【正文】 若由于某種原因使再熱汽溫升高，這時起升溫作用的煙氣再循環(huán)裝置顯然是不需要投入的，只能用事故噴水進行再熱汽溫控制。煙氣再循環(huán)對主汽溫產(chǎn)生正向影響，即調(diào)高再熱汽溫時，同時主汽溫度升高。低溫?zé)煔馑腿霠t膛底部可降低爐膛溫度，以減少爐膛的輻射傳熱，從而提高爐膛出口煙氣的溫度和流速，使再熱器的對流傳熱加強，達到調(diào)溫的目的。此外，還可以采用微量噴水和事故噴水來配合減溫。但煙氣側(cè)的擾動對再熱蒸汽溫度的影響存在著管外至管內(nèi)的傳熱過程，所以它的影響程度次于蒸汽負荷的擾動。因此，負荷擾動對再熱汽溫的影響最為突出。 由于再熱蒸汽的汽壓低，重量流速小，傳熱參數(shù)小，所以再熱器一般布置在鍋爐的后煙井或水平煙道中，它具有純對流受熱面的汽溫靜態(tài)特性 —— 單位重量工質(zhì)的吸熱量隨負荷的下降而降低。當(dāng)定壓運行時，一般負荷每降低 1%，再熱汽 溫降低近 1%度。 （ 4）運行工況變化對再熱汽溫影響較大 當(dāng)運行工 況變化時（如鍋爐出力、過量空氣系數(shù)、火焰中心位置等）將使受 熱面的吸熱量及蒸汽的焓增發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使出口汽溫的變化，在焓增相同的情況下，再熱汽溫的變化量要比過熱蒸汽大。 （ 3） 再熱器對汽溫偏差比較敏感 因蒸汽比熱隨壓力降低而減少，再熱蒸汽的壓力遠比過熱蒸汽低，所以在相同的熱偏差條件下，在偏差管與平均管的焓增差相同的情況下，所引起的出口汽溫偏差比過熱蒸汽大。由于再熱器是加熱壓力較低的蒸汽，且所加熱的蒸汽為在高壓缸內(nèi)作功的蒸汽，故與過熱蒸汽相比有以下特點： （ 1） 再熱器的工作條件較差 由于再熱蒸汽壓力低，在相同的蒸汽流速下，管內(nèi)壁對再熱蒸汽的放熱系數(shù)比過熱蒸汽小得多（對于鐵嶺發(fā)電廠 1021T/H 亞臨界壓力鍋爐，在額定工況時的再熱蒸汽放熱系數(shù)僅為過熱蒸汽的 20%左右），所以再熱蒸汽對管壁的冷卻能力差，即在受熱面負荷相同的情況下，管壁與蒸汽間的溫差較過熱器大。再熱循環(huán)的利用一方面可以進一步提高循環(huán)的熱效率（采用一次再熱可使循環(huán)效率提高 4%— 6%，二次再熱可提高 6%— 8%），另一方面可以把汽輪機末級葉片的蒸汽溫度控制在允許的范圍內(nèi)。 再熱蒸汽的特點 在電力工業(yè)的長期發(fā)展過程中，通過蒸汽的初參數(shù)不斷變化來提高電廠的循環(huán)熱效率。 再熱蒸汽溫度控制的意義與過熱蒸汽溫度控制一樣，是為了保證再熱器、汽輪機等熱力設(shè)備的安全，發(fā)揮機組的運行效率，提高電廠的經(jīng)濟性。另一方面，在鍋爐運行中，再熱器出口溫度更容易受到負荷和燃燒工況等因素的影響而發(fā)生變化，而且變化的幅度是相當(dāng)大的，如果不進行控制，可能造成中壓 缸轉(zhuǎn)子與汽缸產(chǎn)生較大的熱變形，引起汽輪機振動，造成事故。這樣可以提高機組的循環(huán)效率，并防止汽輪機末級蒸汽帶水，減少汽耗，提高熱經(jīng)濟性。當(dāng)壓力不變時汽溫加大，蒸汽的熱焓必然減少，蒸汽的作功能力將減少，汽耗必然增加，電廠經(jīng)濟性降低。汽溫過低，會使汽輪機最后幾級的蒸汽濕度增加，對葉片的侵蝕作用加劇。當(dāng)外界負荷不變時，汽壓的穩(wěn)定主要取決于爐內(nèi)燃燒工況，此外，鍋爐換熱狀況的改變也會影響汽壓的 穩(wěn)定。外部因素是指非鍋爐設(shè)備本身的原因造成的擾動，主要有外界負荷的變化；高壓加熱器因故障退出運行；給水壓力變化。 汽壓 變化反應(yīng)了鍋爐蒸發(fā)量與外界負荷之間的平衡，由于外界負荷、爐內(nèi)燃燒工況、換熱情況以及鍋爐內(nèi)工作情況經(jīng)常變化，引起鍋爐蒸發(fā)量的不斷變化，所以汽壓的變化與波動是必然的，汽壓穩(wěn)定只是相對的。鍋爐儲熱能力是指當(dāng)外界負荷變化而燃燒工況不變時，鍋爐能夠放出或者吸收熱量的能力，鍋爐的儲熱能力對汽壓的變化是一個緩沖作用。 汽壓變化的速度表明了鍋 爐保持及恢復(fù)汽壓的能力，汽壓的變化速度影響因素是：負荷的變化速度、鍋爐的儲熱能力及燃燒設(shè)備的慣性等。鍋爐汽壓高低對于汽包水位、汽溫等主要運行參數(shù)也有很大影響，當(dāng)汽壓降低由于對應(yīng)的飽和溫度降低，使部分爐水蒸發(fā)，會引起爐水體積膨脹，故汽包水位要上升，反之則爐水體積要收縮，汽包水位下降，引起虛假水位。如果蒸汽壓力降低過多會使汽輪機被迫不能保持額定負荷。 5． 鍋爐汽壓的調(diào)整： 鍋爐運行時主蒸汽壓力的控制是通過鍋爐出力與汽輪機蒸汽進汽量的平 衡來實現(xiàn)的，當(dāng)兩者平衡時，對于定壓運行的機組，便能穩(wěn)定工況、變工況或各種擾動下均保持主蒸汽壓力的穩(wěn)定；對于變壓運行的機組，便能始終保持主蒸汽壓力按負荷對應(yīng)的關(guān)系進行變化。飛灰顆粒組成成分、煙氣流動工況、煙速、受熱面金屬溫度等都是影響積灰的因素。空氣通過空氣預(yù)熱器后送入爐膛，由于送入爐內(nèi)的空氣溫度提高，可使?fàn)t膛溫度得到相應(yīng)的提高，可使燃料迅速著火，改善或強化燃燒，保證低負荷下著火的穩(wěn)定性；在現(xiàn)代大型鍋爐中，由于給水的回?zé)峒訜幔o水溫度已經(jīng)提高很多，利用溫度比給水溫度低很多的空氣冷卻煙氣，可進一步降低排煙溫度，減沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 少排煙損失；送入爐膛熱空氣溫度提高，可增強爐內(nèi)的輻射傳熱；熱空氣還可作為制粉系統(tǒng)中的干燥劑。此外，給水經(jīng)過省煤器后，提高了進入汽包的給水溫度，減少了給水與汽包壁之間的溫差，從而使汽包的若應(yīng)力降低，因此，省煤器的作用不僅 是 省煤，實際上已成為現(xiàn)代鍋爐中不可缺少的一個組成部件。由于給水在進入蒸發(fā)受熱面之前，現(xiàn)在省煤器內(nèi)加熱，這樣就減少了 水在蒸發(fā)受熱面內(nèi)的吸熱量，因此采用省煤器可以取代部分蒸發(fā)受熱面。因而腐蝕 、積灰和磨損稱為低溫受熱面運行中突出的問題。由于金屬受熱面溫度低，煙氣中的水蒸氣和硫酸蒸汽有可能在管壁上凝結(jié)，從而導(dǎo)致金屬產(chǎn)生低溫腐蝕。 3． 尾部受熱面： 省煤器和空氣預(yù)熱器布置在鍋爐對流煙道的最后或?qū)α鳠煹赖南路剑M入這些受熱面的煙氣溫度已不高，故常把這兩個部件統(tǒng)稱為尾部受熱面或低溫受熱面。 飽和蒸汽的品質(zhì)在很大程度上取決于爐水的含鹽濃度，為了保證合格的蒸汽品質(zhì)，必須將爐水的含鹽濃度維持在合理的范圍內(nèi)，就要將部分含鹽較濃的爐水排出，并補充一些較為清潔的給水，這就是所謂的鍋爐排污。維持汽包正常和平穩(wěn)的水位是自然循環(huán)鍋爐安全運行的重要措施之一。此外，在鍋爐啟動過程中，汽包的汽 空間和水空間的壁溫是不一樣的，為了保證汽包的安全運行，必須采取以下措施：（ 1）嚴(yán)格控制汽包溫差，防止內(nèi)外壁溫差過高引起過大的溫度應(yīng)力；（ 2）汽包 采用 環(huán)形夾套結(jié)構(gòu)；（ 3）鍋爐起停初期，適當(dāng)?shù)倪M水與放水，可以保證汽包各部分受熱均勻，促進鍋內(nèi)水循環(huán)的建立。300MW 發(fā)電 機組再熱 汽 溫控制系統(tǒng)設(shè)計 19 汽包內(nèi)壁溫度較高，向外膨脹，而外壁因溫度較低阻止發(fā)生膨脹。另外，汽包上裝有壓力表、水位計、事故防水門、安全閥等附屬設(shè)備，用以控制汽包壓力、監(jiān)視汽包水位，以保證鍋爐安全工作。 2． 汽包及其內(nèi)部裝置： 汽包是自然循環(huán)鍋爐以及強制循環(huán)鍋爐中最重要的承壓部件，汽包的主要作用是：（ 1）連接上升管和下降管組成的自然循環(huán)回路，同 時接收省煤器來的給水，還向 過熱器輸送飽和蒸汽。為提高循環(huán)安全性，可采取下列措施：（ 1）減少受熱不均；（ 2）確定合適的上升管吸熱量；（ 3）確定合適的上升管高度核管徑；（ 4）確定合適的汽水導(dǎo)管高度和截面積；（ 5）減少旋風(fēng)分離器阻力；（ 6）減少下降管阻力。如果管外的熱負荷很高，在管子內(nèi)壁面上，汽泡生成的速度大于汽泡脫離壁面的速度， 氣泡 就會在管子內(nèi)壁面上聚集起來，形成蒸汽膜，將 管子 中心的水與管壁隔開，使管子壁面得不到水的冷卻，引起管子壁面處出現(xiàn)傳熱惡化。倒流管的壓差大于同一片管屏或同 一回路的平均壓差，從而迫使工質(zhì)向下流動，在發(fā)生倒流的管子中，水向下運動，而汽泡由于受到浮力向上運動。停滯、倒流、膜態(tài)沸騰都將影響水冷壁安全運行。當(dāng)水冷壁管內(nèi)汽水混合物流動狀態(tài)為汽泡狀、汽彈狀、汽柱狀時，其傳熱屬于核態(tài)傳熱區(qū)域，此時管壁是安全的；在高參數(shù)大容量鍋爐爐膛高熱負荷區(qū)域的水冷壁管中，有時會產(chǎn)生膜態(tài)沸騰，這是管內(nèi)蒸汽直接與壁面接觸以致傳熱惡化，這是內(nèi)部工質(zhì) 換 熱系數(shù)急劇下降，壁溫突然升高，大大超過管內(nèi)工質(zhì)的飽和溫度，很容易導(dǎo)致管子破壞。管外的影響因素有：（ 1）燃燒產(chǎn)生的腐蝕性氣體對管壁的高溫腐蝕；（ 2）結(jié)渣和集灰導(dǎo)致的對管壁的侵蝕；（ 3）煤粉氣流或含灰氣流對管壁的磨損。 鍋爐運行中，影響水冷壁安全運行的因素很多，既有管內(nèi)諸多因素的影響，也有管外復(fù)雜因素的影響。自然循環(huán)的優(yōu)點是可以利用連續(xù)排污和定期排污來調(diào)整和保證爐水品質(zhì)，因而對給水品質(zhì)要求不太 高。由于蒸汽的密度小于水的密度，因而上升管中汽水混合物平均密度小于下降管中水的 密度 ，這個密度差推動上升管中汽水混合物向上流動進入汽包，并在汽包中進行汽水分離，分離出來的蒸汽由汽包送出，分離出來的 飽和水和給水混合后進入下降管，并且從上向下流動，形成汽水循環(huán)。汽包具有較大的容積，其中下半部充滿水，上半部為蒸汽空間，兩者之間的分界面叫做蒸發(fā)面，整個回路中的水叫做鍋爐水。 汽水系統(tǒng) 圖 汽水系統(tǒng)監(jiān)控圖 1． 水冷壁及自然循環(huán)： 吸收火焰和 煙氣 的熱量而使水產(chǎn)生蒸汽 的受熱面稱為蒸發(fā)受熱面。 (2)主調(diào)節(jié)器的選型 主調(diào)節(jié)器的任務(wù)準(zhǔn)確保持被調(diào)量符合生產(chǎn)要求，凡是采用串級控制的生產(chǎn)過程，對控制品質(zhì)的要求總是很高的，不允許被調(diào)量存在靜差。 (1)副調(diào)節(jié)器的選型 副調(diào)節(jié)器的任務(wù)是要快速動作以迅速進入副回路內(nèi)的擾動，而且副參數(shù)并不要求無差，所以一般就選 P 調(diào)節(jié)器，也可采用 PD 調(diào)節(jié)器，但這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。一旦發(fā)生了共振，系統(tǒng)就失去控制，不僅使控制品質(zhì)惡化，如不及時處理，甚至可能導(dǎo)致生產(chǎn)事故，引起嚴(yán)重后果。由于串級系統(tǒng)中主、副回路是兩個相互獨立有密切相關(guān)的回路。一般應(yīng)使副回路的頻率比主回路的頻率高得多，當(dāng)副回路的時間常數(shù)加在一起超過了主回路時，采用串級控制就沒有什么效果。副回 路的范圍也不是愈大愈好。但這將與要求副回路控制通道短，反映快相矛盾，應(yīng)在設(shè)計中加以協(xié)調(diào)。串級控制系統(tǒng)對進入副回 的擾動有很強的克服能力。因此，在設(shè)計串級控制系統(tǒng)時，應(yīng)設(shè)法找到一個反映靈敏的副參數(shù)，使得干擾在影響主參數(shù)之前就得到克服，副回路的這種超前控制作用，必然使控制質(zhì)量有很大提高。 、副回路的設(shè)計原則 副參數(shù)的選擇應(yīng) 使副回路的時間常數(shù)小，控制通道短，反映靈敏。比較串級系統(tǒng)和簡單系統(tǒng)，前者只比后者多了一個測量變送器和一個調(diào)節(jié)器，增加的儀表投資并不多，但控制效果卻有明顯的改善。應(yīng)該指出，系統(tǒng)中有兩個調(diào)節(jié)器，它們的作用各不相同。在副回路內(nèi)則相應(yīng)地被稱為副對象、副參數(shù)和副調(diào)節(jié)器。無論主回路還是副回路都有各自的控制對象，測量變送器和調(diào)節(jié)器。而串級控制系統(tǒng)就是改善控制過程品質(zhì)極為有效的方 法，得到了廣泛應(yīng)用。 串級控制系統(tǒng) 簡單控制系統(tǒng)雖然是一種最基本、使用最廣泛的控制系統(tǒng)，但是對于有些較難控制的過程，控制質(zhì)量要求很嚴(yán)格的參數(shù)就無能為力了。根據(jù)上述靜態(tài)放大系數(shù)正負的規(guī)定和組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的靜態(tài)放大系數(shù)極性相乘必需為負的原則來確定調(diào)節(jié)器的正反作用方式。氣開式調(diào)節(jié)器，其靜態(tài)放大系數(shù) Kμ 取正，氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥，其靜態(tài)放大系數(shù) Kμ 負。一般變送器的靜態(tài)放大系數(shù) Km通常為正極性，故只需調(diào)節(jié) KT、調(diào)節(jié)閥 Kμ 和對象的 K0極性相乘必須為負即可。 確定調(diào)節(jié)器正、反作用的次序一般為：首先根據(jù)生產(chǎn)過程安全等原則確定調(diào)節(jié)閥的形式、 測量變送器單元的正反特性，然后確定被控對象的正反特性，最后確定調(diào)節(jié)器的正反作用。測量變送單元的輸入增加其輸出也增加為正特性；測量變送單元的輸入增加其輸出減小為反特性。調(diào)節(jié)器的正反作用的選擇同控制對象的正反特性、測量變送單元的正反特性及調(diào)節(jié)閥形式有關(guān)。實際上在做對象動態(tài)特性實驗時，總是以調(diào)節(jié)器的手動輸出做為對象的輸入信號，以測量變送器的輸出作為對象的輸出信號，這樣測得的對象特性包括了測量變送器和執(zhí)行器沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 的特征。為了便于分析，將測量變送器、執(zhí)行器和控制對象做為一個整體看待，改整體稱為“廣義對象”。 圖 單回路控制系統(tǒng)的原理方框圖 它是由測量變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器及控制對象組成的單閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)。它們的特征將決定控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量，因此討論控制對象的特征參數(shù)和調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)對控制質(zhì)量的影響是非常必要的。 由于比例積分調(diào)節(jié)器是在比例調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，有加上積分調(diào)節(jié)，相當(dāng)于再 “ 粗調(diào) ”的基礎(chǔ)上再加上 “ 細調(diào) ” ，能使控制過程結(jié)束后沒有靜 態(tài)偏差。從圖 ，比例作用是即時的、快速的。 PI 調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)曲線如圖 所示。反之，積分時間越大，表示積分作用越弱。當(dāng) i 0T? 時即 0PK ? 就成為積分作用調(diào)節(jié)器。 這種調(diào)節(jié)器有兩個可供調(diào)整的參數(shù)，即 KI和 KP。 圖 比例調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)曲線 圖 PI調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)曲線 2. 比例積分（ PI）調(diào)節(jié)器 比例積分調(diào)節(jié)器是比例作用和積分作用的疊加，它的動態(tài)方程為 dte d t????t ｔＩP Ｉ Ｐ0 ０ＰＫμ = Ｋ Ｋ e Ｋ （ e+ ｅ ）Ｋ （ 式 ） 或?qū)懗? 011()tie edtT? ?μ =δ （ 式 ） IPi KKT? 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 i1() sPIWs ? 1（ 1＋ ）δ T （ 式 ） 式中 KI—— 調(diào)節(jié)器的積分速度，即當(dāng)偏差改變 100％時，調(diào)節(jié)機構(gòu)的移動速度。因此調(diào)節(jié)的結(jié)果是有差的。沈陽工程學(xué)院畢