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一、直流炉工作原理及水煤比重要性
直流炉是一种没有汽包的锅炉，给水在给水泵压力作用下，依次通过省煤器、水冷壁、过热器等受热面，完成水的加热、蒸发和过热过程，变成合格的过热蒸汽送往汽轮机。在这个过程中，水煤比是至关重要的参数。它直接决定了锅炉的蒸汽温度、压力以及机组的运行效率和安全性。准确控制水煤比，能使锅炉的汽水流程各受热面得到合理的冷却，保证蒸汽的品质和参数稳定，满足汽轮机等设备的运行要求。
1. 定义：水煤比通常指进入锅炉的给水量与进入炉膛的燃料量之比。用公式表示为：水煤比 = 给水量 / 燃料量。这里的给水量和燃料量可以采用质量流量或能量单位来衡量。
2. 影响因素
• 燃料特性：不同种类的煤，其发热量、挥发分、灰分等特性差异较大。例如，高热值的煤，相同负荷下所需燃料量少，水煤比相对较高；而低热值煤则相反。煤的挥发分影响着火和燃烧速度，进而影响热量释放过程，对水煤比控制产生影响。
• 负荷变化：机组负荷改变时，为满足蒸汽量需求，给水量和燃料量需相应调整。低负荷时，水煤比相对较高，以保证受热面的冷却和蒸汽参数稳定；高负荷时，燃料量增加幅度大，水煤比会降低。
• 受热面工况：受热面的积灰、结渣等会影响传热效果。积灰结渣使传热减弱，导致蒸汽吸热量减少，若不调整水煤比，会使蒸汽温度下降。同时，受热面泄漏等故障也会破坏汽水流程的正常状态，影响水煤比。
三、水煤比与蒸汽温度、压力的关系
1. 与蒸汽温度关系：当水煤比增大，意味着给水量相对增加，燃料燃烧产生的热量被更多的水吸收，蒸汽温度会降低；反之，水煤比减小，蒸汽温度会升高。在过热器中，水煤比是调节蒸汽温度的重要手段之一。通过合理控制水煤比，结合减温水等辅助调节方式，可将蒸汽温度维持在设定值。
2. 与蒸汽压力关系：水煤比影响着蒸汽的产量和焓值，进而影响蒸汽压力。若燃料量增加，水煤比减小，产生的蒸汽量增多且焓值升高，蒸汽压力会上升；反之，水煤比增大，蒸汽压力会下降。在机组负荷稳定时，需精确控制水煤比，以维持蒸汽压力的稳定。
四、水煤比的控制策略
1. 基于负荷的控制：根据机组负荷指令，通过预先设定的函数关系，确定相应的给水量和燃料量，以维持合适的水煤比。在负荷变化初期，快速改变燃料量和给水量，使其比例符合负荷需求，同时结合主蒸汽温度等反馈信号进行微调。
2. 焓值控制：利用蒸汽焓值作为反馈信号来控制水煤比。通过测量蒸汽的温度和压力，计算出蒸汽焓值，与设定焓值比较，调整给水量和燃料量，使蒸汽焓值保持在设定范围内，从而间接控制水煤比。
3. 前馈 - 反馈控制：前馈控制根据负荷指令、燃料发热量等信号，提前计算出给水量和燃料量的变化量，快速进行粗调。反馈控制则利用蒸汽温度、压力等实际测量值与设定值的偏差，对水煤比进行细调，提高控制的精度和稳定性。
五、水煤比控制不当的危害
1. 蒸汽温度异常：水煤比过大，蒸汽温度过低，会使汽轮机末级叶片湿度增加，侵蚀叶片，降低叶片寿命，同时影响机组的热效率。水煤比过小，蒸汽温度过高，可能导致过热器、再热器等受热面超温，损坏受热面管道，引发爆管等事故。
2. 受热面损坏：水煤比失调可能使部分受热面冷却不足。例如，水冷壁管内水流量不足，可能导致管壁超温，使管材强度下降，长期运行会引发水冷壁爆管，影响机组的安全稳定运行。
六、结论
直流炉水煤比是直流炉运行控制的核心参数，它贯穿于锅炉汽水流程和能量转换的全过程。深入理解水煤比的定义、影响因素、与蒸汽参数的关系以及控制策略，对于保障直流炉的安全、稳定、高效运行至关重要。通过合理控制水煤比，可有效提高机组的热效率，减少设备故障，延长设备使用寿命，为电力生产的可靠性和经济性提供有力保障。在实际运行中，需不断优化水煤比控制技术，结合先进的监测和控制手段，以适应日益复杂的电网需求和机组运行工况。（来源：爱上电厂）
编辑：兰陵王
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