锅炉水冷壁超温控制与调整措施
660MW超超临界直流锅炉汽温调整控制策略
660MW超超临界直流锅炉汽温调整控制策略摘要：针对660MW超超临界直流锅炉汽温调整控制，分析影响锅炉蒸汽温度的主要因素，采取过热汽温和再热汽温调整控制的策略，为机组安全稳定运行提供技术支持。
关键词：660MW；超超临界直流锅炉；汽温控制；策略；宁德发电公司1、2号机组为660 MW超超临界发电机组，配置DG2060/26.15-II1型超超临界直流锅炉，蒸汽参数为26.03 MPa，605/603℃。
过热汽温的调整主要由水煤比控制中间点温度，并设置两级喷水减温器调节各段及出口蒸汽温度，再热蒸汽温度主要由尾部烟气挡板调节，在高再入口管道装设有事故喷水减温器。
1 660MW超超临界直流锅炉超超临界机组是在常规超临界机组的基础上发展起来的新一代高参数、大容量发电机组，与常规超临界机组相比，超超临界机组的热效率比超临界机组的高4% 左右。
但由于超超临界机组运行参数高，锅炉为直流炉，需适应大范围深度调峰的要求，因此，这给超超临界机组汽温控制提出更高要求。
2汽温调节的重要性维持锅炉蒸汽温度稳定对机组安全稳定运行至关重要，汽温过高或过低，都将严重影响机组安全稳定运行。
蒸汽温度过高，将使锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快，影响使用寿命，严重超温将会导致金属管道过热爆管。
当蒸汽温度过高超过允许值时，使汽轮机的部件的机械强度降低，导致设备损坏或使用寿命缩短。
蒸汽温度过低，将会降低机组热效率。
汽温过低，使汽轮机末级叶片湿度增加。
蒸汽温度大幅度快速下降会造成汽轮机金属部件过大的热应力、热变形，甚至会发生动静部件摩擦，严重时会发生水冲击，威胁汽轮机安全稳定运行。
因此，机组在运行中，在各种内、外扰动因素影响下，如何通过运行分析进行调整，用最合理的控制措施保持汽温稳定，是汽温调节的首要任务。
3锅炉蒸汽温度的影响因素3.1水煤比的影响：超超临界锅炉中给水变成过热蒸汽是一次完成的，锅炉的蒸发量不仅决定于燃料量，同时也决定于给水流量。
某660 MW锅炉低温过热器和后屏过热器长期高幅值超温分析及治理
No. 2 (Ser.227)Apr. 2021第2期（总第227期）2021年4月山西电力SHANXI ELECTRIC POWER某660 MW 锅炉低温过热器和后屏过热器长期高幅值超温分析及治理邵兴恩1,李前宇2,祝艳平1（1.岱海发电有限责任公司，内蒙古床城013750; 2.北京京能电力股份有限公司，北京100124）摘要：某锅炉进行了低氮燃烧器、节能减排综合升级改造，使锅炉运行工况偏离设计值较大，引起低温过热器、后屏过热器等受热面管壁严重超温。
通过对超温点、超温时间统计分析，提出了整改措施。
关键词：受热面；壁温；逻辑；氧量；风量中图分类号：TK223.3文献标志码：B文章编号：1671-0320（2021）02-0060-050引言也带来一些问题，尤其是存在锅炉低过和后屏长期某660 MW 发电机组，锅炉为亚临界、控制循环、一次中间再热汽包炉、直流燃烧器四角布置、切向燃烧、正压直吹式制粉系统，屏式过热器（以下简称“屏过”）布置在炉膛出口处,末级过热器（以下简 称“末过”）布置在炉膛折焰角上方，末级再热器（以下简称“末再”）位于水平烟道入口处。
锅炉设计煤种为准格尔烟煤。
2011年1月投入商业运营,2013年进行低氮燃烧器改造,2018年进行节能减排综合升级改造，机组容量由600 MW 增至660 MW,锅 炉的供汽参数由16.67 MPa/541七/539七提升至16.97 MPa/571七/569 °C 0 2013年低氮燃烧器改造、2018节能减排综合升级改造后，虽然660 MW 发电 机组的其他性能有所提高，节能减排效果明显，但收稿日期:2020-11-07,修回日期:2021-01-05作者简介:邵兴恩（1983）,男，山东泰安人,2007年毕业于华北电力大学热能与动力工程专业，工程师,从事火电厂运行管理 和技术研究工作；李前宇（1981）,男，江苏宿迁人,2005年毕业于清华大学 热能工程系动力工程与工程热物理专业，硕士，高级工程 师，从事动力工程及工程热物理方面的研究和电厂技术 管虹作；祝艳平（1971）,男，内蒙古赤峰人,2011年毕业于华北电 力大学热能与动力工程专业，工程师，从事电站锅炉运行管理工作。
锅炉汽温调整方法及影响因素
锅炉汽温调整方法及影响因素汽温是机炉安全经济运行所必须监视与调整的主要参数之一汽温是机炉安全经济运行所必须监视与调整的主要参数之一，由于影响汽温的因素多，影响过程复杂多变，调节过程惯性大，这就要求汽温调节应勤分析、多观察，树立起超前调节的思想。
在机组工况发生变化时，应加强对汽温的监视与调整，分析其影响因素与变化的关系，摸索出汽温调节的一些经验，来指导我们的调整操作。
下面,我们对一些典型工况进行分析,并提出一些指导性措施。
由于汽温变化的复杂性,大家在应用过程中要结合实际遇到的情况学会灵活变通,不可生吞活剥。
汽温调整的原则：汽温调整的原则：1）在锅炉运行过程中，汽温的稳定取决于烟气侧放热量与蒸汽侧吸热量的平衡，在实际锅炉运行中受各种工况的影响其平衡是一种不稳定的动态平衡，作为运行值班员一定要熟练掌握影响汽温的各种因素，才能在工况发生变化时及时调整好汽温。
2）运行中应严格监视和调整主蒸汽及再热蒸汽温度正常。
3）主蒸汽温度通过两级喷水减温器进行调节，一级减温为主要调整手段进行粗调，二级减温器进行细调维持过热器出口汽温。
4）再热蒸汽温度的调整以摆角为主要调节手段，事故喷水减温器是调节再热汽温的辅助手段，尽量少用或不用再热器事故喷水以提高机组经济性。
5）主汽温度调整应根据过热器各段温度变化趋势及时超前进行，只要中间点温度能够维持正常则高过出口汽温也能维持正常，减温水不可猛增猛减，以防汽温失调。
6）锅炉运行中注意调整汽温正常的同时，还应注意锅炉各受热面的壁温情况，防止锅炉受热面金属超温。
汽温调节的方法：1、主蒸汽温度高时应采取下列措施1) 开大减温水调整门，并注意减温水量与减温器后汽温的变化2) 调整燃烧降低火焰中心，减少上层燃烧器的风煤量，增加下层燃烧器的风煤量；3) 降低锅炉负荷，必要时可停止上排磨煤机的运行；4) 加强水冷壁的吹灰。
2、主蒸汽温度低时应采取下列措施1) 关小减温水调整门，注意减温水量与减温器后汽温的变化，必要时关闭减温水隔绝门；2) 调整燃烧提高火焰中心，增加上层燃烧器的风煤量，减少下层燃烧器的风煤量；3) 增加锅炉负荷，必要时可投入上排磨煤机运行；4) 加强过热器吹灰。
影响锅炉汽温的因素及汽温的控制措施
影响锅炉汽温的因素及汽温的控制措施锅炉运行中，如果汽温过高，将引起过热器、再热器、蒸汽管道以及汽轮机汽缸、阀门、转子部分金属强度降低，导致设备使用寿命缩短，严重时甚至造成设备损坏事故。
从以往锅炉受热面爆管事故统计情况来看，绝大多数的炉管爆破是由于金属管壁严重超温或长期过热造成的，因而汽温过高对设备的安全是一个很大的威胁。
蒸汽温度低的危害大家也是知道的，它将引起机组的循环效率下降，使煤耗上升，汽耗率上升，新蒸汽温度过低时，带来的后果就不仅仅是经济上的问题了，严重时可能引起蒸汽带水，给汽轮机的安全稳定运行带来严重的危害，所以规程上规定机组额定负荷下新蒸汽温度变化应在+5℃～-5℃之间。
一、影响过热汽温变化的因素1、燃料性质的变化：主要指燃料的挥发份、含碳量、发热量等的变化，当煤粉变粗时，燃料在炉内燃烬时间长，火焰中心上移，汽温将升高。
当燃料的水份增加时，水份在炉内蒸发需吸收部分热量，使炉膛温度降低，同时水份增加，也使烟气体积增大，增加了烟气流速，使辐射过热器的吸热量降低，对流过热器的吸热量增加。
2、风量及其配比的变化：炉内氧量增大时，由于低温冷风吸热，炉膛温度降低，使炉膛出口温度升高。
在总风量不变的情况下，配风的变化也会引起汽温的变化，当下层风量不足时，部分煤粉燃烧不完全，使得火焰中心上移，炉膛出口烟温升高。
3、燃烧器及制粉系统运行方式的变化：上层制粉系统运行将造成汽温升高，燃烧器摆角的变化，使火焰中心发生变化，从而引起汽温的变化4、给水温度的变化：给水温度升高，蒸发受热面产汽量增多，从而使汽温降低。
反之，给水温度降低汽温将升高。
5、受热面清洁程度的变化：水冷壁和屏过积灰结焦或管内结垢时，受热面的吸热将减少，使炉膛出口温度升高，当过热器本身结焦或积灰时，由于传热不好，将使汽温降低。
6、锅炉负荷的变化：炉膛热负荷增加时，炉膛出口烟温升高，使对流受热面吸热量增大，辐射受热面吸热量降低。
7、饱和蒸汽温度和减温水量的变化：从汽包出来的饱和蒸汽含有少量水分，在正常工况下饱和温度变化很小，但由于某些原因造成饱和蒸汽温度较大变化时，如汽包水位突增，蒸汽带水量增大，在燃烧工况不变的情况下，这些水分在过热器中要吸热，将使汽温降低。
关于超临界直流锅炉的给水控制与汽温调节分析
关于超临界直流锅炉的给水控制与汽温调节分析伴随国内经济水平的快速提升，电力生产已然是重中之重的一个环节。
早期生产因为技术条件不足，普遍选用参数较低、能耗较大且污染严重的燃煤系统。
经过不断发展，当前国内逐步利用效率更高且污染较轻的系统取代传统燃煤机组。
随着电力领域的持续前行，超临界直流锅炉也出现在实际生产之中，不同种类的锅炉设备所适用的场合有所差异，同时内部给水控制架构也不尽相同，所以在实际应用过程中始终存在不足之处。
本文就针对目前超临界直流锅炉的发展进行研究，对内部控制系统存在的问题提出对应的优化方案。
[关键词]超临界;直流锅炉;给水控制系统;汽温调节Nie Xin-yang[Abstract]With the rapid improvement of domestic economic level，electric power production has become one of the most important links. Due to the lack of technical conditions in early production，coal-fired systems with low parameters，large energy consumption and serious pollution were generally selected. After continuous development，the current domestic use of higher efficiency and less pollution system to replace the traditional coal-fired units. With the continuous development of the electric power field，supercritical once through boiler also appears in the actual production. Different types of boiler equipment are suitable for different occasions，and the internal water supply controlstructure is also different，so there are always deficiencies in the actual application process. In this paper，the development of supercritical once through boiler is studied，and the corresponding optimization scheme is proposed for the problems existing in the internal control system.[Keywords]supercritical; once through boiler; feed water control system; steam temperature regulation超臨界直流锅炉相较于原有的燃煤系统来说，不管是容量、效率还是环保等方面都有着质的飞跃。
过热器、再热器管超温原因分析及对策
1) 长期超温爆管 长期超温爆管是指金属材料在运行中由于某些原因使管壁温度超过了 额定温度，虽然超温的幅度不大（一般为 20-50℃），但超温时间较长。长时超温爆管 过程中，钢材长期在高温和应力的作用下， 由于产生了碳化物球化、碳化物沿晶界聚集 长大等组织变化，在晶界上先产生微裂纹， 当这些微裂纹扩展甚至连续起来承受不了 管内介质的压力，就发生了爆破。过热器管 子爆破事故约有 70％是由于长期而引起的。
3 金属材料在高温下长期运行后的主要变化
（一）金属的蠕变、断裂与应力松驰 1) 金属的蠕变：金属在高温状态下，在应力作用下发生的缓慢而连续的塑性变形的现象， 称为蠕变现象。 蠕变的速度和以下因素有关： （1）金属所承受的温度：温度越高，蠕变速度越快，金属发生断裂或破坏的时间越短。 （2）金属所承受的应力：应力越大，蠕变速度越快。 （3）温度波动的影响：温度波动越大，蠕变速度越快。 2) 金属的应力松驰 金属在高温和应力状态下，如维持总变形不变，随着时间的延长，应力逐渐降低的现象称为 应力松弛。 （二）金属在长期运行中的组织性质变化 1) 珠光体球化 珠光体球化是指在高温长期应力作用下，钢中片层状珠光体组织随时间的延长逐渐变为球 状，球化后的碳化物通过聚集长大，使小球变为大球的过程。 影响珠光体球化的因素 （1）温度：温度越高，球化过程进行的愈快。 （2）时间：运行时间愈长，球化愈严重。 （3）应力：运行过程中钢材所承受的应力将促使球化过程加速。 2) 石墨化 石墨化是指钢中渗碳体分解成为游离碳并以石墨形式析出，在钢中形成了石墨“夹杂”的现 象。石墨化现象仅存在于碳钢和无铬钼钢中（如 15Mo3） 钢材石墨化的过程也同样受温度、时间、应力等因素的影响。 3) 合金元素的再分配 金属材料中合金元素随时间由一种组织组成物向另一种组织组成物转移的现象称为合金元 素的再分配。发生这种现象以后将使钢的热强性能降低。 影响钢中合金元素的再分配的主要因素是温度、运行时间、应力状态等。 （三）金属在高温下的氧化与腐蚀 1) 金属的氧化 （1）高温下的氧化。金属的氧化发展速度与温度、时间、气体介质成分、压力、流速、钢材 化学成分、形成的氧化膜的强度等因素有关。 2) 硫的腐蚀 （1）高压锅炉水冷管壁的硫腐蚀。这种腐蚀现象主要发生在锅炉燃烧区域水冷壁管的外表面。 （2）过热器管的高温硫腐蚀。这种高温硫腐蚀是由熔融态的灰粘结在过热器壁上所引起的。
超临界锅炉汽温调整
锅炉指令
一级减温 后温度
二级减温 后温度
二级减温器 进口温度
一级过热器 进口压力
FT
TT
二级减温器
TT
理论温降
TT
PT
A
二级减温器进 口温度设定值
T
二级过热器出口温度控制
分隔屏过热器动态特性 一级减温器出口温度设定值
锅炉过烧 或欠烧
负荷变化修正
饱和蒸汽保护
一级减温器出口温度控制
一级减温喷水流量控制
末级过 热器
三级减 温调门
三级减 FT 温流量
2) 控制原理
图1-7 减温器布置简图
a. 末级过热器出口温度设定值
末级过热器出口温度设定值是正常运行时由操作员设定。在机组启动过程中，该设定值
受实测的末级过热器出口温度加一个+6℃限制，以一定的速率变化。这可以保证减温器在启
动过程中一般都退出运行，又能对启动过程中可能发生的升温过快作出响应，限制主蒸汽升
锅炉指令
二级减温器 二级减温 喷水流量 后温度
三级减温 后温度
三级减温器 进口温度
末级过热器 出口压力
FT
TT
三级减温器
TT
理论温降
TT
PT
A
三级减温器进 口温度设定值
T
三级过热器出口温度控制
屏后过热器动态特性
二级减温器出口温度设定值
锅炉过烧 或欠烧
负荷变化修正
饱和蒸汽保护
d. 二级减温器控制 二级减温器负责控制三级减温器进口温度, 控制简图如图 10-5 所示。二级减温器出口
二级减温器进口温度设定值是由二级减温器的目标温度降与二级减温器出口温度测量 值相加而得来。二级减温器的目标温度降也是锅炉负荷指令的函数。设有一个自动/手动操 作站，操作员可以根据需要设定二级减温器进口温度设定值。 f. 一级减温器控制 一级减温器负责控制二级减温器进口温度, 控制简图如图 10-6 所示。一级减温器出口温度 设定值是二级减温器进口温度的比例环节加上测得的经一个高惯性环节延迟后的一级减温 器出口温度。这惯性环节代表了分隔屏过热器的响应时间。
锅炉“四管”失效的原因及预防控制措施
锅炉“四管”失效的原因及预防控制措施摘要：燃煤电站锅炉“四管”是指的锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器，“四管”泄漏是造成机组非计划停运的主要原因，对机组的安全、稳定、经济运行威胁极大，本文介绍了电站锅炉“四管”失效的主要原因及预防控制措施。
关键词：四管泄漏；超温；腐蚀；预防；控制措施引言燃煤电站锅炉“四管”是指锅炉的水冷壁、过热器、再热器和省煤器。
“四管”泄漏是造成机组非计划停运的主要原因，对机组的安全、稳定、经济运行威胁极大，因此如何做好预防“四管”泄漏工作时发电企业面临的重要问题。
一、锅炉“四管”失效的主要原因（一）超温为了追求高效率现代电站锅炉普遍采用了高参数，主蒸汽温度达到540℃甚至更高，虽然采用了耐高温合金管材，在正常运行中已非常接近材料的耐温极限，温度的高低是影响金属材料长期安全运行的主要因素，为了经济效益多数电厂都“压红线”运行，将主蒸汽温度控制的较高，由于存在传热温差和热偏差现象，使金属材料超温现象时有发生，超温运行将对金属材料产生严重损伤，随着温度的升高，钢材的力学性能将明显下降，以121Cr1MoV为例。
480℃下其抗拉强度是481MPa，当温度升高到560℃时，其抗拉强度急剧下降到379MPa，这就是说在原设计满足正常运行的管子，如果运行温度提高，其抗拉强度将下降，此时管子的厚度就可能不能满足所承受的应力而发生爆管，另一方面温度提高将加速金属内部组织的变化过程，组织变化的结果是金属的强度下降而导致损坏。
超温分为长期超温和短期超温。
（1）短期超温的主要原因：1 火焰冲墙，导致局部热负荷过高。
2 管内汽水循环不良，如管内积聚堵塞焊渣、小工具、铁锈等。
3 汽水分配不均匀，部分管路玄幻停滞或流量过低。
4 管内结垢，使管子传热效果变差，造成管子金属超温失效。
5 给水中断。
6 尾部烟道再燃烧。
（2）长期超温1 烟气热偏差过大，局部管子热负荷超过设计值。
2 管内结垢轻微，长期传热热阻高。
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锅炉水冷壁超温控制与调整措施
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一、背景
燃料成本约占火电厂经营成本的70-80%，在目前内贸煤价格
逐渐走高的背景下，如何有效降低燃料成本，是电厂经营降本的重要
任务。公司自2016年开始大比例配烧印尼煤，配烧过程中锅炉在亚
临界至超临界变工况期间，易造成水冷壁大范围超温，尤以#1炉前
墙水冷壁小号管区域及#2炉前墙、右墙、后墙小号管区域超温严重。
因印尼煤高挥发份特性（目前我厂燃用的6个船次印尼煤其挥发份约
在38-39%间），易造成印尼煤离开燃烧器喷口后迅速燃烧，从而强化
锅炉主燃烧器区域的燃烧强度，使得火焰中心过于集中，易造成锅炉
水冷壁区域的超温工况。
二、印尼煤简介
印尼煤具有高挥发分、高水分、低灰、低硫、低灰熔点的特点。
近年我厂燃用过的印尼煤主要工业分析数据为低位热值4900-5200大
卡，挥发分38-39%，全水约20%，硫份小于1%，灰熔点1100-1200℃。
三、锅炉水冷壁超温应对措施
针对锅炉配烧印尼煤期间的这种特点，结合超超临界直流锅炉运
行特点等因素，我部在组织及技术两个方面上制定了应对措施，力争
能有效缓解超温情况，请遵照执行。
（一）组织措施：
（1）公司成立配烧小组，全程跟踪管理；
（2）实行“一船一总结”的工作方式，针对不同印尼煤特性建立
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完善台账，评估其安全与经济性。
（二）技术措施：
（1）针对直流锅炉蓄热能力差，水煤配比及过热度变化大等特点，
尤其是在目前电网负荷波动较大且负荷随机性等外部因素影响
下，锅炉水冷壁的运行安全性进一步降低，为应对此项问题，在
机组日常运行中根据水冷壁温度变化情况，及时调整机组负荷变
化率设定，已减缓因锅炉燃烧的迟滞性造成水煤配比的失衡，造
成水冷壁严重超温；
（2）合理调整燃烧器摆角，结合锅炉主、再热蒸汽温度情况及其
汽温的前馈调整，伴以减温水等手段综合调整燃烧器摆角，来改
变火焰中心位置高度，间接调整水冷壁温度；
（3）手动进行水煤比调整，结合机组负荷响应特性、汽温特性、
机前压力等重要参数来调整水煤比例，控制水冷壁温度情况，此
项调整时需合理控制其实际水煤比值，避免其偏差过大，造成机
组失调工况；
（4）减少下层磨煤量，间接改变火焰中心位置，此方法适应机组
已达稳定工况时的调整，结合汽温情况及过热器壁温情况，适度
调整下层制粉系统出力，缓解水冷壁温度氛围；
（5）目前我厂两台炉燃烧器均存在一定程度的偏斜，造成锅炉假
想切圆偏斜贴墙，通过试验发现2D燃烧器偏斜严重，制定了低
负荷时优先停运2D制粉系统技术措施，使得#2炉后墙水冷壁超
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温情况得到较好缓解。其次是通过微调整各角二次风小风门开度，
调整由于燃烧器偏斜后造成的火焰贴墙工况，观察贴墙侧水冷壁
温度变化趋势，并结合微调整AB或CD油辅助风门开度，观察
超温水冷壁区域温度变化情况；
（6）通过合理的上配煤方式，严控入炉煤硫含量小于1.0%。在
配烧高硫煤期间密切监视主燃烧器区域还原性气体含量（目前只
在#1炉前后墙加装一氧化碳测点），必要时改变对应区域二次风
量，创建富氧燃烧环境并结合SCR入口NOx含量变化综合调整；
（7）合理控制印尼煤一次风出口温度，要求不高于75℃，避免
高挥发分印尼煤提前着火，减少对喷燃器出口区域水冷壁不利影
响；
（8）目前公司已实行SIS系统对锅炉各受热面金属温度的自动统
计功能，将自动统计其超温值及持续时间，此项统计也将用于对
超温情况的考核依据，请各位同事予以重视。