浅谈燃机余热锅炉的工艺情况及水位控制

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1、浅谈燃机余热锅炉的工艺情况及水位控制摘要：锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程屮必不可少的工厂重要的动力设备，其耍求是供给合格的蒸汽，使锅炉蒸汽量适应负荷的需要，因此，如何控制锅炉的水位就显得极其重要。本文以一种双压无补燃型自然循环余热锅炉为例，浅谈燃机余热锅炉的工艺情况，并简单介绍了三种锅炉汽包水位控制算法。关键词：余热锅炉汽包水位控制一、引言燃气-蒸汽联合循环发电系统是由燃气轮机发电系统和锅炉蒸汽轮机发电系统所组成。燃气轮机发电系统是燃气在燃气涡轮机中经绝热膨胀作功的过程，这种热力循环又称布雷顿循环，它是由压气

2、机将空气加压进入燃烧室，燃料燃烧后燃气在透平中膨胀作功，燃机将高温高压燃气的能量（通常参数约0.5〜IMPa1000〜1300°C）转换成机械能；锅炉-蒸汽轮机发电是利用高中压过热蒸汽（通常参数为3.82-16.7MPa,450〜550°C）在汽轮机中作功转换成机械能，完成朗肯循环过程；在烟气温度降至500°C左右时排放，人们充分利用这两种热力循坏的特点，把它们结合在一起，组成“联合循环”，使其具有较高的吸热平均温度和较低的放热平均温度,为提高电站热效率开辟了一条新途径，这是人类发电事业上继发明蒸汽轮机发电后技术上

3、的又一突破。二、余热锅炉工艺流程简介锅炉［1］是利用燃料或其他能源的热能，把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。锅炉是由“锅”和“炉”两大部分组成。“锅”就是锅炉的汽水系统，由省煤器、汽包、卜•降管、水冷壁、过热器等设备组成；“炉”就是锅炉的燃烧系统，由炉膜、烟道、空气预热器等组成；而燃机余热锅炉，英文简写为HRSG(HeatRecoverySteamGenerator),是燃气-蒸汽联合循环的重要组成部分。其主要工作原理是通过布置大量的换热管来吸收燃机排气的余热，产生蒸汽供汽机发电或作为供热及其它工艺用气。锅炉烟气流

4、程为：烟气从燃气轮机排出，经进口烟道或转弯烟道进入三通烟道，当机组单循环时，烟气经上部调节门由旁通烟囱排空；当需要联合循环时，烟气从三通烟道经调节门和过渡烟道进入锅炉本体，依次水平横向冲刷两级过热器，中压蒸发器，中压省煤器和低压蒸发器，最后经出口烟道及主烟囱排空。烟气流向和流量由与三通相联的调节门控制，过程可在主控室遥控，也可在调节门就地手动调节。锅炉汽水流程为:给水由中压省煤器人口集箱进入省煤器管屏加热后流入中压汽包，通过汽包下部的集中下降管进入中压蒸发器管屏。吸热后上升进入汽包进行汽水分离。分离后饱和水再进入集

5、中下降管，而饱和蒸汽从汽包上部引至过热器，经过热管屏吸热后由过热器集箱引出锅炉。在两级过热器之间布置喷水减温装置，从而可冇效地保证出口过热蒸汽温度。双压余热锅炉的另一路给水直接进入低压汽包，由下降管引入低压蒸发器管屏，蒸发吸热后上升进入低压汽包进行汽水分离，分离后饱和水回下降管，低压蒸汽由低压汽包上部引出、经减压后进入除氧器用于除氧。木文主要介绍一种双压无补燃型自然循环余热锅炉。自然循环余热锅炉多为卧式布置，它取消了强制循环泵，既节省能源，乂减少装置的维修保养；由垂直布置的错列螺旋鳍片管和上下两集箱组成管屏，各级受

6、热面管屏尺寸基本相似，该结构简单，适应能力强，安装维护方便；锅炉内部换热元件主要釆用高频电阻焊螺旋翅片管，这样大人扩展了换热面积，使锅炉体积小、重量轻，烟气压降小，能彻底疏排水。三、锅炉汽包水位特性锅炉汽包水位是锅炉正常运行的主要指标，是一个非常重要的被控变量。汽包水位不仅受汽包屮储水量的影响，亦受水位下汽包容积的影响，而水位下汽包容积与锅炉的负荷、蒸汽压力、炉膛热负荷等有关。因此，影响水位变化的因素很多，其中主要是锅炉蒸发量即蒸汽流量和给水流量。锅炉汽包水位自动调节是使给水量跟踪锅炉的蒸发量，并维持汽包水位在工艺

7、允许的范围内，是保证锅炉和汽轮机安全运行的首要条件［2］。汽包及蒸汽管中贮藏着蒸汽和水，汽包的流入量是给水量，流出量是蒸汽负荷量，当给水量等于蒸汽量时，汽包水位就恒定不变。当水位过高时，会影响汽包内汽水分离的效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增多，蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击，引起轴封破裂、叶片断裂等事故。因此，汽包水位过高或过低的后果都极为严重，所以必须严格加以控制。四、锅炉汽包水位控制近年来，锅炉的自动控制正朝着多学科结合的计算机技术应用，管理控制一体化方向发展。由于锅炉汽包水位调节对象没有自平衡能力，而且水位调节

8、对象存在滞后，因此不能采用开环调节方法。常用的汽包水位的控制算法有单冲量控制，双冲量控制以及三冲量控制三种。1•单冲量水位调节系统是以汽包水位为唯一调节信号的单参数单回路调节方法，调节器只根据水位变化去改变给水调节阀的开启度。一些小容量锅炉水位受到扰动后的反应速度较慢，虚假水位现象不太严重，再配上一些锁报警装置就可以安全操作，采用单冲量调节方法可以满足生产要