 术 6 ENERGY CONSERVAT ION TECHNOLOGY
V ol128, Sum1No1162 Ju l12010, No14
过热蒸汽温度变化对锅炉经济和安全影响研究
丁 利, 楼 波 (华南理工大学电力学院, 广东 广州 510640)
3结 论
本文运用 A nsys软件, 在过热 蒸汽温度变化时 对过热器管进行应力分析, 并计算温度变化对机组 经济性和金属材料寿命的影响, 得出以下结论:
( 1)机组循环效率随过热蒸汽温度的上升逐渐 增大, 但标准煤耗 逐渐降低。温度从 535e 上升到 565e 时, 循环效率由 44125% 变化到 44171% ; 标准 煤耗由 34112 g /kW h 下降到 33717 g/ kW h。因此, 防止主蒸汽温度过低, 使机组在正常温度下运行不 仅可以保证机组循环效率, 而且可降低煤耗, 节省成 本, 保证经济性。
耗的变化。
Gd
=
h1 h1
-
h2 h3
( 1)
bcp =
1 23 Gb Gp Ge
( 2)
式中 Gd ) ) ) 循环效率, % ;
h1 ) ) ) 过热蒸汽 的初 始温 度对 应的 焓值, kJ/ k g;
h2 ) ) ) 汽轮机做功后主蒸汽的焓值 kJ/ kg; bcp ) ) ) 标准煤耗 g/ kW h; h3 ) ) ) 冷凝后主蒸汽的焓值 kJ/kg;
见图 4, 其中内外壁温差 $ t = 01247e , 管外蒸汽热 流密度为 1 850 J/ ( s# m2 ), 工质侧对流换热系数为 1 040 W / ( m2# e ), 弹 性模量 1175 @1011, 泊松比 013, 管壁导热系数为 34(W /m# e ), 介质计算压力 为 17MPa。从应力云 图可以得 出, 对于干 净的管 子, 正常内外壁的温差不到 1e , 也决定了总应力中 热应力处于次要地位, 以汽压产生的机械应力为主。 图中反应管段入口处总应力为 4018 MPa。根据平 均理论寿命公式 [ 5] 。
( 535e ~ 565e )求机组的循环效率、标准煤耗如图
1、图 2所示。可见在额定温度附近, 随主蒸汽温度
的升高循环效率逐渐增大、标准煤耗逐渐降低。