mw直流爐主汽溫控制策略分析及優(yōu)化

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1、600MW直流爐主汽溫控制策略分析及優(yōu)化高偉（廣東大唐國際潮州發(fā)電公司）摘要：針對潮州電廠超臨界直流機(jī)組的特點(diǎn)，論述了超臨直流機(jī)組的汽溫特性，介紹了直流爐給水對主氣溫的影響，詳細(xì)介紹了超臨界直流爐煤水比控制、中間點(diǎn)溫度控制。并對目前調(diào)節(jié)策略方案存在的問題提出了優(yōu)化改進(jìn)意見。關(guān)鍵字：超臨界直流鍋爐、煤水比控制、中間點(diǎn)溫度1、概述：汽溫控制是指：鍋爐在運(yùn)行過程中，將鍋爐過熱器和再熱器出口處的蒸汽溫度維持在規(guī)定限值范圍內(nèi)手段。鍋爐在運(yùn)行時，機(jī)組負(fù)荷、燃料的種類和特性、煤粉細(xì)度、給水溫度、燃燒用的空氣量與燃料量的比

2、例，以及受熱面上積灰程度等因素都會影響過熱蒸汽(主蒸汽)和再熱蒸汽溫度，如不加以調(diào)節(jié)，汽溫會有較大的波動。如果鍋爐出口處的蒸汽溫度比設(shè)計(jì)值低﹐就會使汽輪機(jī)裝置的熱效率下降﹐偏低量過大時還會加劇汽輪機(jī)末級葉片的水滴侵蝕作用。如汽溫比設(shè)計(jì)值高﹐則會降低過熱器和再熱器材料的強(qiáng)度和壽命。電廠鍋爐通常在70～100％負(fù)荷范圍內(nèi)，只允許汽溫在設(shè)計(jì)值的-10～＋5℃的偏差范圍內(nèi)波動。很多資料指出：過熱器在超溫度10-20度長期運(yùn)行，其壽命會縮短一半以上，而汽溫每降低10度，會使循環(huán)熱效率相應(yīng)降低0.5%。對于超臨界機(jī)組，

3、運(yùn)行參數(shù)值與機(jī)組金屬材料極限參數(shù)值間的余地很小，同時由于機(jī)組的材料導(dǎo)熱、壁厚等方面的特殊性，熱應(yīng)力問題變得十分突出，維持汽溫的持續(xù)穩(wěn)定，對超臨界機(jī)組安全運(yùn)行和機(jī)組壽命尤為重要。超臨界直流爐加熱段、蒸發(fā)段和過熱段的溫度、濕度、長度都會因燃燒率、給水、汽輪機(jī)調(diào)門開度的擾動而發(fā)生變化，從而使汽溫與其他主要參數(shù)如功率主汽、壓力關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，這些參數(shù)間構(gòu)成三輸入三輸出多變量系，汽溫過程復(fù)雜，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)難統(tǒng)度大。機(jī)組在大范圍內(nèi)調(diào)峰運(yùn)行，需要主要運(yùn)行參數(shù)保持穩(wěn)定或保持在設(shè)定范圍內(nèi)，其中汽溫保持穩(wěn)定重要性高、難度大。汽溫保

4、持在設(shè)計(jì)值的同時也是超臨界機(jī)組發(fā)揮效率高優(yōu)勢的需要，汽溫幾度的偏差就占據(jù)偏差損失的主要份額。本文針對潮州超臨界機(jī)組并參考國內(nèi)部分直流鍋爐汽溫控制方案，分析了汽溫控制的方法、存在的問題及解決辦法。2.過熱器及再熱器的汽溫特性2.1、負(fù)荷的汽溫特性輻射式過熱器只吸收爐內(nèi)的直接輻射熱，隨著鍋爐負(fù)荷的增加，輻射過熱器中工質(zhì)的流量和鍋爐的燃燒耗量按比例增大，但爐內(nèi)輻射熱并不按比例增大，因?yàn)闋t內(nèi)火焰溫度的升高太多。也就是說，隨鍋爐負(fù)荷的增加，爐內(nèi)輻射熱的份額相對下降，輻射式過熱器中的蒸汽的焓值減少，出口蒸汽溫度下降，當(dāng)

5、鍋爐負(fù)荷增大時，將有較多的熱量隨煙氣離開爐膛，被對流過熱器等受熱面所吸收；對流過熱器中的煙速和煙溫提高，過熱器中工質(zhì)的焓增隨之增大。因此，對流式過熱器的出口汽溫時隨鍋爐負(fù)荷的提高而增加的。過熱器布置遠(yuǎn)離爐膛出口時，汽溫隨鍋爐負(fù)荷的提高而增加的趨勢更明顯。2.2、給水溫度與亞臨界汽包爐相比，超臨界直流爐在控制上有其特殊性。最顯著的區(qū)別是，在直流爐中，沒有汽包將給水控制系統(tǒng)與氣溫控制系統(tǒng)和燃燒控制系統(tǒng)隔離開來。在直流鍋爐中給水變成過熱蒸汽是一次完成的。自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，給水調(diào)節(jié)和燃燒率調(diào)節(jié)必須隨鍋爐主控指令而同步

6、動作，在這個過程中，燃料量與給水匹配運(yùn)行，當(dāng)給水溫度降低時，鍋爐熱量不變，給水流量不變，過熱蒸汽溫度將會降低，反之亦然。3、超臨界直流鍋爐主汽溫調(diào)節(jié)情況潮州電廠超臨界直流鍋爐運(yùn)行分干態(tài)運(yùn)行和濕態(tài)運(yùn)行，濕態(tài)運(yùn)行一般只在機(jī)組啟動或負(fù)荷低于20%的情況下，此運(yùn)行方式下，鍋爐給水經(jīng)水冷壁加熱后進(jìn)入鍋爐啟動分離器，合格蒸汽進(jìn)入低溫過熱器，部分飽和水則由鍋爐循環(huán)泵打至省煤器入口再次加熱，此時，分離器出口溫度基本與分離器出口壓力成一定的函數(shù)關(guān)系，過熱器溫度能較好的控制住。干態(tài)運(yùn)行時，鍋爐給水進(jìn)入省煤器水冷壁到過熱器出口產(chǎn)

7、生合格蒸汽，經(jīng)歷了加熱段、蒸發(fā)段、過熱段，這三段的控制決定了機(jī)組過熱蒸汽的壓力及溫度。模型如圖一：由于干態(tài)時為直流運(yùn)行，機(jī)組的加熱段、蒸發(fā)段、過熱段之間沒有明顯的分界點(diǎn)，當(dāng)給水流量應(yīng)吸收的熱量大于鍋爐發(fā)熱量，則加熱段增長、蒸發(fā)段和過熱段將會縮短，主汽壓力及溫度將會偏低，當(dāng)給水量應(yīng)吸收的熱量小于鍋爐發(fā)熱量，則加熱段會縮短，蒸發(fā)段和過熱段將會增長，主汽壓力及溫度將會偏高?？梢钥闯鲋绷鳡t主汽壓力及溫度在很大程度上依賴給水吸熱量及鍋爐發(fā)熱量的匹配，如果給水流量與鍋爐燃料之間有偏差，反映在主汽溫度上是很明顯的，此時僅

8、依靠噴水減溫是很難將主汽溫度控制住。所以，煤水比率對主汽溫度的控制顯得極為重要。燃水比不是恒定不變的它必須隨負(fù)荷的改變而改變?nèi)缦率?ist=ifw+FQnetη/W式中ist為主蒸汽焓值，kJ/kg,ifw為給水焓值，kJ/kgi，F(xiàn)為燃料量,t/h,W為給水量，t/h，Qnet為燃料低位發(fā)熱量，kJ/kg，η為鍋爐效率。鍋爐給水溫度隨負(fù)荷的增加而升高因此ifw也隨之升高；機(jī)組定壓運(yùn)行時，主蒸汽溫度和壓力為定值，