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摘 要：火电厂整个发电机组的安全性和经济性都在很大程度上受到锅炉主蒸汽温度的影响，锅炉的蒸汽容量很大，再加上过热器管道较长，致使锅炉主蒸汽的温度控制具有一定的滞后性，这对于整个发电机组安全运行来讲有很大威胁，本文重点阐述了锅炉主蒸汽温度发生变化的主要原因以及温度控制的难点和解决措施，希望对于提高整个发电机组工作效率、工作质量有所帮助。
关键词：火电厂；锅炉；主蒸汽温度；控制；
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-01-00-02
主蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热器。一旦锅炉蒸汽温度降低，就会大大降低工作效率，根据相关研究发现，温度每降低2℃，锅炉的生产效率就会减少大约0.15%，除此之外，还会由于湿度较大而影响到汽轮机叶片等构件的正常工作；相反，如果锅炉主蒸汽温度变高，不仅会对进气设备产生危害，甚至还会影响到机组的正常运行。因此采取多种措施确保锅炉主蒸汽温度保持在合理范围内，是保证发电机组安全经济高效运行的前提。
一、影响锅炉主蒸汽温度变化的主要原因以及难点控制分析
（一）影响锅炉主蒸汽温度变化的主要原因。
锅炉是火电厂生产系统中重要的能量转换及输出设备，而主蒸汽温度的控制质量将直接影响到生产活动的安全、有效运行，但是由于火力发电厂锅炉构件复杂，其影响因素也是各种各样，综合分析，影响温度变化的原因有：
1、烟气侧影响因素。主要包括三个方面，第一是烟气量，即总风量及过量空气系数和燃料量及燃料特性与颗粒大小，第二是受热面的污染情况，第三是燃烧器的投用方式，第四是燃烧室物料浓度大小，特别是现在大量大容量循环流化床锅炉的普及使用，对循环物料的调节也是控制主蒸汽温度的一项有效有段。
2、蒸汽侧影响因素。主要包括四个方面，第一是锅炉在正常工作状态下的负荷，即蒸汽压力与主蒸汽流量，第二是给水温度，第三是减温水流量，第四是减温水温度。
从长期运行实践表明，其中锅炉承载的负荷以及过量空气系数和燃料量是影响主蒸汽温度变化的主要原因。
（二）锅炉主蒸汽温度控制的难点分析。
根据相关要求得知，汽轮机对蒸汽温度要求很严格，一般要求比额定气温正负不超过5℃，即气温只能在10℃范围内波动，气温超过规定值，会使过热器、蒸汽管道、汽轮机及阀门等设备寿命减少，严重时可使上述设备损坏，气温低于规定值，将会降低机组的经济性，气温降低10℃，机组的经济性降低0.60.8%。所以，主蒸汽温度过高或者过低都会使机组无法正常工作，加大工作负担，会在一定程度上降低工作效率，更加严重的甚至会造成机组构件的破坏，影响到火电厂的安全、高效生产。但是，正如上文所说，影响锅炉主蒸汽温度变化的原因是多方面的，通常情况下，是多种因素共同作用下才促使温度发生变化，这就在很大程度上提高了锅炉主蒸汽温度控制的难度。
从现阶段整个火电行业发电机组运行状态分析来看，在锅炉主蒸汽温度控制工作中，火电厂要面临的主要难点有如下几种，第一种，主蒸汽温度控制过程中，由于相关构件的自身属性和工作特点致使温度控制无法在最短时间内达到预定目的，简单的说，就是喷水量在调节温度过程中耗时较长，特别是对于容量较大、参数复杂的发电机组来讲，蒸汽温度过高会导致喷水减温受热面积增大，甚至受热面积大于蒸发受热面积，会产生更严重的滞后性和工作惯性，提高温度控制的难度；第二种，受多种因素共同影响而造成的锅炉主蒸汽温度变化，具有很大的非线性和时变性，通常情况下，会以锅炉的负荷情况而随之发生变化，一般的控制系统很难确保锅炉每时每刻都保持符合均衡，因此，如果锅炉正好处于低负荷工作状态，那么即使喷水阀紧闭，会出现导致主蒸汽温度无法达到标准温度的情况出现，而后即使主蒸汽温度恢复升高，也会由于气温控制的延迟性而使喷水阀无法在主蒸汽温度超出标准值时正常开启，从而增大对主蒸汽温度控制的难度；第三种，过热器在正常工作状态下，其自身温度通常可以达到钢材的极限耐热度，再加上灵活性不足，不能自己完成温度调节工作，一旦锅炉主蒸汽温度过高，使过热器的钢制材料可能承受极限温度，导致钢材发生蠕变的程度加快，就会危害整个生产系统的安全。因此，在实际生产工作过程中，将主蒸汽温度的误差控制在5℃以内，对于整个发电机组系统设备、部件等的保护来说都有十分关键的影响。
二、控制锅炉主蒸汽温度的有效措施
（一）主蒸汽温度的蒸汽侧影响因素的控制措施。
1、科学设计主蒸汽温度控制系统。现阶段，我国大部分火电厂在实际运行过程中都是采用串级控制系统和导前微分补偿信号控制系统。就前者来说，串级控制系统在运行中需要较长的加热管道，这对于受热面积大的锅炉主蒸汽温度控制工作来讲有良好成效，但是如果喷水减温器也和长加热管相连，那么在降低温度上将产生一定阻碍，因为喷水减温之后的温度需要经过很长时间的传导才能到达锅炉出口，进而才能对主蒸汽温度进行控制。串级控制系统能够做好主回路和超前信号之间的协调工作，能够实现两者同步工作，但是在喷水减温受热面积比较小的情况下，因为受热面小，会导致主信号和超前信号之间产生短时的波动间隔，这样一来，串级控制系统就无法实现有效控制。而后者导前微分补偿信号控制系统在实际工作中最大的优点，在于能够大大提高超前信号的传递强度。为了解决上述实际工作中出现的问题，出现了导前微分串级控制系统，它的出现弥补了两者缺陷，导前微分串级控制系统能够将导前微分补偿信号控制系统和串级控制系统实现完美结合，这对于主蒸汽温度控制工作来讲是一大突破。
2、有效控制过热器各点温度。锅炉的工作状态是影响主蒸汽温度变化的主要原因，减温器只能使气温降低，而不能使气温升高，为了达到调整气温的目的，即气温高时能降温，气温低时能升温，过热器的传热面积必须要有一定的裕量，使得在70%以上负荷时，减温器处于工作状态。由于过热器内蒸汽速度很快，一般设计在20m/s左右，一旦锅炉负荷发生变化，过热器就会由于自身长度问题，使过热器各点的温度变化比主蒸汽温度变化更快，如果控制系统能够在第一时间感应到过热器各点温度的变化，并及时作出反应进行有效调节，那么就能大大提高控制效率，确保温度控制在标准范围内。为了实现这一目标，可以利用动态数学模型来对过热器的各点温度进行预算估测，并根据预测结果采取相应的调节措施，这样就大大减少了喷水阀的开启时间，克服了设备滞后性的缺陷。 （二）主蒸汽温度的烟气侧影响因素的控制措施
1、对锅炉煤层的投用方法进行适当改变。适当改变锅炉煤层的投用方法，在保持燃烧器角度不变的前提下，也能够在一定程度上减少过量空气系数以及燃料量对主蒸汽温度的影响。这是因为不同煤层的投用，会使火焰中心的高度和位置发生变化，而火焰中心的高度更会影响到温度的变化，如果尽量停用下层燃烧器，而多投用上层燃烧器，则由于炉膛火焰中心上移，炉膛吸热量减少，炉膛出口的烟温上升，过热器因辐射吸热量和传热温差增大，过热器总的吸热量增加，使得气温上升，这种调节气温的方法经济性较好，在因负荷较低导致气温偏低或气温长期处于正常值低位运行时，是应首先采用的方法。同理，多投用下层燃烧器，而尽量停用上层燃烧器，就会将锅炉内的火焰中心高度降低，使较多的热量被辐射区水冷壁吸收，减少过热器在辐射区的吸热量，以达到降低气温的目的。因此适当改变锅炉煤层的投用方法，根据实际情况进行充分利用，也能够在很大程度上实现温度控制的目标。
2、过量空气系数和燃料量确定下的二次风运行调节。在锅炉运行过程中，在总的过量空气系数确定下，只调节其上中下各层二次风量大小，就能调整火焰中心的高度与偏移，同时，二次风量的调节能适量改变燃烧室上部和炉膛出口燃烧物料的浓度与烟气温度，改变过热器的总吸热量，从而达到调节气温的目的。若增加中上层二次风量，减小下层二次风量，炉膛燃烧室上部温度上升，物料浓度增加，炉膛出口的烟温上升，过热器因辐射吸热量和传热温差增大，过热器总的吸热量增加，使得气温上升。同理，减小中上层二次风量，增大下层二次风量，则相反。所以，通过燃烧室内物料浓度与烟气温度的大小变化，能改变过热器受热面的传热系数与总吸热量，从而达到调节气温的效果。
三、结束语
由于锅炉设备自身特性以及运行方式的特点，使主蒸汽温度控制具有很大的滞后性、延迟性和惯性，这为主蒸汽温度控制工作带来很大挑战，在实际工作中，引起锅炉主蒸汽温度变化的因素有很多，若能将串级控制系统以及导前微分补偿信号控制系统结合起来、利用过热器动态数学模型、适当改变锅炉煤层投用、增加各层二次风的调节等方式来作为提高温度控制主要手段，就能为实现火电厂的安全、可靠生产提高重要保障。
参考文献：
[1]刘志伟，张慧君，刑慧龙，陆启军，火电厂锅炉主汽温度控制策略[J]，科技传播，2012（01）。
[2]韩博，模糊自适应PID控制器在火电厂主蒸汽温度控制中的应用研究[J]，科技资讯，2012（03）。
[3]王洪玉，浅谈燃气锅炉的优越性和应用前景[J]，中小企业管理与科技（上旬刊），2011（06）。
[4]张永魁，燃气锅炉风机选型[J]，中小企业管理与科技（上旬刊），2011（06）。
关键词：火电厂；锅炉；主蒸汽温度；控制；
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-01-00-02
主蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热器。一旦锅炉蒸汽温度降低，就会大大降低工作效率，根据相关研究发现，温度每降低2℃，锅炉的生产效率就会减少大约0.15%，除此之外，还会由于湿度较大而影响到汽轮机叶片等构件的正常工作；相反，如果锅炉主蒸汽温度变高，不仅会对进气设备产生危害，甚至还会影响到机组的正常运行。因此采取多种措施确保锅炉主蒸汽温度保持在合理范围内，是保证发电机组安全经济高效运行的前提。
一、影响锅炉主蒸汽温度变化的主要原因以及难点控制分析
（一）影响锅炉主蒸汽温度变化的主要原因。
锅炉是火电厂生产系统中重要的能量转换及输出设备，而主蒸汽温度的控制质量将直接影响到生产活动的安全、有效运行，但是由于火力发电厂锅炉构件复杂，其影响因素也是各种各样，综合分析，影响温度变化的原因有：
1、烟气侧影响因素。主要包括三个方面，第一是烟气量，即总风量及过量空气系数和燃料量及燃料特性与颗粒大小，第二是受热面的污染情况，第三是燃烧器的投用方式，第四是燃烧室物料浓度大小，特别是现在大量大容量循环流化床锅炉的普及使用，对循环物料的调节也是控制主蒸汽温度的一项有效有段。
2、蒸汽侧影响因素。主要包括四个方面，第一是锅炉在正常工作状态下的负荷，即蒸汽压力与主蒸汽流量，第二是给水温度，第三是减温水流量，第四是减温水温度。
从长期运行实践表明，其中锅炉承载的负荷以及过量空气系数和燃料量是影响主蒸汽温度变化的主要原因。
（二）锅炉主蒸汽温度控制的难点分析。
根据相关要求得知，汽轮机对蒸汽温度要求很严格，一般要求比额定气温正负不超过5℃，即气温只能在10℃范围内波动，气温超过规定值，会使过热器、蒸汽管道、汽轮机及阀门等设备寿命减少，严重时可使上述设备损坏，气温低于规定值，将会降低机组的经济性，气温降低10℃，机组的经济性降低0.60.8%。所以，主蒸汽温度过高或者过低都会使机组无法正常工作，加大工作负担，会在一定程度上降低工作效率，更加严重的甚至会造成机组构件的破坏，影响到火电厂的安全、高效生产。但是，正如上文所说，影响锅炉主蒸汽温度变化的原因是多方面的，通常情况下，是多种因素共同作用下才促使温度发生变化，这就在很大程度上提高了锅炉主蒸汽温度控制的难度。
从现阶段整个火电行业发电机组运行状态分析来看，在锅炉主蒸汽温度控制工作中，火电厂要面临的主要难点有如下几种，第一种，主蒸汽温度控制过程中，由于相关构件的自身属性和工作特点致使温度控制无法在最短时间内达到预定目的，简单的说，就是喷水量在调节温度过程中耗时较长，特别是对于容量较大、参数复杂的发电机组来讲，蒸汽温度过高会导致喷水减温受热面积增大，甚至受热面积大于蒸发受热面积，会产生更严重的滞后性和工作惯性，提高温度控制的难度；第二种，受多种因素共同影响而造成的锅炉主蒸汽温度变化，具有很大的非线性和时变性，通常情况下，会以锅炉的负荷情况而随之发生变化，一般的控制系统很难确保锅炉每时每刻都保持符合均衡，因此，如果锅炉正好处于低负荷工作状态，那么即使喷水阀紧闭，会出现导致主蒸汽温度无法达到标准温度的情况出现，而后即使主蒸汽温度恢复升高，也会由于气温控制的延迟性而使喷水阀无法在主蒸汽温度超出标准值时正常开启，从而增大对主蒸汽温度控制的难度；第三种，过热器在正常工作状态下，其自身温度通常可以达到钢材的极限耐热度，再加上灵活性不足，不能自己完成温度调节工作，一旦锅炉主蒸汽温度过高，使过热器的钢制材料可能承受极限温度，导致钢材发生蠕变的程度加快，就会危害整个生产系统的安全。因此，在实际生产工作过程中，将主蒸汽温度的误差控制在5℃以内，对于整个发电机组系统设备、部件等的保护来说都有十分关键的影响。
二、控制锅炉主蒸汽温度的有效措施
（一）主蒸汽温度的蒸汽侧影响因素的控制措施。
1、科学设计主蒸汽温度控制系统。现阶段，我国大部分火电厂在实际运行过程中都是采用串级控制系统和导前微分补偿信号控制系统。就前者来说，串级控制系统在运行中需要较长的加热管道，这对于受热面积大的锅炉主蒸汽温度控制工作来讲有良好成效，但是如果喷水减温器也和长加热管相连，那么在降低温度上将产生一定阻碍，因为喷水减温之后的温度需要经过很长时间的传导才能到达锅炉出口，进而才能对主蒸汽温度进行控制。串级控制系统能够做好主回路和超前信号之间的协调工作，能够实现两者同步工作，但是在喷水减温受热面积比较小的情况下，因为受热面小，会导致主信号和超前信号之间产生短时的波动间隔，这样一来，串级控制系统就无法实现有效控制。而后者导前微分补偿信号控制系统在实际工作中最大的优点，在于能够大大提高超前信号的传递强度。为了解决上述实际工作中出现的问题，出现了导前微分串级控制系统，它的出现弥补了两者缺陷，导前微分串级控制系统能够将导前微分补偿信号控制系统和串级控制系统实现完美结合，这对于主蒸汽温度控制工作来讲是一大突破。
2、有效控制过热器各点温度。锅炉的工作状态是影响主蒸汽温度变化的主要原因，减温器只能使气温降低，而不能使气温升高，为了达到调整气温的目的，即气温高时能降温，气温低时能升温，过热器的传热面积必须要有一定的裕量，使得在70%以上负荷时，减温器处于工作状态。由于过热器内蒸汽速度很快，一般设计在20m/s左右，一旦锅炉负荷发生变化，过热器就会由于自身长度问题，使过热器各点的温度变化比主蒸汽温度变化更快，如果控制系统能够在第一时间感应到过热器各点温度的变化，并及时作出反应进行有效调节，那么就能大大提高控制效率，确保温度控制在标准范围内。为了实现这一目标，可以利用动态数学模型来对过热器的各点温度进行预算估测，并根据预测结果采取相应的调节措施，这样就大大减少了喷水阀的开启时间，克服了设备滞后性的缺陷。 （二）主蒸汽温度的烟气侧影响因素的控制措施
1、对锅炉煤层的投用方法进行适当改变。适当改变锅炉煤层的投用方法，在保持燃烧器角度不变的前提下，也能够在一定程度上减少过量空气系数以及燃料量对主蒸汽温度的影响。这是因为不同煤层的投用，会使火焰中心的高度和位置发生变化，而火焰中心的高度更会影响到温度的变化，如果尽量停用下层燃烧器，而多投用上层燃烧器，则由于炉膛火焰中心上移，炉膛吸热量减少，炉膛出口的烟温上升，过热器因辐射吸热量和传热温差增大，过热器总的吸热量增加，使得气温上升，这种调节气温的方法经济性较好，在因负荷较低导致气温偏低或气温长期处于正常值低位运行时，是应首先采用的方法。同理，多投用下层燃烧器，而尽量停用上层燃烧器，就会将锅炉内的火焰中心高度降低，使较多的热量被辐射区水冷壁吸收，减少过热器在辐射区的吸热量，以达到降低气温的目的。因此适当改变锅炉煤层的投用方法，根据实际情况进行充分利用，也能够在很大程度上实现温度控制的目标。
2、过量空气系数和燃料量确定下的二次风运行调节。在锅炉运行过程中，在总的过量空气系数确定下，只调节其上中下各层二次风量大小，就能调整火焰中心的高度与偏移，同时，二次风量的调节能适量改变燃烧室上部和炉膛出口燃烧物料的浓度与烟气温度，改变过热器的总吸热量，从而达到调节气温的目的。若增加中上层二次风量，减小下层二次风量，炉膛燃烧室上部温度上升，物料浓度增加，炉膛出口的烟温上升，过热器因辐射吸热量和传热温差增大，过热器总的吸热量增加，使得气温上升。同理，减小中上层二次风量，增大下层二次风量，则相反。所以，通过燃烧室内物料浓度与烟气温度的大小变化，能改变过热器受热面的传热系数与总吸热量，从而达到调节气温的效果。
三、结束语
由于锅炉设备自身特性以及运行方式的特点，使主蒸汽温度控制具有很大的滞后性、延迟性和惯性，这为主蒸汽温度控制工作带来很大挑战，在实际工作中，引起锅炉主蒸汽温度变化的因素有很多，若能将串级控制系统以及导前微分补偿信号控制系统结合起来、利用过热器动态数学模型、适当改变锅炉煤层投用、增加各层二次风的调节等方式来作为提高温度控制主要手段，就能为实现火电厂的安全、可靠生产提高重要保障。
参考文献：
[1]刘志伟，张慧君，刑慧龙，陆启军，火电厂锅炉主汽温度控制策略[J]，科技传播，2012（01）。
[2]韩博，模糊自适应PID控制器在火电厂主蒸汽温度控制中的应用研究[J]，科技资讯，2012（03）。
[3]王洪玉，浅谈燃气锅炉的优越性和应用前景[J]，中小企业管理与科技（上旬刊），2011（06）。
[4]张永魁，燃气锅炉风机选型[J]，中小企业管理与科技（上旬刊），2011（06）。