秸稈鍋爐給水控制系統(tǒng)方案研究

王 焱

山東電力建設(shè)第一工程公司

秸稈鍋爐給水控制系統(tǒng)方案研究

王 焱

山東電力建設(shè)第一工程公司

秸稈發(fā)電技術(shù)作為一種新型、環(huán)保的新能源發(fā)電技術(shù)，本文以某生物電廠(chǎng)為例，對(duì)高溫高壓秸稈鍋爐給水控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的論述，對(duì)其主要回路進(jìn)行了研究，給出了其控制任務(wù)和控制方案。

秸稈；鍋爐；給水；控制

1 工程概況

某生物電廠(chǎng)鍋爐為丹麥BWE公司設(shè)計(jì)，由濟(jì)南鍋爐廠(chǎng)承造的130t/h振動(dòng)爐排高溫高壓秸稈燃料鍋爐。汽輪機(jī)為青島捷能汽輪機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的高溫高壓、一級(jí)調(diào)整抽汽、單缸、單軸、抽汽凝汽式汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)為濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠(chǎng)生產(chǎn)的空氣冷卻、自并勵(lì)靜止勵(lì)磁電機(jī)。該工程的設(shè)計(jì)燃料為棉花秸桿，可摻燒碎木片、樹(shù)枝等。每小時(shí)耗秸稈量22t，日耗秸稈量484t，年耗秸稈量121000t。

2 鍋爐給水控制系統(tǒng)

2.1 概述

汽包水位是鍋爐運(yùn)行中的一個(gè)重要參數(shù)，維持汽包水位是保持汽輪機(jī)和鍋爐安全運(yùn)行的重要條件。給水自動(dòng)控制的任務(wù)是維持汽包水位在一定的范圍內(nèi)變化[1]。高溫高壓秸稈鍋爐燃料變化大，燃燒不穩(wěn)定，對(duì)給水控制提出了更高的要求。

2.2 主要控制方案

2.2.1 給水控制系統(tǒng)

圖1 鍋爐給水調(diào)節(jié)對(duì)象

2.2.1.1 控制任務(wù)

給水控制的任務(wù)是使給水量適應(yīng)于鍋爐的蒸發(fā)量，并維持鍋筒水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。

2.2.1.2 控制方案

控制汽包水位是通過(guò)控制電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速和給水調(diào)整門(mén)開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并在起動(dòng)階段和正常運(yùn)行時(shí)采用不同的控制策略。

圖2 串級(jí)給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖

圖3 單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖

圖4 給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理示意圖

在機(jī)組起動(dòng)階段過(guò)程中或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，主給水閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作在單沖量方式（如圖3），三沖量控制系統(tǒng)不起作用，汽包水位信號(hào)經(jīng)汽包壓力校正后與設(shè)定值求偏差，作為調(diào)節(jié)器LAB40DF002目的輸入，調(diào)節(jié)器LAB40DF002采用PI控制規(guī)律，并產(chǎn)生兩個(gè)輸出，一個(gè)輸出到電動(dòng)給水泵A，使其在最小轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，保證給水泵的出口壓力，使之工作在安全區(qū)域；另一個(gè)輸出作為閥門(mén)開(kāi)度指令至旁路調(diào)節(jié)閥，通過(guò)旁路給水閥的開(kāi)度變化來(lái)保證所需要的鍋爐給水量，以維護(hù)汽包水位為定值（－50mm～＋50mm）。隨著鍋爐給水量需求的增大，旁路調(diào)節(jié)閥逐漸開(kāi)大，當(dāng)它接近全開(kāi)時(shí)（＞80%），調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出信號(hào)將用于調(diào)節(jié)電動(dòng)給水泵的轉(zhuǎn)速以增加給水量，同時(shí)將主給水閥打開(kāi)，旁路閥切換到手動(dòng)。

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷＞25%時(shí)，單沖量控制回路被限制住，控制系統(tǒng)平滑、無(wú)擾地切至三沖量控制回路（如圖2）。此時(shí)，給水調(diào)整門(mén)全開(kāi)，通過(guò)控制給水泵轉(zhuǎn)速來(lái)控制給水流量。汽包水位測(cè)量信號(hào)，經(jīng)過(guò)汽包壓力校正；給水流量信號(hào)，經(jīng)過(guò)給水溫度校正；蒸汽流量經(jīng)過(guò)熱蒸汽壓力溫度校正。LAB40DF002和HAD10DL001采用PI控制規(guī)律，LAB40DF001采用P控制規(guī)律。

上述控制回路中，液位使用差壓變送器測(cè)量，流量使用差壓流量變送器（一次元件為流量噴嘴），調(diào)節(jié)閥采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)器全部在DCS內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要研究了高溫高壓秸稈鍋爐給水控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)其模擬量控制回路的研究，最大限度的實(shí)現(xiàn)了電廠(chǎng)給水控制自動(dòng)化，真正實(shí)現(xiàn)了由DCS系統(tǒng)控制整個(gè)電廠(chǎng)的自動(dòng)運(yùn)行，對(duì)其它高溫高壓秸稈鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一定的借鑒意義。

[1]河南省電力公司.火電工程調(diào)試技術(shù)手冊(cè)熱工卷.北京：中國(guó)電力出版社，2003.2