660MW超臨界燃煤機組過熱器一級減溫水控制策略優(yōu)化

摘 要：鍋爐蒸汽溫度過高或過低都會影響機組運行的安全性和經(jīng)濟性，燃煤機組為了響應(yīng)現(xiàn)今電力市場下快速調(diào)峰、調(diào)頻，甚至深度調(diào)峰，導(dǎo)致蒸汽溫度尤其是主汽溫度波動較大。由于汽溫具有大慣性、大延遲特性，控制汽溫在合理的范圍區(qū)間是自動控制領(lǐng)域面臨的難點之一，尤其是過熱汽溫。直流爐因為沒有汽包環(huán)節(jié)，主汽溫度控制主要采用以水燃比控制為主，減溫水控制為輔的控制方案，而一二級減溫水作為動態(tài)修正和精確調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)品質(zhì)的優(yōu)劣對主汽溫有直接的影響。文章對新舊兩種一級減溫水控制策略進行了介紹，并分別對調(diào)節(jié)品質(zhì)及結(jié)果進行分析。

關(guān)鍵詞：電力市場;自動控制;調(diào)峰;減溫水

1 前言

超臨界鍋爐不同于汽包爐，過熱蒸汽溫度是鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中的重要參數(shù)，蒸汽溫度過高會使過熱器管壁金屬強度下降，以致?lián)p壞過熱器，嚴(yán)重影響安全。過熱蒸汽溫度偏低，則會降低發(fā)電機組能量轉(zhuǎn)換效率，且汽溫偏低會使汽輪機末級蒸汽濕度增大，甚至蒸汽帶水，嚴(yán)重影響汽輪機的安全運行。所以要求過熱蒸汽溫度控制在正常運行范圍，以保證機組安全運行的同時，盡量保證機組的經(jīng)濟性。

2 系統(tǒng)概述

本文為某電廠一期660MW超臨界機組，其型式為超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊Π型結(jié)構(gòu)、露天布置燃煤鍋爐，設(shè)計煤種為活雞兔礦煤。過熱器系統(tǒng)配置兩級減溫水，且分A/B側(cè)獨立調(diào)節(jié)。減溫水取自高加出口管路，并經(jīng)總管至鍋爐后分成兩路，分別至一級減溫器和二級減溫器，并配置隔離閥可獨立供水。一、二級減溫水又獨立分成兩路，管路設(shè)有隔離閥和調(diào)節(jié)閥，分別供給鍋爐過熱器A/B側(cè)。一級減溫水位于前屏過熱器和后屏過熱器之間管路，二級減溫水位于后屏過熱器和高過之間，一級減溫水控制二級減溫器前后溫差;二級減溫水控制高過過熱器出口溫度。

超臨界直流鍋爐在干態(tài)運行時，主汽溫度控制采用水煤比和過熱器噴水減溫相結(jié)合的方法啊。水煤比控制是鍋爐主汽溫度的粗調(diào)，過熱器減溫水控制是主汽溫度的細(xì)調(diào)，這其中過熱器減溫水的控制尤為關(guān)鍵。

3? 現(xiàn)有一級減溫水邏輯存在的問題

過熱器一級減溫水流量理論上比二級過熱器多，主要用于保護屏過防止其超溫，同時兼顧汽溫粗調(diào)。一級過熱器位于前屏過熱器和后屏過熱器之間，但其控制值確是二級減溫器前后溫差，又因二級減溫器出口溫度測點離減溫器較近，同時二級減溫器又要滿足快速控制末級過熱器出口溫度超溫的作用，這就導(dǎo)致二級減溫水調(diào)門能夠滿足快速調(diào)節(jié)的特性。當(dāng)減溫水流量（也即調(diào)門）發(fā)生變化時，二級減溫器出口溫度會大幅度變化，那么此時溫差變化幅度受二級減溫水影響較大，這必然導(dǎo)致一級減溫水調(diào)門也要跟隨器快速變化，導(dǎo)致一級減溫器自動調(diào)節(jié)線性差。此時一級減溫水要么維持小開度或根本無開度要么開度較大，無法適應(yīng)設(shè)計需求。

4 一級減溫水邏輯改進后

經(jīng)各運行人員的反饋以及實際運行中的情況，明顯發(fā)現(xiàn)過熱器一級減溫水自動邏輯存在或多或少的問題，特此對其進行邏輯改造。新的邏輯以屏過出口溫度為基本調(diào)節(jié)回路，通過改變一級減溫水調(diào)門的開度來控制屏過進口汽溫，進一步控制其出口汽溫。而屏過出口溫度溫度的控制值由鍋爐指令確定的基礎(chǔ)值和操作員手動設(shè)定偏置相疊加確定。鍋爐負(fù)荷指令與屏過出口溫度基礎(chǔ)值由其之間的折線函數(shù)確定，當(dāng)鍋爐負(fù)荷指令為660MW時，屏過出口溫度基礎(chǔ)值為517℃，隨后當(dāng)燃燒器擺角變化、屏過出口汽溫變化或是其他運行工況時，操作員可在自動的基礎(chǔ)上加偏置，實際的調(diào)門開度由屏過出口溫度與設(shè)置值的偏差輸出作為一級減溫水調(diào)門自動控制值。這種控制邏輯優(yōu)勢在于充分考慮了機組負(fù)荷變化時，爐內(nèi)燃燒工況對機組汽溫的影響。機組負(fù)荷上升時，鍋爐燃料量增多，鍋爐熱負(fù)荷增大，必然導(dǎo)致汽溫上升。那么也就是在汽溫上升前，減溫水調(diào)門就根據(jù)鍋爐負(fù)荷上升情況進行初步粗調(diào)，避免了汽溫快速升至超溫的可能;反之，當(dāng)機組負(fù)荷下降，鍋爐熱負(fù)荷下降，提前減小減溫水，避免了汽溫快速下降。

但是當(dāng)機組運行一段時間后，發(fā)現(xiàn)，鍋爐負(fù)荷指令對應(yīng)的基礎(chǔ)值變化速率較慢，這就導(dǎo)致減溫水調(diào)門的控制值無法適應(yīng)機組負(fù)荷快速變化，也無法滿足運行人員對調(diào)門自動的使用，導(dǎo)致其自動投運率過低。隨后即對其進行優(yōu)化，將原本設(shè)計的屏過出口溫度基礎(chǔ)值由鍋爐負(fù)荷指令折線函數(shù)改為全負(fù)荷段均對應(yīng)517℃，這樣運行人員只需要改變偏置，就可以實現(xiàn)一級減溫器調(diào)門的自動控制。這種方式下，調(diào)門的自動控制已可以完全滿足運行人員的使用。這一屏過汽溫調(diào)節(jié)綜合了水煤比與屏過出口汽溫偏差。這樣的設(shè)計就是當(dāng)二級減溫水噴水量過大或過小時，通過改變屏過的出口汽溫，以使得二級減溫水量恢復(fù)到正常范圍，保證高過出口汽溫有可調(diào)范圍。

5 總結(jié)

優(yōu)化后的過熱器一級減溫器控制邏輯均能自動投入且效果良好，可穩(wěn)定正常運行，既提高了系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度及穩(wěn)態(tài)品質(zhì)，又提高了自動控制系統(tǒng)的可用率，同時降低了運行人員的勞動強度，最終提高了機組的經(jīng)濟效益及安全性。

浙江浙能樂清發(fā)電有限公司.集控運行規(guī)程[ Z]， 2019

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作者簡介：

郭朋飛（1990- ），男，江蘇徐州人，助理工程師，從事660MW燃煤火電機組的生產(chǎn)工作。