（神华国华九江发电有限责任公司江西省九江市332504）
摘要：蒸汽锅炉在人们的日常生活当中是一件非常常见的特种设备，被很多领域所应用。不过锅炉在使用过程中，因为某些因素的影响导致蒸汽锅炉中再热气温出现明显变化。找出影响锅炉主再热气温的原因再做出有针对性的控制，就是我们需要做到的。本文将对影响锅炉主再热整体温度变化的因素进行深入的分析，以对日后锅炉的生产进行一定程度的改进。
关键词：锅炉；再热蒸汽；气温变化
锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。在其中主再热蒸汽中气温会发生一些或者严重的变化，这将对其生产造成严重影响，研究其影响因素就显得十分重要。
1蒸汽侧的影响
我厂使用的锅炉型号为HG-2070/17.5-YM9，属于亚临界燃煤锅炉，燃烧方式为控制循环，四角切圆方式，一次中间再热，单炉膛通风，本文结合我厂使用的锅炉进行相关方面的探讨。
1.1饱和蒸汽湿度对气温的影响
饱和蒸汽湿度越大，含水量就越多，气温也就越低。饱和蒸汽压和汽水的品质、汽包水位的高低和蒸发量的大小有关。当锅水的品质比较差、含盐量比较大的时候，容易造成汽水共同沸腾而引起蒸汽带水；而当汽包水位保持过高时，汽包内部旋风分离器的水分离空间就会减小，汽水分离效果下降容易引起蒸汽带水；当锅炉蒸发量突然增大或超负荷运行时，蒸汽的流速就会增加，蒸汽携带水滴的能力也会相应增强，这将导致饱和蒸汽携带水滴的直径和数量大增。这几种情况都会造成气温突然降低，严重时还会威胁到汽轮机的安全运行。
1.2负荷的影响
负荷的影响也就是锅炉蒸发量的影响。一些锅炉的过热器的气温特性整体呈现对流型，再热器的气温特性呈对流型，因此，负荷增加时气温会上升；反之，气温会下降。再热气温具有一定的滞后性，因此对其及进行适当的提前控制相当重要。在加负荷的过程中，可能会存在锅炉燃烧暂时跟不上的情况，这时就会由于烟气温度和烟气量的增加较少而使蒸汽量增加增快，主热和再热的气温气压则会相应得下降，此时应根据气温情况进行提前预控，从而防止气温大幅度上升。同时，在减负荷时，也要提前控制减温水甚至全关减温水，以避免气温突然下降。
1.3主汽压力的影响
饱和温度会随着压力的升高而升高，就会使从水变为蒸汽时所需的热量增加。在燃料量不变的情况下，锅炉蒸发量瞬间减少，而且过热器的入口的饱和蒸汽温度上升，导致气温也随着上升。反之，则气温下降。需要注意的是，压力的变化对气温的影响只是一个暂时的过程，燃料量和风量会随着压力的降低而增加，因此，最后气温还会上升，甚至会以很大的幅度上升。
1.4给水温度的影响
给水温度升高，则产出相同蒸汽量所需的燃料量减少，烟气量相应就也会减少，而且流速下降，炉膛的出口烟温度会降低。在整体上，辐射过热器的吸热比例会增加，对流过热器的比例则会相应地减少。反之，给水温度降低将导致主、再热器的气温升高。在实际运行过程中，要对这种情况多加注意，及时发现问题并进行调整。
1.5一、二级减温水量的影响
对于大多数的锅炉来说，过热器一级减温水的主要作用是保护屏过，避免屏过管壁潮湿，同时对过热气温进行粗调。二级减温水在屏过和高过间喷入对气温进行细调。一级减温水的投入原则是保护屏过不潮湿，同时调整气温在正常的范围内。在实际的运行中，要禁止进行反复的操作，防止气温突然升高或下降。再热气温的调整设计是用烟气挡板进行调整，事故喷水减温布置在再热器的入口处，目的是防止再热器在异常情况下气温超限少量喷入。无论是挡板，还是喷水减温，对再热气温的调整滞后性都较大，因而加减负荷、切换磨煤机等变工况运行需要具有一定的预见性，而其前提是减温水和挡板应同时得到调整，而且应和过热温调整应同时进行，否则，将很难得到控制。在对安全和经济的保证下，对减温水要尽量不投或者少投，尽量采用烟气挡板和燃烧调整满足再热气温的要求，因为再热器的减温水投入后对机组效率会有明显的降低。
1.6锅炉负荷
过热器出口温度与锅炉负荷之间的关系称之为汽温特性。采用不同传热方式的过热器，汽温变化特性是不同的。
辐射式过热器会产生和锅炉负荷呈一定比例增加的工质的流量，以及锅炉的燃料消耗量，不过锅炉内的热辐射因为火焰温度没有增加所以没有按比例增加，因此工质的辐射吸热在辐射式过热器中的单位吸热量减少，进而减少蒸汽中的焓，降低出口蒸汽的温度；恰恰相反的是，如果过路的负荷增加，对流式过热器的汽温会随着燃料消耗量的增加而上升，烟速和烟温在流经过热器后均会上升，工质焓增多，因此，对流式过热器的出口蒸汽会因为过路的符合变大而升高；可以在吸收炉内辐射热的同时吸收烟气的对流热，所以屏式过热器的汽温中立于辐射与对流，锅炉负荷对气温的影响较小。对流受热面因为离炉膛出口较远所以吸收的辐射热较少，因此锅炉负荷对气温的影响比较明显。所以汽温的特性是否良好决定了气温调节幅度的大小，以及在负荷变化的情况下，机组的适应能力。
2烟气侧的影响因素
2.1燃烧强度的影响
在负荷不变的情况下，如果燃烧加强，则主气压力会上升，主气温度和再热气温则会由于烟温和烟气量的增加而有所上升，反之则会有所下降，气温的变化幅度则会同燃烧变化的幅度有关。
2.2火焰中心位置的影响
当炉膛的火焰中心上移时，炉膛出口的烟温就会上升，这是因为过热器和再热器都在炉膛的上部布置着，所以所吸收的辐射量增加，这就导致主热和再热气温升高。而在实际运行中常见的就是当磨煤机切换为中上层磨煤机运行时，主再热气温就会升高。此外，当锅炉炉底水封失掉时，由于炉膛负压将冷空气从炉底吸入，抬高了火焰的中心，会导致主再热气温大量升高，严重时，还会造成气温和过热器壁温的全面超限。
2.3煤质的影响
煤是锅炉中燃烧的主要燃料，其质量直接影响锅炉中主再热蒸汽气温的变化。低质量的煤的挥发性低、灰分、含水量较高，要维持相同蒸发量，所需要的燃料量就要增加，同时，煤中水分和灰分会增加对炉内热量的吸收，导致炉膛出口的炉温降低，这会对辐射过热器的影响是很大的，导致其吸热减低，气温也会随之下降。
2.4煤粉细度的影响
当煤粉较粗时，煤粉在炉内燃尽时间就会增加，火焰中心上移，炉膛的出口烟温升高，气温上升。而煤粉较细时，煤在炉膛中就会完全燃烧，水冷壁吸热会增加，但过热器的吸热相对就会减少，主再热气温就会相应下降。
2.5风量大小的影响
风量的大小直接影响烟气量的大小，即较大地影响对流型过热器和再热器，对锅炉的设计经常都是过热器气温特性都是偏对流型的，再热器气温特性也大多是对流型的，因此，风量增加就会导致气温的上升，反之，气温下降。
3脱硝机理介绍
发电厂脱硝反应装置主要是去除烟气中的氮氧化物，最终生成氮气和水，脱硝反应装置的核心构件就是催化剂，脱硝反应装置的催化剂以TiO2为载体，以V2O5为活性成分，制成蜂窝式、平板式和波纹式。我厂采用的是平板式。催化剂在不同温度下，活性不同。若温度过低，活性下降，脱硝效率下降，如果在低温环境下持续运行会使催化剂永久性损坏。若反应温度过高，NH3容易被氧化，氮氧化物生成量增加，且活性会退化。反应温度区间在300-400℃为宜（我厂温度高保护为400℃，温度低保护为300℃）。为了保护催化剂，锅炉加装了烟气温度高、低脱硝反应器退出的保护。脱硝系统退出需向地方环保部门申请，若脱硝非计划退出可能会造成恶性的环保事件。
4脱硝烟温与再热指标调节存在的矛盾
发电机组的能效指标不达标不但浪费了煤炭资源还可能将自己送上关停的绝路。机组的设备结构直接影响着机组的效率，但机组的优化运行与调整也是提高效率的重要途径，要想将低效率的发电机组能耗指标达到国家要求的标准只能从以下两个方面进行加强。
4.1进行设备改造，提升机组效率
4.2加强运行优化，使各参数争取达到设计值
响应集团公司“达设计值”活动的相关要求和托电公司“优化运行、降本增效”号召，更好地推进节能的工作，在日常工作中的小指标调整中，应需求合理的调整方式，寻求最优的调整手段。从小指标对机组煤耗影响图表中可以看出机组效率受多项指标影响，除了日常我们调节的主汽压力，主、再热蒸汽温度，凝汽器背压等主要指标外，过热器减温水量与再热器减温水量对机组效率、煤耗也有着重要的影响，尤其是再热器减温水量每增加1t/h，机组每千瓦时电量增加0.033g标煤，影响煤耗约为过热器减温水量的5倍，因为在额定蒸汽流量下再热蒸汽减温水量越大，蒸汽在汽轮机高压缸内做功越小，所以严重影响机组能耗，降低再热蒸汽减温水量是运行优化的重中之重，在日常蒸汽参数调整中，争取在保证额定蒸汽温度的同时，尽量减小再热器减温水量，可以适当提高主汽压力，提高蒸汽在高压缸内的焓降，以降低高压缸排汽温度，从而降低再热汽温，以至于减少再热器减温水量。但是当负荷较低时，尤其是承担调峰任务的机组在进行270MW左右深度调峰时，因为炉膛热负荷低，再热器减温水门全部关闭，而再热蒸汽温度依然偏低，此时需开启再热器烟气挡板来提高受热面温度来增加再热器的换热以提高再热蒸汽温度，而再热器烟气挡板因长期关闭，磨损量小较为严密，在用再热器烟气挡板调节再热器蒸汽温度时，造成脱硝反应器因烟气温度低频繁跳闸。后来经过对脱硝反应器跳闸的原因进行分析发现，在低负荷稳定运行时，脱硝反应器退出除了和燃烧方式、风量调整等有直接关系外，再热器烟气挡板的大幅开关对排烟温度影响较大，而低负荷稳定运行时造成脱硝跳闸直接原因为再热器烟气挡板开度过大，脱硝入口烟温快速降低，低于保护动作值，脱硝保护动作跳闸。
5脱硝烟温与再热指标矛盾的优化
通过对我厂三期5、6号机组自锅炉安装脱硝设备以来，脱硝退出的情况进行统计分析，发现脱硝反应器退出90%的情况都是由于烟气温度低且均发生在低负荷燃烧时（事故和启停机情况未作统计）。低负荷运行时，再热器烟气挡板开度成为影响脱硝反应器烟温的重要因素之一，并且影响较为敏感，反应速度快。
6再热蒸汽温度变化对理想内功率/蒸汽发生器吸热量影响分析。
在当前技术条件支持下，有关再热蒸汽温度变化对核电汽轮机装置运行状态下热经济性影响的衡量可采取的方式包括热力试验以及理论计算这两种类型。从理论研究的角度上来说，采取热力试验方式就再热蒸汽温度变化对核电汽轮机装置运行热经济性的影响进行分析是最为直接与可靠的方式之一，所获取的结果也与实际检验结果基本一致。但是考虑到：允许范围内的再热蒸汽温度变化区间较小，并且在当前技术条件支持下热力试验进行过程当中无法严格意义上的确保其他运行参数的恒定性，由此也势必会导致实验结果出现一定程度上的误差问题。基于对这一因素的考量，实践分析过程当中应用较为普遍的分析方式为理论计算方法。本文通过对再热蒸汽温度变化状态下对核电汽轮机相对内效率以及理想循环热效率的影响，最终获取与之相对应的热耗率变化值，达到对核电汽轮机运行经济性进行可靠性衡量与评估的关键目的。在有关再热蒸汽温度变化对核电汽轮机运行经济性的影响分析过程当中，除针对相对内效率指标进行分析以外，还需要通过对核电汽轮机理想内功率参数/蒸汽在蒸汽发生器内所表现出吸热量参数比值的方式对其进行研究。在这一过程当中汽轮机理想内功率指标同蒸汽发生器出口位置蒸汽流量参数（单位：kg/s）以及汽轮机整机理想焓降参数（单位：kJ/kg）存在明显相关性关系。与此同时，核电汽轮机蒸汽在蒸汽发生器内所表现出的吸热量参数比值同蒸汽发生器出口位置蒸汽流量参数（单位：kg/s）、新蒸汽焓值参数（单位：kJ/kg）以及蒸汽发生器给水焓至参数（单位：kJ/kg）存在明显相关性关系。基于以上分析，党政齐在汽轮机出现等熵膨胀现象并且在有关蒸汽发生器运行参数维持恒定状态的情况下，通过对某个既定再热蒸汽温度参数的选取能够获取蒸汽在核电汽轮机高压缸以及低压缸装置内部的等熵膨胀热力过程曲线。在曲线数据作用之下，通过对回热抽汽压力参数通过该等熵膨胀热力过程曲线的交点分析即能够获取与之相对应的焓值数据，借助于此种方式获取在当前再热蒸汽温度状态下相对应的核电汽轮机理想内功率/蒸汽发生器吸热量指标参数。
总结
总而言之，影响锅炉主再热蒸汽气温的因素有很多，主要有蒸汽侧对其的影响和燃气侧对其的影响。前者主要包括饱和蒸汽压湿度、负荷、主气压力、积水湿度以及一级和二级减温水量几个方面的影响，后者主要是燃烧强度、火焰中心位置、煤质、煤粉细度、风量等方面对其的影响。
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