杨涛
陕西能源麟北发电有限公司 陕西省宝鸡市 721000
摘要：再热蒸汽温度是表征锅炉运行工况的重要参数之一。蒸汽温度过高会加快锅炉受热面和蒸汽管金属的蠕变速度，影响锅炉的使用寿命；蒸汽温度低会降低机组热效率，增加蒸汽消耗率，增加汽轮机末级叶片蒸汽湿度，导致汽轮机末级叶片腐蚀加剧。再热汽温对象具有大滞后、大惯性的特点，影响再热汽温变化的因素很多，如机组负荷变化、煤质变化、减温水量、受热面结焦、空燃比、燃烧工况、过剩空气系数等。汽温对象在各种扰动下表现出非线性和时变特性，使得其控制更加困难。
关键词：超临界机组；再热汽温570℃技术；非均衡运行调整；
一、超临界机组锅炉的特点
超临界机组一般采用强制循环直流锅炉，直流炉不设汽包环节，给水经加热段、蒸发段和过热段一次性连续完成蒸汽转化，如图 1 所示，各段受热面之间没有固定的界限， 随着运行工况的不同，锅炉运行在亚临界或超临界压力下，蒸发点在一个或多个加热区段内自由移动。
图 1 直流锅炉汽水流程示意图
机组给水从省煤器到过热器产生蒸汽是连续不断进行的，给水、燃烧和汽温调节不是相对独立的，而是密切相关、相互影响的。直流炉机组是一个多输入多输出的多变量系统。从给水泵到汽机，汽水直接关联，使得锅炉各参数间和汽机与锅炉间具有强烈的耦合特性。直流锅炉不设汽包，汽水容积小，蓄热量较小，负荷调节响应时间短， 平均变负荷速度比汽包炉快，可实现快速启停和调节负荷。
二、保证再热蒸汽温度570℃的技术策略
1.设计方案的优化和完善。高低温再热器各级受热面的合理布置及其吸热比的科学分配。锅炉再热器系统分两级布置。低温再热器设置在竖井烟道的前烟道内，高温再热器设置在炉膛前墙左右两侧。通过调整各级再热器的吸热比，可以减少高温再热器的热偏差。合理优化再热器受热面的选材和处理，保证各受热面在不同负荷工况下的安全性和可靠性。根据不同管屏区域的管环科学选择不同的材料，对于管道长、阻力大、受热强的外管环采用加大管径的方法，以减小管壁的偏差温差。同时，对高温再热器受热面上管束进行喷丸处理，以提高其运行的安全性和可靠性。控制低应力材料的使用。高温再热器出口炉外管段与集箱连接的管接头是整个系统中最薄弱的环节。如果不按常规350MW超临界锅炉方案进行调整，其设计壁温约为628℃，已经接近T92材料的允许温度。所以T92材料是整个系统中最薄弱的一环，要尽量减少T92材料的使用。为了保证每根管道的实时安全监测，防止漏检造成管屏过热爆裂。
2.“不平衡”运行调整技术。锅炉的设计、制造和运行都会有一定的温度偏差(或水力偏差)。采用的调整方法是根据各单管壁温的高低分布，使烟气温度偏差与蒸汽温度偏差互补，使再热器壁温分布平衡，保证再热蒸汽温度在570℃稳定运行，壁温不超过628℃，（1）首先对空气动力场进行均匀，调整根据不同负荷阶段将燃烧温度场逐渐调整，观察再热蒸汽温度逐渐升高过程中再热蒸汽温度的偏差和各管板壁温分布的均匀性。根据蒸汽温度和壁温偏差，通过有针对性地调整相应的一次风管缩孔开度(所谓耦合或互补)，使之与管内蒸汽温度相匹配。同时加以左右侧给煤机偏置调整，使炉膛出口温度相近，逐步减小高温再热器屏的热偏差，最终蒸汽温度和金属管壁温度均匀。高温再热器调整前后壁温的变化趋势如图2所示。
图2调整前后高温再热器壁温趋势
为了在上述调节过程中达到最佳效果，对每层前后墙的二次风挡板开度进行差异调节，以优化不同区域的燃烧，满足蒸汽温度和墙温的实际需要，固化调节后的配风方式。（2）采用低再出口左右侧交叉不平衡调整，低再出口交叉后进入高温再热器，对布置在尾部烟道内的低温再热器左右侧温度分布不均时，交叉后进入高温再热器起到很好的热补偿作用。
3.中压轴封压力调节法：通过控制中压轴封压力，特别是机组加减负荷过程中，自动控制中压轴封随机组负荷调整良好，使汽轮机中压缸各级叶片之间再热汽无漏流量，再热器能充分在缸体做功，同时保证了各级抽汽系统之间无漏流，再热蒸汽保证良好的通畅性，保证了再热蒸汽动力具有持续性。
4.应用效果。通过实施“不平衡”运行调节技术、优化锅炉设计方案等创新措施，保证了机组在再热汽温570℃条件下的稳定运行。该机组再热汽温平均完成值分别为618.6℃、618.1℃和619.5℃，机组在50% ~ 100%负荷范围内，在稳定负荷和变负荷工况下，再热蒸汽温度可保持在570℃的设计范围内，再热器管壁温度不超温。
总之，不平衡调节技术是一种全新的调节理念，其应用范围不限于超临界机组，而是可以广泛应用于超临界机组、亚临界机组等各种火电机组，可以有效降低受热面壁温偏差，减少局部超温现象，降低锅炉超温爆管风险；同时，机组再热蒸汽温度提高到570℃，可提高机组效率，降低发电和供电煤耗。
参考文献：
[1]孙萍．超临界机组再热汽温控制探索．2019.
[2]庞子健．大型火电机组再热汽温控制策略和逻辑分析．2019.