超臨界鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李建

【摘 要】超臨界鍋爐是將鍋爐內(nèi)工質(zhì)壓力提高到臨界點(diǎn)以上，一般在22.115MPa至26MPa之間，使其發(fā)電效率大幅提高，同時(shí)具有較高的環(huán)保效果和經(jīng)濟(jì)性，本文在超臨界鍋爐發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)超臨界鍋爐的啟動(dòng)系統(tǒng)和汽溫控制系統(tǒng)，來減少工質(zhì)流失和熱量損失，適應(yīng)快速變化的鍋爐負(fù)荷，提高鍋爐的控制精度和穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】超臨界鍋爐；工質(zhì)壓力；發(fā)電效率；啟動(dòng)系統(tǒng)；汽溫控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TK223.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）16-0030-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.013

【Abstract】The supercritical boiler is to raise the pressure in the boiler to the critical point above the critical point，generally between 22.115MPa and 26MPa，so that the power generation efficiency is greatly improved，and it has high environmental protection effect and economy.On the basis of the supercritical boiler power generation technology，the starting system and temperature control of the supercritical boiler are set up on the basis of the supercritical boiler power generation technology.The system is designed to reduce the loss of working fluid and heat loss，adapt to the fast changing boiler load and improve the control accuracy and stability of the boiler.

【Key words】Supercritical boiler；Working fluid pressure；Power generation efficiency；Startup system；Steam temperature control system

0 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家庭等都朝著機(jī)械化、智能化方向快速推進(jìn)，使得用電量逐年增加，由于我國發(fā)電以火力發(fā)電為主，尤其是北方地區(qū)，火力發(fā)電所使用的煤炭又是不可再生資源，因此，必須從燃煤發(fā)電技術(shù)和設(shè)備上進(jìn)行改善，以提高發(fā)電效率。

隨著我國國力的不斷提升，電站鍋爐發(fā)電技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展，高效率、低煤耗、低污染的超臨界鍋爐在國內(nèi)也得到了廣泛的應(yīng)用，超臨界機(jī)組具有較高的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，單臺(tái)機(jī)組發(fā)電熱效率最高可達(dá)50%，每kW/h煤耗最低僅有256g，同時(shí)，低氧化氮技術(shù)的使用，在煤炭燃燒過程中減少了65%左右的氮氧化合物及其它有害物質(zhì)的形成。本文在超臨界鍋爐發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際且反應(yīng)快速精確的控制系統(tǒng)，以減少工質(zhì)流失和熱量損失，提高經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和燃煤效率。

1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

燃煤發(fā)電中燃料能量的釋放主要是在鍋爐中完成的，本文采用的鍋爐是一種п型鍋爐，這種鍋爐具有超臨界參數(shù)、垂直爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)和固態(tài)排渣等功能。鍋爐啟動(dòng)依靠循環(huán)泵內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)，所使用燃煤為周邊礦區(qū)所提供的無煙煤，其燃燒方式為帶有濃縮型EI-XCL低NOx雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器的“W”火焰燃燒方式，鍋爐出口端安裝有一定數(shù)量內(nèi)置煙氣調(diào)節(jié)擋板的分煙道；此外，鍋爐機(jī)組的連接煙道上還設(shè)置有SCR脫硝裝置，尾部豎井下安裝有若干數(shù)量的空氣預(yù)熱器。

本文通過設(shè)計(jì)超臨界鍋爐的啟動(dòng)系統(tǒng)和汽溫控制系統(tǒng)，來減少工質(zhì)流失和熱量損失，適應(yīng)快速變化的鍋爐負(fù)荷，提高鍋爐的控制精度和穩(wěn)定性。

1.1 內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

超臨界鍋爐的啟動(dòng)系統(tǒng)是超臨界機(jī)組的一個(gè)重要組成部分。鍋爐的爐膛內(nèi)需要采用一定的技術(shù)手段以維持必要的工質(zhì)流量防止水冷壁超溫報(bào)警，此外，在鍋爐啟動(dòng)、停爐或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，給水量可能會(huì)小于爐膛所必須的最小流量，這時(shí)候更加合理的啟動(dòng)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)調(diào)解給水量，使得給水量始終保持在爐膛最小流量之上，同時(shí)保證爐膛水冷壁不會(huì)超溫。

本鍋爐采用內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)，鍋爐設(shè)計(jì)的本生點(diǎn)為30%BMCR。本文所采用的п型鍋爐及其內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)完全具備維持最小流量、保護(hù)爐膛水冷壁、低負(fù)荷運(yùn)行等功能。

本內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括：分離器、水位控制閥、貯水箱、截止閥、循環(huán)泵、管道及其附件等，其中，管道又包括：暖管系統(tǒng)管、過冷水管道、高水位控制管道、循環(huán)泵旁路管道和循環(huán)泵出口管道等。

循環(huán)泵為爐膛內(nèi)給水量的循環(huán)往復(fù)提供了動(dòng)力，這種動(dòng)力是保證爐膛內(nèi)維持最小流量的動(dòng)力源。若啟動(dòng)系統(tǒng)無循環(huán)泵，熱態(tài)水將直接進(jìn)入除氧器或冷凝器，這樣會(huì)直接蒸發(fā)掉很多工質(zhì)，并且造成大量的熱量損失，采用循環(huán)泵就可以將爐膛加熱并經(jīng)汽水分離器后所產(chǎn)生的熱態(tài)水重新循環(huán)至省煤器內(nèi)，從而可以大幅減少循環(huán)水的熱量損失和工質(zhì)流失，提高了使用效率，減少資源浪費(fèi)，降低經(jīng)濟(jì)投入，提高生產(chǎn)效率。

本內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)在貯水箱和過熱器二級(jí)減溫器噴水管路之間安裝了一根疏水管線，這樣既能夠減少熱沖擊力度，提高啟動(dòng)速度，又可以回收工質(zhì)和熱量。

1.2 汽溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

汽溫的控制效果對(duì)燃煤發(fā)電具有較大的影響。一般情況下，過熱器的噴水量應(yīng)該保持在一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值上，然而，由于受負(fù)荷變化的影響，蒸汽溫度會(huì)有出現(xiàn)一定程度的波動(dòng)，當(dāng)波動(dòng)偏大或偏小時(shí)，熱量變化，良好的汽溫控制系統(tǒng)能夠迅速反應(yīng)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)噴水量的大小，使得蒸汽溫度能夠迅速調(diào)整至穩(wěn)定值，且具有維持穩(wěn)定的功能。

當(dāng)鍋爐在本生點(diǎn)以下的負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，處于再循環(huán)模式，這時(shí)的汽溫控制主要依靠一、二級(jí)減溫系統(tǒng)來進(jìn)行。

再熱汽溫的調(diào)節(jié)是通過煙氣調(diào)節(jié)擋板來進(jìn)行，其打開程度控制著再熱汽溫的散發(fā)程度，打開程度越大，煙氣量散發(fā)的越快、散發(fā)量越多，打開程度越小，煙氣量散發(fā)的也就越慢、散發(fā)量也就越少，因此，煙氣調(diào)節(jié)擋板是通過保持或散發(fā)煙氣量來控制再熱汽溫的。再熱汽溫保持額定汽溫的范圍從50%BMCR～100%BMCR。

2 結(jié)束語

本文在超臨界鍋爐發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際且反應(yīng)快速精確的控制系統(tǒng)，主要包括超臨界鍋爐的啟動(dòng)系統(tǒng)和汽溫控制系統(tǒng)，以減少工質(zhì)流失和熱量損失，提高經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和燃煤效率。