600MW超臨界直流鍋爐給水自動控制系統分析

楊定坤

摘要：大容量 、超臨界直流鍋爐越來越在火力發電系統得到廣泛應用 ，直流鍋爐的給水控制一直是在調試及機組啟動過程中控制的要點，在機組調試及機組啟動正常運行階段 ，經常由于給水調節不當導致省煤器入口流量低低造成鍋爐M FT 保護動作，造成不必要的停機事件的發生，現以淮滬煤電田集發電廠一期2*600MW超臨界機組為背景，從鍋爐給水系統動態特性和過程控制要求進行分析，以期為電廠直流鍋爐給水提供參考經驗。

關鍵詞：直流鍋爐；給水流量控制系統；焓值控制；調節

淮滬煤電有限公司田集發電廠一期工程為2*600MW超臨界機組。鍋爐采用的是上海鍋爐廠有限公司引進美國ALSTOM技術生產的單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒、平衡通風、全鋼架懸吊結構、Ⅱ型露天布置、固態排渣超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐的超臨界直流鍋爐。

1、超臨界直流鍋爐給水控制的特點

1.1超臨界直流鍋爐給水系統的動態特性

為保證工質在水冷壁中穩定流動，直流鍋爐是依靠給水泵的壓力來推動工質在水冷壁中穩定流動。田集發電廠600MW超臨界直流鍋爐在不同的運行階段，給水系統的動態特性差異很大。鍋爐在冷態啟動階段，該動態特性類似于汽包鍋爐，給水流量的變化主要影響的是汽水分離器的水位，存在著汽水兩相區。隨著鍋爐壓力的升高，達到臨界壓力時，水在25.42MPa壓力下加熱到571℃時全部汽化為蒸汽即為變相點。當工作壓力大于臨界壓力時，即在超臨界壓力下，水的汽化潛熱變為零，水變成蒸汽不再存在汽水兩相區。由此可見，超臨界直流鍋爐給水的加熱、蒸發、過熱過程，在省煤器、水冷壁、過熱器各受熱面之間沒有固定的分界線，其界線隨運行工況變化而變化。

1.2超臨界直流鍋爐給水系統的控制要求

直流鍋爐給水控制目的是保證爐膛受熱面能得到與熱負荷相適應的冷卻水量，即保持一定煤水比。用保持煤水比的方法直接控制過熱器出口汽溫是直流鍋爐重要的控制任務。燃料量和 給水量不相適應時即煤水比失調，出口過熱蒸汽溫度會產生顯著的變化。如果煤水比偏差過大，則會使主氣溫大幅度提升，在這樣一種狀況之下鍋爐發生爆管的概率將大大增加，當鍋爐處于干態運行狀態下后，給水控制的任務就主要是保持進入到分離器當中去的蒸汽具有合適的過度熱。這樣做有兩方面的目的，一方面是繼續維持分離器的干態運行，盡可能防止其返回到濕態；另一方面就是要切實控制好分離器出口處蒸汽的過度熱，這是為了防止過熱器出現超溫的狀況。除此之外，就是在機組本身的工況發生變化時保證機組整體的安全運行，在這其中尤其要注意給水流量和燃燒率的變化，這樣兩方面參數的變化將導致鍋爐的蒸發段和過熱段的受熱面隨之發生變化，使得蒸汽溫度相應大幅變化，從而對整體機組產生較大威脅。煤水比不變時，汽水行程中某一點工質的焓值就維持不變，這樣保持出口汽溫在穩定值。對于超臨界直流鍋爐，一般采用汽水分離器的出口作為中間點，汽水分離器出口的焓值是分離器出口溫度和壓力的函數，這對于滑壓運行的直流鍋爐而言，控制焓值比控制溫度更合適。該點工質焓在反映煤水比的變化方面，具有較好的代表性，對煤水比失調的反映靈敏度高，有利于及時修正給水量。

2、給水控制系統在運行過程當中出現的問題及處理措施分析

基于本廠Ovation系統600MW直流鍋爐的給水控制系統在一些特殊的狀況下容易出現水流量大幅波動的狀況，這主要就是指并泵過程或者是汽泵和電泵的負荷轉移等狀況。直流鍋爐如果出現水流量大幅波動的狀況的話，就會引發一系列不良的并發癥，這主要是因為直流鍋爐和汽包爐等大不一樣，如在汽包爐當中如果出現水流量大幅變化的狀況就可以通過汽包爐的汽包緩沖來對其實現保護，基本上不會影響到汽包爐的正常運行和使用，但是直流鍋爐缺乏這樣一種有效的保護措施，一旦出現水流量的大幅變化，就會使得鍋爐內的汽溫、汽壓以及負荷穩定性等相應的發生較大變化。在這樣一種復雜的狀況下，如果還希望盡可能的保證整個機組的穩定運行的話，就需要投入和耗費大量的人力保證整個切換過程的緩慢進行，此時運行人員的勞動強度將是非常之大的。

上述狀況的出現主要是由直流鍋爐給水控制系統自動非配轉速控制指令的結果 ，在了解這樣一種原因之后就可以針對性的對其進行處理。在這里給出兩個方面的改進意見：一方面就是盡可能的在取消限制作用的瞬間來對副調節器進行跟蹤計算，這里所說的跟蹤計算，實際上就是采取措施保證副調節器的輸出指令和取消限制瞬間各個泵的實際轉速指令相一致，通過這樣一種處理，基本上就能夠保證在取消限制器的瞬間不對整個系統產生太大的干擾。另一方面就是將泵出口處壓力和給水母管處壓力之間的差值作為基本的邏輯信號，在這樣一種情況下，該邏輯信號只要大于零就說明泵上是加油負荷的，而差值小于零即泵沒有加載負荷的時候，限制器V L起作用，它的轉速指令變化對于處于自動狀態之中的泵指令就不會產生影響，在這樣一種良好的狀況下，運行人員也能夠從容調整待并泵的轉速，使其較為迅速的帶上負荷。而處于自動控制狀態當中的給水泵在不經過手動調整的狀況下就能不受干擾的控制好實際的給水流量，泵出口逆止門開啟的時候，泵帶負荷，而限制器不起限制作用。

通過上文當中詳盡的分析和說明就可以看到，超臨界鍋爐的給水系統明顯復雜，正是因為這樣，在進行設計的過程當中，就需要自動控制檢修人員與鍋爐運行人員深入而有效的交流、溝通和配合，盡可能使得雙方都能夠對自己的任務有正確認識，并了解直流鍋爐運行的特點，在此基礎之上才能夠順利的運用更加先進的自動控制理論和鍋爐運行策略 。

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