浅谈PSSS系统在百万机组塔式锅炉中的重要性

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2024年7月18日发(作者：)

浅谈PSSS系统在百万机组塔式锅炉中的重要性

发表时间：2019-07-15T10:53:30.793Z 来源：《中国电业》2019年第06期 作者： 程阳

[导读] 百万机组塔式锅炉的“炉内高温管屏安全性在线监测系统”简称PSSS系统，根据科学布置的炉外壁温测点，精确计算高温受热面吸热

偏差系数并推算炉内实际壁温，

国家能源集团谏壁发电厂

摘要：百万机组塔式锅炉的“炉内高温管屏安全性在线监测系统”简称PSSS系统，根据科学布置的炉外壁温测点，精确计算高温受热面

吸热偏差系数并推算炉内实际壁温，替代传统的高温受热面超温控制方案，作为锅炉安全运行的保障手段。通过系统的模拟及在线计算，

改善了锅炉的热偏差特性；利用在线分析和统计功能，在锅炉运行中指导燃烧调整并改进对主再汽温的控制方案，锅炉过、再热器管屏的

运行安全性大幅提高，对泄露隐患起到了很好的保障作用，取得了良好的经济效益和社会效益。

关键词：PSSS系统；塔式锅炉；吸热偏差

目前，国内绝大部门百万超超临界机组塔式锅炉管壁易超温，爆管，所以大部分机组均采用了“炉内高温管屏安全性在线监测系统”，

简称“PSSS系统”。什么是PSSS系统？他是依据科学布置的炉外壁温测点，准确计算高温受热面吸热偏差系数并推算炉内实际壁温，替代

传统的高温受热面超温控制方案，通过系统的模拟计算，在锅炉制造、安装环节对集箱开孔、材料布置、测点安装方面进行优化调整，改

善锅炉热偏差特性,作为锅炉安全运行的保障手段。下面我将以国内某厂为例，详细阐述PSSS系统的应用重要性。

以某厂为例，超超临界机组配套塔式锅炉采用变压运行螺旋管圈的设计，单炉膛塔式布置，四角切向燃烧、摆动喷嘴调温、平衡通

风。设计煤种为神府东胜煤，正压直吹式制粉系统。配有6 台中速磨煤机（5 台投运，一台备用）。锅炉从炉膛出口开始沿烟气流程的受热

面布置顺序为：第一级过热器（逆流）、第三级过热器（顺流）、高温再热器（顺流）、第二级过热器（逆流）、低温再热器（逆流）和

省煤器（顺流）。全部受热面管子水平布置。

对于塔式直流炉来说，引起管屏超温爆管的根本原因是什么？吸热热偏差！高温受热面的吸热偏差一般分为沿炉膛宽度方向和屏间热

偏差及同屏热偏差两种。因为同屏热偏差完全取决于本原制造，所以运行中无法进行调整。而炉内高温管屏安全性在线监测系统则综合了

烟气侧、蒸汽侧、炉管热阻变化等诸多影响炉内换热的因素，计算出各屏间蒸汽流量偏差、同片各管蒸汽流量偏差、同片各管长度偏差和

吸热偏差（包括屏前、屏后、屏中、屏下和屏间烟气辐射吸热偏差以及对流吸热偏差等），显示出锅炉沿宽度方向的吸热偏差曲线，塔式

锅炉无Π型锅炉的两次烟气转弯，所以受热面全部采用水平布置特点，以及采用切向燃烧方式的LNCFS燃烧器及SOFA风和CCOFA风等燃

烧器优化设计的影响，虽具有热偏差小的特点，但由于影响锅炉运行工况的因素较多，实际燃烧情况也比较复杂，所以锅炉不可能时刻都

能自动保持最小的过热器、再热器温度偏差。只有通过一种准确而且便捷的手段来显示各管组的温度偏差，并对燃烧调整给予指导，才能

取得好的调整效果。

超临界压力锅炉由于出口汽温高，某些过热器管组设计温升大，从而相应增加了温度偏差。如果某锅炉后屏过热器的设计温升从60℃

提高至80℃，单单因为宽度吸热偏差一个因素，就会使偏差屏的温度偏差变化达5℃以上，所以汽温的把控尤为重要。超超临界压力锅炉由

于出口汽温高，过热器和再热器管子关键部位已经接近所用钢材的耐热极限。在这种情况下，如果出现超温5℃，管子的使用寿命将减少约

20%，相反如果通过控制吸热偏差降低5℃运行，管材寿命将增加30%。由此得出结论，在运行中控制好吸热偏差，降低偏差屏管的炉内壁

温，对超超临界锅炉的安全性和经济性至关重要。

控制好吸热偏差的意义在于，在维持不变的主、再蒸汽温度的前提下，相当于降低偏差屏最高点温度。若按最高点温度不超材料的许

用温度为限，就相当于可以继续提高机组主、再蒸汽温度而不会出现受热面超温情况。高温受热面吸热偏差的控制目标包括：第一控制单

侧吸热偏差达到最小，第二控制两侧受热面吸热比例接近于1。只有这样，才能真正意义上的将机组运行变得可控在控。

有了目标和方向，PSSS系统的作用就得以充分发挥：

第一、实现炉内壁温在线监测，实时指导运行调整

传统对过、再热器炉外壁温报警定值的确定方法是：根据锅炉设计参数，在BMCR设计压力工况下，假设某一吸热偏差系数（通常取

kr=1.2~1.3）计算炉内壁温和管子出口汽温的差值。再用金属在该压力下的许用温度减去上述温差，便得到传统的壁温报警定值。

然而，锅炉实际运行工况往往和设计工况存在一些差别，而且滑压控制方式下锅炉也不总是在设计压力下连续运行。当屏间烟气侧吸

热偏差减小，锅炉运行压力降低时，炉内壁温和管子出口汽温的温差是减小的，而且管子材料的许用温度却有所增大，此时可以放宽对受

热面出口汽温的控制；反之，若烟气侧吸热偏差增加，炉内壁温和管子出口汽温差增大，即使未达到报警定值，炉内管屏实际可能已经发

生超温，此时对该级受热面出口汽温应采取降参数运行措施。

采用PSSS系统对高温管屏的在线监测，可实现动态壁温报警计算分析。通过计算分析各管屏实时吸热偏差，再利用出口汽温在线计

算炉内壁温。某厂1000MW塔式炉的实际运行证明，在吸热偏差控制较好的情况下，高温过、再热器甚至能够在额定汽温以上安全运行，

而这一点是传统的壁温报警设定方法无法比拟的。

第二、经济性提高

通过应用PSSS系统进行的优化设计并指导运行调整，锅炉主、再汽温能够维持605℃/603℃长期安全运行，且壁温仍保持一定裕量，

避免主、再汽温降参数运行。按避免降温运行，主蒸汽温度平均提高3~5℃，再热汽温平均提高8~10℃。以及延长高温管屏的使用寿命两

个方面计算，可降低供电煤耗2.25g/kWh，以年发电55亿kWh计，节约标煤12375吨，年节约燃料成本1064万元。

第三、可以快速准确的反映炉内四管泄露状况，减少不必要的非停损失。

若炉内发生泄漏，可以从相应区域受热面的吸热偏差曲线中准确明显反应出来。 以某厂#13锅炉某次发生的水冷壁泄漏现象分析，通

过PSSS系统监测到二再#24~30屏吸热偏差首先异常降低，此后#1~6屏吸热偏差也出现异常下降。停炉检查发现，在后墙中部靠右位置和

左墙均发现明显漏点，与二次吸热偏差反映出的异常区域完全一致。同时通过对高温管屏进行实时在线监测，避免因无法监控而发生的

过、再热器超温爆管。每减少一次非计划停炉（以负荷率80%，发电利润0.1元/kWh，停炉检修5天计），可减少损失1000万元以上。

综上所述，不论是对于运行的监督调整，还是对四管泄露的隐患保障，都起到了举足轻重的作用，因此PSSS系统也成为了百万机组

塔式锅炉的运行监视和调整利器，在今后的运行工作中还将发挥其更大的作用。

参考文献

[1]蒋欣军，王煜伟. 基于吸热偏差的燃烧调整在超超临界塔式锅炉中的应用.华北电力技术.2015.02.014

[2]王孟浩. 超超临界锅炉炉外壁温测点的测量误差[J].中国电力.2009,(42)2:45-48.

[3]王孟浩.提高受热面壁温计算准确性，开发寿命监测专家系统[J].电厂自动化.2004,17(4):7—9.

本文标签： 偏差锅炉运行吸热