超临界机组控制方式

马琪

长治发电公司 山西 大同 037003

摘要：现如今，在电力系统的发展过程中，超临界直流锅炉逐渐成为了发电行业的重要设备，直流锅炉的直流运行、变参数运行的特征影响，导致其与亚临界汽包锅炉的运行方式存在一定的差异，而要想保障超临界直流锅炉的稳定性，必须要对其进行深入的探究分析，了解其控制系统的主要特点以及相关控制方式与手段。对此，文章主要对超临界直流锅炉控制系统的相关内容进了简单的探究分析。

关键词：超临界直流锅炉；控制系统特点；控制方式

引言

随着超临界火电技术的发展和商业化规模的应用，“节能减排、改善环境”已经成为未来火电发展的重要课题。提高机组的效率和环保性是非常重要的，而采用启动系统的直流炉不仅保证了设备的安全性，同时在提高机组效率和经济性方面也比较显著。

1系统介绍

以某国产超超临界直接空冷机组为例，其设计额定功率为660MW，最大功率712.8MW，额定主蒸汽流量1901.6t/h，最大主蒸汽流量2122t/h，额定主蒸汽压力26.25MPa，锅炉设计的排烟温度约为133℃。回热系统采用8级非调整抽汽，由3台高压加热器、1台除氧器和4台低压加热器构成。

该烟气余热利用系统是一套烟气—水换热器及配套循环水系统，通过在锅炉引风机后、脱硫塔前的水平烟道上布置低压省煤器，将烟气余热引入回热系统加热凝结水，在安装低压省煤器时，需合理设计其安装位置，若是布置在除尘器入口，除尘器、烟道、引风机均存在腐蚀的风险，因此本方案将受热面管束安装在脱硫塔入口的水平烟道内。为保证进入低压省煤器的凝结水温度，系统设计热水回流装置，可以调节低压省煤器的进口水温，使系统可以在更多的工况下投入，同时热水回流可以回收更多的热量。综合考虑燃用煤种、尾部烟道材料、酸露点腐蚀以及凝结水温度和锅炉排烟温度的限制等因素，系统最高可排挤的抽汽级数设计为第6级。

2超临界直流锅炉控制系统特点

2.1汽水分离器干湿态转换以及压力转换

第一，汽水分离器干湿态转换，在湿态运行的过程中，锅炉的控制参数主要就是分离器的水位以及维持其启动的给水流量；干态运行过程中，锅炉则就是湿度控制以及给水流量的控制。通过对其干湿态进行转换，就会导致蒸汽温度出现一定的变化，对此必须要保障蒸汽温度的稳定性。第二，亚临界以及超临界压力工况转换，在一些临界压力工况点的周边会存在一个最大的比热区域范围，其汽水性质、工质定压比热变化相对较大，工质温度缺乏敏感性。因为其自身的差异性，导致超临界机组进行转换过程中，会出现较为明显的动态特性。

2.2内置式汽水分离器干态运行特点

在锅炉的实际负荷高于35%的时候，则锅炉出现的蒸汽量要高于最小的水冷壁流量，而过热蒸汽流在经过汽水分离器的时候，并没有水分，呈现干式运行的状态。锅炉给水、燃烧以及汽温控制有着较为密切的关系，提升了控制系统的复杂性。汽水分离器出口温度则是通过煤水比例进行控制，在系统位于超临界压力状况的时候，工质热力学特性相对较为均匀，在锅炉汽水流程的任意环节均可以作为单相区段，对此其动态特性与过热器以及省煤器较为相似。

3运行中存在问题

锅炉在小修启动后燃烧工况恶化，低负荷运行时存在以下问题，严重威胁锅炉安全运行。

①垂直水冷壁壁温不均，右墙壁温严重超温，过热度高于15℃时垂直水冷壁58点至64点壁温无法控制高达550℃以上。②过热度低于20℃时储水罐经常见水，甚至满水，严重威胁机组安全运行。③分离器入口温度偏差高达40℃，过热器沿程汽温出现严重偏差，过热器④出口汽温B侧减温水全关时较额定汽温低35℃，严重威胁机组安全运行。⑤停炉前过热度在18℃以下时壁温通过调整二次风门、吹灰等方法能够控经召开锅炉专业会决定进行燃烧调整，燃烧优化调整以改善炉内燃烧工况，保证炉膛热负荷均匀、煤粉完全燃烧为出发点，以保证安全运行为目的，对制粉系统风压、磨煤机进出口温度、燃烧器二次风、三次风以及旋流强度进行了全面调整。

4超临界直流锅炉控制方式研究

4.1超临界机组给水控制系统

汽水分离器湿态运行过程中，锅炉的主要控制方式就是对汽水分离器液位以及最小流量进行控制，机组启动过程中，通过对分离器进行疏水，将其排至疏水扩容箱或排汽装置中。在疏水管道均有电动隔离门，在其符合特定条件之下，电动隔离门就会自动连锁，对其进行开启或者关闭作业。分离器水位在通过启动分离器压力的修正值周对其进行控制，主要就是通过一套液压控制系统进行控制阀的管理，启动时间迅速，通流量较大，可以满足疏水需求。在汽水分离器为干态运行模式的时候，锅炉的控制方式主要可以转为控制主蒸汽温度以及给水流量。

4.2给水控制方式优化

给水泵汽轮机汽源切换时必须保证给水的稳定，由于该机组采用外切换方式，管道内压力的降低滞后于管道内蒸汽流量的降低，出现了短暂的蒸汽流量不足情况，导致给水泵汽轮机转速下降。机组FCB发生时，FCB信号应直接作用于冷段至给水泵汽轮机的高压调节阀上，以使该调节阀在接收到FCB信号后能够立即跟踪管道内的压力，实现系统内给水压力的自动调节。

4.3热水蒸汽喷水减温控制系统

要想提升主蒸汽品质，必须要加强对过热器出口汽温的调整，对此在实践中其主要控制方式如下。通过屏过入口汽温修正信号，主要就是综合燃水比修正以及屏过汽温偏差修正，主要就是通过对锅炉复合函数以及末级过热器喷水函数的数值差获得的。这样就可以利用改变屏过出口汽温的方式，保障其在规定的范围之内，进而保障其位于可以控制范围之中。而煤水比修正信号就是利用前馈方式进行汽温设定数值的修正。同时在利用屏过汽温控制的基本回路，控制喷水阀的开度，修正燃烧器的摆角，加强对屏过入口汽温的设定等方式加强控制，这样才可以降低汽温设定素质，避免出现超温等问题。

4.4运行方式调整

机组在50%~100%额定容量的变负荷过程中可以根据各段凝结水温度来动态调整系统引水点和汇集点的位置，引水点的调整原则是在混合水温度满足最低防腐要求的前提下尽可能低，汇集点的调整原则是在保证回水温度大于等于汇集点的凝结水温的前提下，选择与回水温度最接近的位置。这样就可以随着负荷变化，使系统在最合适的方式下运行，保证最佳的节能效果。

结语

超临界直流锅炉的控制系统相对较为复杂，主要就是因为其自身的动态特征导致的，对此在进行设计过程中必须要对工艺内部的相互作用合理的应用各种方式，这样才可以有效避免其出现各种问题与不足，文章通过对超临界直流锅炉控制系统特点的研究，提出了超临界机组给水控制系统，分离器出口温度对燃水比的修正处理，热水蒸汽喷水减温控制系统等相关控制方式，希望在实践中可以有效加强对超临界直流锅炉的控制与管理。

参考文献

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