600MW超臨界機組直流爐給水全程自動控制研究

趙紅霞

摘 要 600MW超臨界機組直流爐給水控制的好壞直接關(guān)系到機組運行的安全穩(wěn)定與經(jīng)濟運行。一直以來，直流爐給水全程自動控制都是熱控自動調(diào)試人員研究的課題，直流爐給水自動調(diào)節(jié)的控制策略只有更好，沒有最好。根據(jù)直流爐給水調(diào)節(jié)不僅與負荷控制密切相關(guān)，而且與過熱蒸汽出口溫度控制密切相關(guān)的特點，給水控制系統(tǒng)采用控制燃水比的方式來實現(xiàn)負荷的穩(wěn)定又確保出口過熱蒸汽和主汽壓力的基本穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞 超臨界；給水；全程自動；燃水比；中間點焓值；控制

The research for whole processes feedwater automatic control system of 600MW power generactor

ZHAO Hong-xia

Henan Shenhuo Group Shangqiu， Henan 476600

Abstract 600MW supercritical once-through boiler feed water control is directly related to the safe operation of unit stability and economic operation. All the time since， once-through boiler feedwater automatic control is automatic thermal control debugging personnel research topic， once-through boiler feedwater automatic regulation control strategy only better， not the best. According to the DC boiler feed water regulation not only with the load control are closely related， but also with the superheated steam temperature control is closely related to the characteristics of water supply control system， used to control the fuel water ratio method to achieve load stability and ensure outlet superheated steam and the main steam pressure is stabilized basically.

Key words Supercritical； Water full； Automatic； Fuel water； Ratio of intermediate point enthalpy； Control

前言

本廠鍋爐為方鍋爐集團股份有限公司型號DG1900/25.4-II1，型號為：超臨界參數(shù)變壓運行直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型爐。汽輪機是東方汽輪機廠有限責任公司生產(chǎn)的型號為N600-24.2/566/566的超臨界、單軸、三缸四排汽、一次中間再熱、雙背壓凝汽式汽輪機。高壓給水系統(tǒng)配置2臺50%容量汽動給水泵和1臺30%容量電動調(diào)速給水泵，2臺汽動泵正常運行，電動泵作為啟動備用泵。制粉系統(tǒng)采用雙進雙出鋼球磨煤機正壓直吹式系統(tǒng)，本臺鍋爐配置6臺磨煤機，不設備用。磨煤機密封系統(tǒng)配2臺100%容量的離心式密封風機，1臺運行，1臺備用，配12臺電子稱重式給煤機[1]。

1 直流爐給水系統(tǒng)的特點

（1）直流爐由于沒有汽包，其給水是在給水泵壓頭的作用下，給水順序一次通過加熱、蒸發(fā)、過熱各個受熱面，即工質(zhì)沿鍋爐汽水管道流過，依次完成水加熱、汽化和蒸汽過熱過程，最后蒸汽過熱到所給定的溫度。

（2）直流爐給水的加熱、蒸發(fā)和蒸汽過熱的受熱面并沒有固定的界限。假設鍋爐吸熱和其他條件不變時，當減小給水量時，則只需吸收少熱量就可使給水達到沸點，因鍋爐受熱面的總長度不變，故過熱蒸汽溫度上升。反之，增加給水量，則過熱蒸汽溫度下降。因此，若燃料與給水比例失調(diào)，則鍋爐就不能保證供給合格的蒸汽，這就要要求在過熱器系統(tǒng)中找一個中間點作為超前信號用來提前調(diào)節(jié)，以保持準確、穩(wěn)定的參數(shù)。

（3）由于沒有汽包，直流鍋爐的水容量及相應的蓄熱能力大為降低，一般約為同參數(shù)汽包鍋爐的1/2～1/4，因此，當負荷發(fā)生變化時，直流鍋爐壓力變化速度也比較快，這就要求直流鍋爐具有更靈敏的調(diào)節(jié)控制技術(shù)[2]。

2 本廠全程給水系統(tǒng)簡介

（1）在鍋爐點火至帶180MW負荷時鍋爐處于濕態(tài)運行

鍋爐點火后，逐漸升溫升壓，在此階段鍋爐的給水由給水旁路調(diào)節(jié)閥及361閥自動控制，給水旁路調(diào)節(jié)閥控制給水流量，361閥控制儲水罐水位。由于361閥不需要精確調(diào)整故采用開環(huán)調(diào)節(jié)方式，通過361A閥和361B閥的同步控制以保證儲水罐水位在正常水位值，此時與汽包爐的給水調(diào)節(jié)相似。

（2）鍋爐帶180MW以上負荷時鍋爐處于干態(tài)運行

此時，鍋爐轉(zhuǎn)為干態(tài)運行，361A閥和361B閥全部關(guān)閉，給水旁路調(diào)節(jié)閥也關(guān)閉，改為由控制中間點焓值及調(diào)節(jié)燃水比來控制出口過熱蒸汽溫度，通過兩臺氣泵及一臺電泵來控制給水流量[3]。

3 給水指令的形成

給水指令處理回路如下圖：

將給水用負荷指令下的設計過熱器出口蒸汽流量與設計減溫水流量的差值乘以設計分離器出口焓值與設計省煤器出口焓值的差值作為水冷壁設計要吸收的熱量，再減去水冷壁金屬吸收的熱量，即為圖中的B設計的水冷壁在設計負荷下水吸收的熱量。C為鍋爐運行中實際吸收的熱量，在調(diào)試初期，由于沒有考慮高加有一臺或多臺退出運行的情況，在升降負荷時自動調(diào)節(jié)總是導致過熱器出口氣溫偏高，故增加了省煤器入口的焓值，經(jīng)實踐證明調(diào)節(jié)效果很好。

PIDT控制器主要作用是控制低溫過熱器出口蒸汽溫度，通過焓值對低過出口蒸汽過熱度提前進行修正，使低過出口溫度控制在設計范圍內(nèi)，并將PIDT的輸出與設計分離器出口焓值相加后作為PIDH的設計值。PIDH控制器為分離器焓控制器，主要作用是控制中間點焓值來達到控制分離器出口過熱度，將PIDH的輸出作為燃水比修正流量以修正給水指令，計算出實際需要的給水流量，并經(jīng)給水流量最小值限制后作為給水主控的設定值。當給水主控投入自動控制方式時，給水指令即為給水流量、減溫水流量與分離器焓 值輸出的燃水比修正流量之和。

由于我廠制粉系統(tǒng)采用雙進雙出鋼球磨煤機正壓直吹式系統(tǒng)，故經(jīng)常出現(xiàn)給煤機斷煤、給煤不穩(wěn)定等情況，而且有時煤質(zhì)較差，對給水的自動調(diào)節(jié)要求更加嚴格，在此控制策略下，給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行穩(wěn)定，分離器出口溫度指標可控制在±7℃，且在有外擾的情況下，也能維持分離器出口氣溫穩(wěn)定[4]。其部分調(diào)整曲線如下圖：

4 結(jié)束語

本機組的全程給水自動控制策略在調(diào)試過程中經(jīng)過不斷的完善和優(yōu)化，取得了良好的效果，可以很好地保證燃水比在合理的范圍內(nèi)，在變負荷的情況下也能保證機組安全穩(wěn)定運行，保證合格的出口蒸汽品質(zhì)，自動控制策略沒有最好只有更好，希望這篇文章能對其他同類電廠有參考作用，也希望能有人將給水全程自動控制策略修改的更好，更完善。

參考文獻

[1] 張玉鐸，王滿稼.熱工自動控制系統(tǒng)[M].北京：水利電力出版社，1984：79.

[2] 羅萬金.電廠熱工過程自動調(diào)節(jié)[M].北京：中國電力出版社， 1955：81.

[3] 張永濤.鍋爐設備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，1998：11-17.

[4] 陳庚.單元機組集控運行[M]北京：中國電力出版社，2001：29.