350MW超臨界火電機(jī)組給水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計研究

譚業(yè)杰

摘? 要：超臨界機(jī)組是一項全新的工業(yè)技術(shù)，因其具有高效率，低污染優(yōu)點(diǎn)故此得到廣泛應(yīng)用，如今該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于火力發(fā)電的主力機(jī)組，并成為其核心部分。但因該機(jī)組在運(yùn)用過程中多變量耦合、強(qiáng)非線性、不確定性等特點(diǎn)，導(dǎo)致工作人員難以對其進(jìn)行操作。鑒于此，加強(qiáng)超臨界機(jī)組研究具有非常重要的意義和作用，能夠?qū)ζ淇刂葡到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。本文主對超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)進(jìn)行研究，從造價，安全性，可靠性等多個角度分析給水系統(tǒng)配置方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：給水系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計;超臨界火電機(jī)組

現(xiàn)如今，隨著我國工業(yè)企業(yè)快速發(fā)展，火電機(jī)組已經(jīng)成為其中不可或缺的重要部分，越來越多的臨界機(jī)組被應(yīng)用在行業(yè)發(fā)展中。煤炭資源是火電機(jī)組工作基礎(chǔ)，同時這種供電方式也符合人們對電力供應(yīng)提出的要求。然而因煤炭屬于不可再生資源，雖然我國領(lǐng)土面積遼闊，但仍舊缺乏不可再生資源，為此國家正積極尋找新的方式以減少資源消耗。通過不斷研究并結(jié)合當(dāng)下我國社會發(fā)展形勢，科研人員發(fā)現(xiàn)應(yīng)用超臨界機(jī)組可以減少資源消耗，減少成本投入，能夠有效節(jié)約資源。

1 超臨界機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)

首先，超臨界機(jī)組在運(yùn)行過程中具有快速調(diào)峰功能，其次可以提高熱能利用率，減少煤炭資源消耗，最后在工作過程中該機(jī)組不會產(chǎn)生過多能耗，減少CO2排放量?；痣姀S運(yùn)營過程中其產(chǎn)生的蒸汽往往會影響熱能應(yīng)用效果，若為其裝置數(shù)量相同的設(shè)備可以發(fā)現(xiàn)超臨界機(jī)組資源消耗要明顯優(yōu)于亞臨界機(jī)組，且空氣環(huán)境質(zhì)量受到影響較小。通過對火電廠以往工作狀況進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，超臨界機(jī)組在資源節(jié)約方面具有很大的優(yōu)勢，但其使用過程中動態(tài)性較為復(fù)雜，故此該機(jī)組在應(yīng)用過程中要增加自動控制系統(tǒng)來提升機(jī)組本身的可靠性和實(shí)用性。

2 350MW超臨界火電機(jī)組給水系統(tǒng)

2.1 超臨界直流爐

2.1.1 超臨界直流爐的工作原理

臨界組在工作過程中如果空氣密度與水流密度一致，汽水循環(huán)系統(tǒng)定然會受到影響，在這種情況下，需要借助直流爐本身實(shí)用性來解決此類問題。在直流鍋當(dāng)中，工質(zhì)流動需要依靠水泵壓頭才能夠完成，其具體步驟包括加熱，蒸發(fā)，過熱等。在臨界條件允許情況下，上述步驟可以順利完成。若直流爐工作過程中燃料量增加，機(jī)組中的水將直接進(jìn)入蒸發(fā)階段，此時就會出現(xiàn)一種超溫情況，故此機(jī)組在運(yùn)行過程中要重視蒸發(fā)階段，該階段將直接影響工作質(zhì)量和效果。

2.1.2 超臨界直流爐的熱點(diǎn)

超臨界直流爐本身具有自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在運(yùn)用過程中要注意燃料燃燒狀況，另外還需要把控系統(tǒng)參數(shù)。機(jī)組運(yùn)行過程中水流量和蒸汽流量不能夠出現(xiàn)偏差，若出現(xiàn)偏差將會影響蒸汽壓力實(shí)用效果。直流爐工作過程中把控噴水量和總給水量之間的比例，以保證工作質(zhì)量。機(jī)組正常工作時，水煤比數(shù)據(jù)不能夠發(fā)生變化。若有突發(fā)情況發(fā)生，需要結(jié)合實(shí)際需求適當(dāng)增減燃料，改變機(jī)組負(fù)荷。機(jī)組運(yùn)行過程中控制燃燒器通風(fēng)效果，盡量避免產(chǎn)生氮氧化合物，以風(fēng)煤比作為控制依據(jù)。

2.1.3 超臨界直流爐的特征

超臨界直流爐在工作過程中主要具有以下兩點(diǎn)特征，分別是靜態(tài)和動態(tài)。當(dāng)熱量和給水量發(fā)生變化時，主蒸汽將會出現(xiàn)超溫，超壓等現(xiàn)象，這就是靜態(tài)特征。而機(jī)組在工作過程中受到外在因素影響從而發(fā)生騷動是動態(tài)特征，圖1是動態(tài)特性圖。從圖1（a）中可以看出，功率會隨主蒸汽流量增加而逐漸上升，但之后會逐漸恢復(fù)到原來標(biāo)準(zhǔn)。從圖1（b）數(shù)據(jù)能夠看出主蒸汽流量上升的時候如果燃料增加，就會出現(xiàn)上升過程;從圖1（c）數(shù)據(jù)里面能夠看出給水量增加的時候主蒸汽流量也會增加。

2.2 超臨界直流爐給水控制系統(tǒng)

2.2.1 直流爐給水控制的主要任務(wù)

超臨界直流鍋爐里面沒有汽包，所以在使用超臨界直流鍋爐的時候需要通過噴水降溫的方式控制整個直流爐的主汽溫度，這樣在使用的時候就不會受氣溫的影響進(jìn)而影響整個工作的正常運(yùn)行。這個時候給水控制的主要任務(wù)就是在保證煤水不變的時候控制主蒸汽的溫度，最終達(dá)到滿足給水量的需求。目前國內(nèi)外已經(jīng)提出了很多種關(guān)于煤水比動態(tài)修正信號的方案。

2.2.2 直流爐給水控制的特點(diǎn)

超臨界機(jī)組給水控制系統(tǒng)主要有以下幾點(diǎn)：超臨界直流爐的加熱、蒸發(fā)、轉(zhuǎn)變過程都是一次完成，隨著直流爐工作的不斷進(jìn)行，直流爐里面的受熱面、過熱段、蒸發(fā)段都會開始發(fā)生變化：在超臨界直流爐中需要通過給水控制系統(tǒng)來保持水煤比，這就是動態(tài)平衡;過熱蒸汽溫度會延遲給水量和燃料量的擾動，這個時候就需要在控制系統(tǒng)里面通過中間點(diǎn)溫度和中間點(diǎn)焓值來校正信號。

3 超臨界火電機(jī)組給水控制系統(tǒng)優(yōu)化方案

3.1 分析給水控制策略

超臨界火電機(jī)組在進(jìn)行工作的時候如果機(jī)組的燃燒率小于本來負(fù)荷率的時候，分離器就會轉(zhuǎn)變成濕態(tài)運(yùn)行的模式進(jìn)行工作，這個時候就需要通過調(diào)節(jié)分離器水位的方法控制給水流量。如果在工作的時候鍋爐里面的水想要保持直流運(yùn)行狀態(tài)就需要適當(dāng)?shù)目刂平o水量，因為在運(yùn)行的時候會出現(xiàn)一些誤差，所以需要通過中間點(diǎn)溫度來進(jìn)行校正。超臨界機(jī)組在控制給水的時候需要控制煤水比，控制煤水比的方式有水跟煤和煤跟水兩種。煤跟水的控制方案能夠控制主蒸汽壓力的穩(wěn)定。水跟煤的控制方案能夠控制主蒸汽的溫度。

3.2 給水控制方案修正

超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)在控制的時候主要分為干、濕兩種。在鍋爐啟動的時候給水系統(tǒng)里面的爐水循環(huán)要想一直保持正常，就需要在使用的時候充分給足水的流量和水的壓力，給水系統(tǒng)的任務(wù)就是要保證主蒸汽溫度的穩(wěn)定和負(fù)荷調(diào)整。

4 結(jié)束語

綜上所述可以看出，超臨界機(jī)組的多變量和煤質(zhì)變化與實(shí)際需求之間存在一定差異性，難以對二者采取有效控制措施，機(jī)組在運(yùn)行過程中不僅需要滿足負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，且要穩(wěn)定主汽溫度值，以免機(jī)組正常運(yùn)行受到干擾，而想要解決此類問題就必須優(yōu)化350MW超臨界火電機(jī)組給水系統(tǒng)設(shè)計方案，使給水變化情況與實(shí)際需求相符，并在方案當(dāng)中把控燃水比，如此方可推動我國火力發(fā)電發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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