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摘要600MW 超临界直流锅炉以其启停速度快、负荷变化快的特点已逐步成为调峰主力机组，所以有必要对该机型的运行特性进行更深入的了解。文章对600MW 超临界直流锅炉与汽包锅炉差异进行了比较分析并提出了该系统的运行控制。 关键词直流锅炉;汽包锅炉;运行控制;汽温控制;给水控制 一、直流锅炉与汽包锅炉差异 1.直流锅炉蒸发受热面内工质的流动不像汽包炉那样依靠汽水的重度差而形成自然循环来推动。而是与在省煤器、过热器中的工质流动一样完全依靠给水泵产生的压头工质在此压头的推动下顺次通过加热、蒸发、过热过程水被逐渐加热、蒸发、过热最后形成合格的过热蒸汽送往汽轮机。
2.锅炉在直流状态运行时汽水通道中的加热区、蒸发区、过热区三部分之间并没有固定的界线(可以把水在沸腾之前的受热面称为加热区，水开始沸腾到全部变为干饱和蒸汽的受热面称为蒸发区，蒸汽开始过热到全部被加热至额定温度压力的过热蒸汽的受热面称为过热区)。当给水量、空气量、燃料量和机组负荷有扰动时此三个区段就会发生移动。
3.直流锅炉的另一个特点是蓄热能力小。而汽包锅炉则相反降压速度不能过快因为压力减小的过快可能会使下降管中工质发生汽化而破坏水循环。 由于直流锅炉的蓄热能力小在受到外部扰动时自行保持负荷及参数的能力就较差对扰动较敏感因此对调节系统提出更高的要求。但是在主动调整锅炉负荷时由于其蓄热能力小且允许的压力降速度快可以使其蒸汽参数迅速地跟上工况的需要所以能较好的适应机组调峰的要求。 4.直流锅炉在纯直流状态下工作时蒸发区的循环倍率等于1而自然循环的汽包锅炉的循环倍率为 3~5。低倍率强制循环锅炉的循环倍率为 1.5 左右。
5.直流锅炉的金属消耗量小。与同参数的汽包锅炉相比直流锅炉可节约20%30%的钢材。
6.直流锅炉的设计不受工质压力的限制可以做成亚临界超临界甚至是超临界。因此制造、安装和运输方便。
7.直流锅炉启炉、停炉较快。机组启动停止一般都受限于壁厚部件的热应力。自然循环锅炉。因为有厚壁汽包启动时内外壁温差、上下壁温差大应力和汽包内压力所产生的应力组合成复合应力。因此上水升压速度均受到限制。
8.直流锅炉给水品质要求高因为在蒸发区不排污除了能溶于蒸汽的盐分被蒸汽带走外给水中所含杂质将全部沉积在管壁上因此要求水处理严格。 9.直流锅炉工质流动阻力较大。在自然循环锅炉中只有省煤器和过热器内工质为强迫流动要消耗给水泵压头蒸发受热面内的自然循环不消耗水泵压头。但是直流锅炉蒸发受热面内的工质也是强迫流动且管径较小流速较高以便得到较大的质量流速来冷却水冷壁,故要消耗额外的较多的水泵功率。
10.直流锅炉控制及调节复杂。由于直流锅炉受热面的金属重量较轻工质储存量较小。故金属及工质的蓄热能力一般只为汽包锅炉的 1/41/2。因此在外界负荷变化时，自适应能力差，汽压波动幅度较大，压力波动速度往往超过汽包锅炉一倍以上。另外由于工况变动引起热水段、蒸发段和过热段之间的调节互相影响因此直流炉的自动调节系统较复杂控制技术也较高。
11.直流炉水冷壁的安全性存在一定的问题。自然锅炉因其循环倍率高蒸发管中发生第一类传热危机和第二类传热危机的可能性小。直流锅炉蒸发管出口往往是接近饱和甚至是微过热蒸汽故管内发生膜态沸腾和结垢的可能性较大。强迫流动的特性常导致并列蒸发管中吸热越多的管子其工质流量反而越小。目前的的螺旋水冷壁采用整焊膜式水冷壁。 各个管带均匀地分布于炉膛四周，在同一高度上的管带受热几乎一样相邻管带之间外侧管管壁温差较小(30℃)。由于各管带皆为倾斜上升从而避免了拉姆辛管圈水平部分的较易发生的汽水分层的现象。同时低负荷时采用炉水循环泵建立炉水再循环水冷壁质量流速的提高也避免了发生膜态沸腾可能。从而有效的降低了水冷壁管的金属温度保证了安全可靠运行。
12.直流锅炉设置分离器的目的是为了适应低负荷运行和低负荷运行时的热损失另一目的是可使过热器干态启动从而缩短启动时间。
13.当外界负荷变化汽门开度发生变化时锅炉汽压变动很快波动的幅度也远比汽包 炉大;给水量变化时汽温、汽压、蒸汽量的变化趋势都和汽包锅炉相反而且影响程度也要大得多。即给水量增大汽压、汽量明显增大汽温则显著降低;当燃料量变化时直流锅炉主要变化的是汽温故直流锅炉运行特点之一就是必须保持燃水比一定否则汽温将无法保持正常。 汽水系统 炉内管道复杂，预热器、过热器、水冷壁等设备繁多，管理困难。锅炉环境高温、高压，并有粉尘、噪声，会带来职业危害，巡查不便。
图片来源于 乾乾科技有限公司 直流炉的运行控制在下期播出 |
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