超临界火电机组特点及控制方式分析

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1、第24卷第4期电力学报V01．24No．42009年8月joURNALOFELECTRICPOWERAug．2009文章编号：1005—6548(2009)04—0344—03超临界火电机组特点及控制方式分析张宇(山西电力公司山西电力科学研究院，太原030001)摘要：为保证超临界直流锅炉机组长期安全、稳定、经济运行，通过对比超临界直流锅炉和汽包锅炉，总结了超临界直流锅炉的设计、性能及其在运行控制上的特点，结合其生产过程所呈现的多变量、大惯性、非线性、分布参数和时变、系统间耦合性较强的动态特性，选择主控方式、控制好给水量、中间点焓值、煤水比以及补偿、解耦等几个

2、主要技术问题，重点分析了锅炉给水控制、煤水比控制，提出了超临界锅炉的控制策略。关键词：直流锅炉；动态特性；给水控制；煤水比控制中图分类号：TK261文献标识码：B力不稳定。1超临界直流锅炉的特点(11)直流锅炉水冷壁采用螺旋管圈水冷壁，各(1)直流锅炉由于取消了汽包，能够实现快速启个管带均匀地分布于炉膛四周，管带受热均匀，外侧停。变负荷速度提高1倍左右。管管壁温差小，汽水不分层。(2)直流锅炉本体金属消耗量少，并省去了汽包(12)直流锅炉控制及调节复杂。金属及工质的的制造工艺，使锅炉制造成本大大降低。蓄热能力一般只为汽包锅炉的1／4～1／2。因此自(3)直流锅

3、炉蒸发受热面水冷壁的流动阻力完适应能力差，汽压波动幅度较大。全要靠给水泵压力来克服，所需给水泵压力较高。(13)变压运行的超临界参数直流炉，在亚临界(4)直流锅炉启动时约有3O额定流量的工质压力范围和超临界压力范围内工作时，存在工质的经过水冷壁并被加热，需要设置专门的启动系统、过热膨胀现象，并且可能出现膜态沸腾。热器的高压旁路系统和再热器的低压旁路系统。(14)直流锅炉启停速度和变负荷速度受过热器(5)直流锅炉系统中的汽水分离器在低负荷时出口集箱的热应力限制，主要限制因素是汽轮机的起汽水分离作用并维持一定的水位，在高负荷时切热应力和胀差，必须保持煤水比一定，否

4、则汽温将无换为纯直流运行。法保持正常。(6)直流锅炉采用小管径水冷壁。2超临界直流炉的动态特性(7)直流锅炉水冷壁的金属储热量和工质储热量最小，快速启停的能力进一步提高，适用机组调峰的超临界直流锅炉的特性复杂多变，机组动态特要求。但热惯性小使水冷壁对热偏差的敏感性增强。性参数变化幅度。所以动态特性对于整个机组的稳(8)为保证足够的冷却能力和防止低负荷下发定运行起着重要的作用。生水动力多值性以及脉动，直流锅炉水冷壁管内工蒸汽压力、微过热气温和过热气温，与相应的调质的重力流速在MCR负荷时提高到2000kg／(m节变量燃烧量、给水流量和减温水流量，构成了系统·s)

5、以上。的主要调节对象。蒸汽压力与微过热气温构成多变(9)直流锅炉汽温调节主要方式是调节燃料量量相关被控对象。由于减温水对蒸汽压力和微过热与给水量之比，辅助手段是喷水减温或烟气侧调节。气温的影响不大，故直流锅炉的气温控制可按单变(10)直流锅炉在低负荷运行时，给水流量和压量系统设计。所以，燃料量与给水量的控制成为影力降低，受热面人口的工质欠焓增大，容易发生水动响超临界直流锅炉稳定运行的关键。收稿日期：2008—03—18作者简介：张宇(1982一)，男，山西河曲人，助理工程师，主要从事热工控制工作，(E—mail)sshe1989@163．com第4期张宇：超临

6、界火电机组特点及控制方式分析345图1为燃料与给水扰动下超临界直流锅炉的动据机组出力计算出省煤器人口流量，并根据燃烧系态特性曲线，图中燃料量B、蒸汽流量qv。、给水流量统响应量设置延迟时间常数。通过屏式过热器出口qv、蒸汽压力。温度设定值控制一级过热器入口焓值，焓值的变化是由改变给水流量来实现的。给水流量指令通过测量水冷壁进口给水比焓进行修正，以降低给水温度变化带来的影响。负荷变化时，给水流量指令的相应调整应考虑承压部件的吸热或蓄热的修正，使水冷壁人口、出口i贝0得的焓值与给水流量和烟气侧的放热相匹配。图1燃料与给水扰动下超临界直流锅炉的动态特性曲线3．2煤水

7、比控制基于直流锅炉动态特性，对整个机组锅炉蒸汽燃料量与给水量是对主蒸汽温度的主要调整手的蒸发量应随时满足汽轮机及外部负荷要求。对于段。为了提高煤水比的调节速度和精度，用中间点锅炉要保持锅炉蒸汽压力和温度的稳定，保证燃烧温度(汽水分离器出口蒸汽温度)校正煤水比，由锅过程稳定和经济性。控制直流锅炉稳定运行的根本炉的燃烧率指令计算出理想的主蒸汽流量和减温喷手段是使燃烧率和给水量成适当的比例，由此直流水流量，主蒸汽流量扣除减温喷水流量作为给水流锅炉的自动控制必须解决给水和燃料的关系。量的控制指令，经汽水分离器出口蒸汽温度和一级减温器前后温差修正后，形成最终的给水流量指

8、令3超临界锅炉的控制策略控制给水流量。