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1/4～1/2。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。

二、直流炉的运行控制

(一)直流锅炉汽压控制

机组负荷增加时，汽机调门开大，蒸汽流量立即增加，使得汽轮机功率也同样立即增加。由于锅炉给水流量和燃烧率均未变化，蒸汽流量和汽轮机功率的暂时增加是由于蒸汽压力下降而使锅炉放出蓄热引起。由于直流锅炉蓄热能力小，压力下降的速度大一些。稳定后汽压维持在偏低的数值。

(二)直流锅炉汽温控制

直流锅炉不像汽包锅炉那样有汽包可以将蒸发受热面和过热器分开，由于直流锅炉给水和燃料单一的变化特性决定了将明显影响汽温。为此必须保持燃水比不变，但即使保证燃水比作为调温的基本手段，过热器之间，往往仍需要喷水减温，以适应变动工况下调节汽温和保护过热器的需要。运行中应使喷水调节阀开度处于中间位置，以备工况变动既能开大也能关小。因此，直流锅炉汽温控制的基本措施就是保持燃水比，喷水减温只是临时措施。通过控制中间点温度不变，就表示汽温变化稳定。

再热器温度的控制采用尾部烟道烟气挡板和冷再入口事故一级喷水减温。主要影响因素为再热器出口汽温、机组负荷变化速度、喷水减温及低温再热器出口汽温的变化速度。燃烧率和给水流量的比例变化1%，将使过热蒸汽温度变化10℃。

1.过热汽温控制。过热蒸汽温度是由煤/水比和两级喷水减温来控制。喷水取自高加出口，每级减温器喷水量为该负荷下的3%主蒸汽流量。系统在35%～100%BMCR负荷范围内维持出口汽温在℃。在20%BMCR负荷以下不允许投一级喷水。在10%BMCR负荷以下不投二级喷水。如果喷水调节阀关闭超过10秒之后且过热汽温低于控制的目标值，则每个隔离阀自动关闭。若隔离阀关闭则减温水控制阀自动关闭。在失去控制信号和电源时喷水阀固定不动。