超临界机组给水和汽温控制

杨德宝

(国电双鸭山发电有限公司黑龙江省双鸭山市155136)

摘要：600MW超临界直流锅炉采用带有循环泵的启动系统,其主要特点是采用给水泵与循环泵并联运行的方式,提高了水冷壁在低负荷下运行的可靠性和经济性以及机组对负荷变化的跟踪性能.可以对超临界直流锅炉启动过程中的循环流量调节,给水泵流量调节,储水箱水位调节,水冷壁由控制循环转为直流运行工况等复杂过程灵活控制.

关键词：汽温；给水；调整；控制；水位

1.超临界机组的给水控制系统

直流锅炉是多变量系统，直流锅炉的控制任务与汽包锅炉有很大差别，对于直流锅炉不能象汽包炉那样，将燃料、给水、汽温简单地分为3个控制系统，而是将给水量与燃料量的控制与一次汽温控制紧密地联系在一起，这是直流锅炉控制最突出的特点。

2.汽水分离器水位控制

我厂超临界机组采用内置式汽水分离器，锅炉启动点火前进行冷态冲洗，进入分离器的流量保持最低运行负荷50%MCR下的900t/h，冲洗排放经储水箱溢流阀排到疏水扩容器，然后排至锅炉排水管。冷态冲洗合格后回收至凝汽器锅炉允许点火。用炉水循环泵出口调门来控制省煤器入口保持30%BMCR流量，将锅炉上水旁路调门关回保持3-5%BMCR流量。点火后随燃料量投入的增加，进入分离器的工质压力、温度和干度不断提高，汽水在分离器内实现分离。蒸汽进入过热器系统，饱和水通过汽水分离器排入疏水扩容器实现工质回收。

随着压力上升，水冷壁汽水开始膨胀，分离器储水箱液位逐渐升高，这时可通过分离器储水箱小溢流阀排放控制水位，随着汽水膨胀的结束，分离器储水箱水位开始下降，分离器的正常水位由上水旁路调门、炉水循环泵出口调门和锅炉储水箱小溢流阀来控制，此时分离器为湿态运行，给水控制方式为分离器水位与最小给水流量控制。当水冷壁出口（进入分离器）工质的干度提高到干饱和蒸汽后，汽水分离器已无疏水，转变成蒸汽联箱，锅炉切换到30%MCR下的干态运行（纯直流运行）。锅炉在30%BMCR（本生负荷）以下为再循环运行方式。随着负荷的提高，增加给水流量与负荷相适应，循环流量相应减少。

此后，进入分离器的流量随着负荷上升而增加，蒸汽温度不断提高，直至MCR负荷。当分离器切换到干态运行后，给水控制的任务由分离器水位控制转变为与燃料量控制配合控制中间点温度及给水流量控制。

3.超临界机组主汽温控制

我厂超临界锅炉的过热汽温调节方法是采用水煤比进行粗调，一、二级喷水减温进行细调。其中第一级喷水减温器装置在低温过热器与屏式过热器之间，消除屏式过热器中产生的偏差；第二级喷水减温器装置在屏式过热器与高温过热器之间，维持过热器出口汽温在额定值。

3.1影响过热蒸汽温度的主要因素

一是，煤水比增加汽温上涨，反之汽温会降低；二是给水温度；三是过量空气系数；四是火焰中心高度；五是受热面结渣。

3.2过热蒸汽温度的调节

3.2.1过热汽温的粗调（即煤水比的调节）。

对于直流锅炉，控制主蒸汽温度的关键在于控制锅炉的煤水比，而煤水比合适与否则需要通过中间点温度来鉴定。超临界压力直流锅炉中间点温度一般选择为汽水分离器的出口温度，在过热汽温调节中，中间点温度实际与锅炉负荷有关，二者有一定的函数关系，那么锅炉的煤水比B/G按中间点温度来调整，中间点至过热器出口区段的过热汽温变化主要依靠喷水减温调节。对于直流锅炉，要保持稳定汽温的关键是要保持固定的煤水比。

根据中间点温度可以控制燃料/给水之间的比例。中间点温度的偏差信号指示运行人员及时调节煤水比，消除中间点温度的偏差。但需要强调的是，中间点温度的设定值与锅炉特性和负荷有关，如变压运行，饱和温度随压力下降而降低，中间点温度也随之下降，而不是一个固定值。

锅炉汽水分离器出口蒸汽焓值修正，由不同负荷下设计汽水分离器出口过热度加上烟气挡板指令比例和在工程师站设置的偏置的修正组成。过热器减温水流量过大会减少汽水分离器出口温度设定值，由不同负荷下设计的一级减温器出、入口温差和实际的一级减温器出、入口温差的偏差PI调节输出作为汽水分离器出口焓值设定值的修正；由于锅炉燃烧原因，汽水分离器出口温度在设计值内，过热汽温达不到设计值时，可以在操作员站设置偏置，反之依然。

3.2.2过热汽温的细调

考虑到实际运行中锅炉负荷的变化，给水温度、燃料品质、炉膛过量空气系数等因素，对过热汽温变化均有影响，因此在实际运行中要保证比值B/G的精确值也是不容易的。因此除了采用B/G作为粗调的调节手段外，还必须采用在蒸汽管道设置喷水减温器作为细调的调节手段。

4超临界机组再热汽温控制

为了提高发电机组的热效率，高参数大容量机组广泛采用中间再热器，以提高进入中压缸的蒸汽温度。保持再热器出口汽温，除了为保障机组有设计的热效率外，还与保持主汽温的目的一样，是为了确保机组的安全运行。影响再热器出口汽温的因素很多，如：机组负荷的大小；火焰中心位置的高低情况等。

4.1再热蒸汽温度调节特点

4.1.1再热蒸汽压力低于过热蒸汽，一般为过热蒸汽的1/4～1/5。

4.1.2再热器进口蒸汽状况决定于汽轮机高压缸的排汽参数，而高压缸排汽参数随汽轮机的运行方式、负荷大小及工况变化而变化。

4.1.3再热蒸汽压力低，再热蒸汽放热系数低于过热蒸汽，在同样蒸汽流量和吸热条件下，再热器管壁温度高于过热器壁温。

4.2再热蒸汽温度调节

再热汽温调节方法宜采用烟气侧调节，即采用摆动燃烧器或分隔烟道等方法。但考虑为保护再热器，在事故状态下，使再热器不被过热烧坏，在再热器进口处设置事故喷水减温装置，当再热器进口汽温采用烟气侧调节无法使汽温降低，则要用事故喷水来保护再热器管壁不超温，以保证再热器的安全。

5.汽温控制心得

我厂600MW机组参与调峰负荷波动较大，造成主再热汽温波动较大，影响机组经济性。汽温调整时首先要了解影响汽温变化的因素，采用预先调节，控制好减温器出口温度，这样主再热汽温波动会较小。加负荷时先加风后加煤，这时炉膛的平均温度上升，烟气流量和烟气温度上升，使炉膛的辐射换热和烟道的对流换热加强，汽温上涨。这时采取将分离器出口过热度下调，解除上层磨煤机的给煤自动，开大燃尽风，以降低火焰中心位置；加负荷时可以改变送风机风量偏置，降低进入炉膛的总风量，减少整个受热面的对流换热控制汽温上涨速度。当加负荷过程中总煤量开始下降时，再逐渐恢复上排磨煤机的煤量和送风机的风量偏置，将分离器出口过热度上调，这样可以控制主再热汽温的波动。正常运行时一级减温水调门开度20%—30%为宜，二级减温水开度10%—20%为宜。因此，加负荷过程中，控制好分离器的过热度，加负荷时可将分离器出口过热度下调，对控制汽温上涨速度有利。