660MW超臨界燃煤機組過熱器一級減溫水控制策略優化

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濟性，燃煤機組為了響應現今電力市場下快速調峰、調頻，甚至深度調峰，導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間是自動控制領域面臨的難點之一，尤其是過熱汽溫。直流爐因為沒有汽包環節，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修正和精確調節，其調節品質的優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，并分別對調節品質及結果進行分析。

關鍵詞：電力市場;自動控制;調峰;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中的重要參數，蒸汽溫度過高會使過熱器管壁金屬強度下降，以致損壞過熱器，嚴重影響安全。過熱蒸汽溫度偏低，則會降低發電機組能量轉換效率，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，盡量保證機組的經濟性。

2 系統概述

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、固態排渣、全鋼懸吊Π型結構、露天布置燃煤鍋爐，設計煤種為活雞兔礦煤。過熱器系統配置兩級減溫水，且分A/B側獨立調節。減溫水取自高加出口管路，并經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，管路設有隔離閥和調節閥，分別供給鍋爐過熱器A/B側。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運行時，主汽溫度控制采用水煤比和過熱器噴水減溫相結合的方法啊。水煤比控制是鍋爐主汽溫度的粗調，過熱器減溫水控制是主汽溫度的細調，這其中過熱器減溫水的控制尤為關鍵。

3? 現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。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，這就導致二級減溫水調門能夠滿足快速調節的特性。當減溫水流量（也即調門）發生變化時，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，這必然導致一級減溫水調門也要跟隨器快速變化，導致一級減溫器自動調節線性差。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，無法適應設計需求。

4 一級減溫水邏輯改進后

經各運行人員的反饋以及實際運行中的情況，明顯發現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節回路，通過改變一級減溫水調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值和操作員手動設定偏置相疊加確定。鍋爐負荷指令與屏過出口溫度基礎值由其之間的折線函數確定，當鍋爐負荷指令為660MW時，屏過出口溫度基礎值為517℃，隨后當燃燒器擺角變化、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上加偏置，實際的調門開度由屏過出口溫度與設置值的偏差輸出作為一級減溫水調門自動控制值。這種控制邏輯優勢在于充分考慮了機組負荷變化時，爐內燃燒工況對機組汽溫的影響。機組負荷上升時，鍋爐燃料量增多，鍋爐熱負荷增大，必然導致汽溫上升。那么也就是在汽溫上升前，減溫水調門就根據鍋爐負荷上升情況進行初步粗調，避免了汽溫快速升至超溫的可能;反之，當機組負荷下降，鍋爐熱負荷下降，提前減小減溫水，避免了汽溫快速下降。

但是當機組運行一段時間后，發現，鍋爐負荷指令對應的基礎值變化速率較慢，這就導致減溫水調門的控制值無法適應機組負荷快速變化，也無法滿足運行人員對調門自動的使用，導致其自動投運率過低。隨后即對其進行優化，將原本設計的屏過出口溫度基礎值由鍋爐負荷指令折線函數改為全負荷段均對應517℃，這樣運行人員只需要改變偏置，就可以實現一級減溫器調門的自動控制。這種方式下，調門的自動控制已可以完全滿足運行人員的使用。這一屏過汽溫調節綜合了水煤比與屏過出口汽溫偏差。這樣的設計就是當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到正常范圍，保證高過出口汽溫有可調范圍。

5 總結

優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，可穩定正常運行，既提高了系統動態響應速度及穩態品質，又提高了自動控制系統的可用率，同時降低了運行人員的勞動強度，最終提高了機組的經濟效益及安全性。

浙江浙能樂清發電有限公司.集控運行規程[ 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工作。