600MW超临界锅炉尾部烟道烟气温度挡板改进及控制优化

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1、600MW超临界锅炉尾部烟道烟气温度挡板改进及控制优化一、概况华能太仓电厂二期2×600MW机组锅炉为东方锅炉厂生产的DG1900型超临界锅炉，低温再热器、低温过热器的烟气挡板采用的是东锅引进CE型挡板，烟温调节挡板布置于尾部烟道，烟温挡板在低温过热器和低温再热器侧均布置有32块挡板，分别由2组执行机构进行控制调节烟温烟温挡板，作为再热器汽温的主要调节手段,该挡板自机组2006年投产后经常出现卡涩现象，由于原有的设计不合理，采用一个烟温调节挡板控制一仓挡板的开关，挡板处于高温工况下工作，尾部粉灰比较多，容易积灰造成挡板卡涩，检修时进行清灰，因密封盒在烟道内部，无法彻底处理，效果不明显

2、。为增加动作力矩，低温过热器和低温再热器每仓挡板增加2个烟温调节挡板，共计增加4只，有一定的效果，使用一段时间后再次出现经常卡涩的情况，经多次检修、调整仍不能彻底消除卡涩缺陷。运行期间低过、低再多块挡板因卡涩无法投用，烟气调温挡板无法正常投用，导致再热蒸汽温度无法有效控制，需喷入更多的再热减温水，以达到控制再热汽温的效果，同时增加排烟温度，严重影响锅炉运行经济性，另外容易造成受热面超温，直接影响到炉管寿命，锅炉安全可靠性大大减低。再热汽温控制采用烟气挡板+喷水减温的调节方式，设计为在正常工况下采用再热/过热烟气挡板调节再热汽温，而在紧急情况下采用再热减温水调节。但由于大型超临界机组的

3、再热汽温控制对象存在非常明显的大滞后特性，机组原有DCS中基于经典PID设计的再热汽温控制系统无法适应控制要求，在烟气挡板动作正常的情况下，也一直无法投入自动，只能投入喷水减温自动调节再热汽温，再热减温水量大，机组运行效率受到明显影响。一、烟气挡板改造针对烟温挡板卡涩的情况，华能太仓电厂在机组检修时进行了认真的检查，总结出烟温挡板卡涩的原因并进行分析，制定相应的方案对烟温挡板进行了改进。烟温挡板卡涩的主要原因：1.原烟温挡板设计结构存在不合理的部分，连杆数量较多，长期处于高温烟气中运行，门轴和连杆容易发生变形造成机械卡涩；2.原烟温挡板轴承采用内置轴承，为滚动轴承，门轴传热对滚动轴承

4、影响较大，易造成滚动轴承内外圈抱死，滚动轴承即使不抱死，润滑油干枯后成为无润滑的滑动轴承阻力矩也将增大5倍以上，轴承外部用盘根密封，一旦密封不佳，轴承内部容易进灰增加摩擦力造成卡涩；3.挡板输入轴刚性不足，挡板输入轴较长，支撑点距离执行器较远，为增加支撑改善门轴刚性，在保温层外增加临时挡块，风门动作时门轴与临时挡块摩擦，阻力矩也增大；4.由于挡板长期处于高温烟气工况下工作，底部导向的工字钢受热发生变形，部分工字钢拱起顶住挡板导致卡涩。烟温挡板改进：1.将原有的烟温挡板拆除取消，采用改进型的烟温挡板。轴承进行改进，轴承由原来的内置式改为外置式，避免轴承进灰，取消内置轴承，后轴承改为轴环

5、，无轴端密封，所有连杆及轴封全部放在烟道外部，与烟道隔离，驱动轴数量比未改进前减少，连杆也相应减少；1.出轴方向改进，将原设计出轴方向由炉前后出轴改为炉左右出轴，轴的数量减少，连杆也相应减少，叶片重量减轻，后轴承改为轴环，所有轴孔保持同心度，轴孔与外界密封采用耐高温密封材料进行密封；2.叶片进行改进，叶片为平板式，一次冲压成型，表面光滑不易积灰，沿叶片长度方向每隔一段距离增设一道加强梁，叶片的重量轻，驱动轴数量少，相应摩擦力减小，开启力矩小，结构紧凑合理不易卡涩。一、再热汽温优化控制为满足集团公司提出的越来越高的节能减排要求，厂里要求运行人员尽可能的减小再热减温水量，这使得#3、#4

6、机组的运行人员只能将再热减温的自动控制全部解除，完全以手动的方式进行调节，从SIS统计数据看，在这一运行方式下，再热减温水量虽然有了较明显的改善，但也带来了如下弊端：1.运行人员操作负担极大：由于再热汽温相当难控制，在由手动控制又要求尽可能不用减温水时，操作难度很大；目前#3、#4机组当再热汽温手动控制时，基本需要1名运行人员全职负责。1.再热平均温度有所降低：由于再热汽温控制有相当的难度，又要求尽可能不用减温水，运行人员在操作时会不自觉的采用保守方式，将汽温的平均温度压的较低。此时虽然减温水量下了，但再热平均温度下降，同样影响机组运行效率。2.再热汽温波动幅度大，超温情况较严重：由

7、于采用烟气挡板控制时再热汽温的大滞后特性明显，造成运行人员难以将汽温控制的很平稳。实际汽温经常出现15℃～20℃的波动，根据SIS统计数据，每月超温（>579℃）时间也有明显上升。再热汽温控制的难点，关键在于其被控对象的大滞后特性，根据现场试验，“烟气挡板——再热器出口温度对象”的纯延迟时间达7～8分钟，整个响应过程达30分钟，滞后性达到“过热汽温对象”（通常认为是火电机组控制中的标准大滞后对象）的3～4倍。而目前DCS经典控制策略采用的串级PID方案在应