超臨界鍋爐運(yùn)行技術(shù)

1、技術(shù)專題介紹7 鄭州電力高等?？茖W(xué)校鄭州電力高等專科學(xué)校超臨界鍋爐運(yùn)行技術(shù)超臨界鍋爐運(yùn)行技術(shù)主要內(nèi)容 1. 鍋爐運(yùn)行調(diào)整的任務(wù) 2. 超臨界鍋爐運(yùn)行調(diào)整的方法和手段1. 鍋爐運(yùn)行調(diào)整的任務(wù)FDFPAFIDFStackEPAH磨煤機(jī)磨煤機(jī)BoilerGHPIPLPLP600MW1. 鍋爐運(yùn)行調(diào)整的任務(wù) (1) 保證負(fù)荷(蒸發(fā)量)要求 (2) 保持蒸汽參數(shù)穩(wěn)定 汽溫 汽壓 (3) 保證高燃燒效率 (4) 保證機(jī)組運(yùn)行安全,延長使用壽命2. 超臨界鍋爐運(yùn)行調(diào)整的方法和手段 (1) 負(fù)荷(蒸發(fā)量)控制的方法和手段 (2) 汽溫調(diào)節(jié)的方法和手段 (3) 汽壓調(diào)節(jié)的方法和手段 (4) 如何保證高燃燒效率

2、(5) 如何保證機(jī)組運(yùn)行安全,延長使用壽命FDFPAFIDFStackEPAH磨煤機(jī)磨煤機(jī)BoilerGHPIPLPLP600MW凝汽器凝汽器GCCPCBP頂棚包墻低過屏過高過IPHPLP316LPB361分離器儲水罐除氧器給水泵高加低加低加水冷壁省煤器后后墻墻前前墻墻CBAEDF啟啟動動油油槍槍暖磨暖磨煤粉燃煤粉燃燒燒器器CCP頂棚包墻低過屏過高過低再高再G G汽汽輪輪機(jī)排汽機(jī)排汽負(fù)荷負(fù)荷給煤給煤煤水比煤水比噴噴 水水再熱汽溫再熱汽溫過熱汽溫過熱汽溫給水量給水量汽溫汽溫汽壓汽壓煙氣擋板煙氣擋板燃燒燃燒配風(fēng)配風(fēng)引風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)送風(fēng)機(jī)送風(fēng)機(jī)磨煤機(jī)磨煤機(jī)給煤機(jī)給煤機(jī)被控參數(shù)被控參數(shù)(1)給水流量蒸汽流

3、量 因?yàn)榻o水系統(tǒng)和蒸汽系統(tǒng)是直接連通的，且由于超臨界鍋爐直流蓄熱能力較小，給水流量和蒸汽流量比率的偏差過大將導(dǎo)致較大的汽壓波動。(2)煤水比 穩(wěn)定運(yùn)行工況時，煤水比必須維持不變，以保證過熱器出口汽溫為設(shè)計值。而在變動工況下，煤水比必須按一定規(guī)律改變，以便既充分利用鍋爐蓄熱能力，又按要求增減燃料，把鍋爐熱負(fù)荷調(diào)到與機(jī)組新的負(fù)荷相適應(yīng)的水平. (3)噴水流量給水流量 超臨界鍋爐噴水僅能瞬時快速改變汽溫但不能始終維持汽溫，因?yàn)檫^熱受熱面的長度和熱焓都是不定的。為了保持通過改變噴水流量來校正汽溫的能力，控制系統(tǒng)必須不斷地把噴水流量和總給水流量之比恢復(fù)到設(shè)計值。(4)送風(fēng)量給煤量(風(fēng)煤比) 為了抑制NO

4、x的產(chǎn)生，以及鍋爐的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行，需對各燃燒器的進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行控制，具體是通過各層燃燒器的二次風(fēng)門和燃盡風(fēng)門控制風(fēng)量，每層風(fēng)量根據(jù)負(fù)荷對應(yīng)的風(fēng)煤比來控制。負(fù)荷(蒸發(fā)量)控制的方法和手段 控制手段:給水流量 給水系統(tǒng)和蒸汽系統(tǒng)是直接連通的， 給水流量=主蒸汽流量超臨界機(jī)組給水控制超臨界機(jī)組給水控制3.2.3 3.2.3 給水系統(tǒng)的控制策略給水系統(tǒng)的控制策略 在機(jī)組燃燒率低于35BMCR時，鍋爐處于非直流運(yùn)行方式，分離器處于濕態(tài)運(yùn)行，分離器中的水位由分離器至除氧器以及分離器至擴(kuò)容器的組合控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，給水系統(tǒng)處于循環(huán)工作方式； 在機(jī)組燃燒率大于35 BMCR后，鍋爐逐步進(jìn)入直流運(yùn)行狀態(tài)。給水控制系

5、統(tǒng)原理見圖1。因此，超臨界機(jī)組鍋爐給水控制分低負(fù)荷時的汽水分離器水位調(diào)節(jié)及鍋爐直流運(yùn)行(35BMCR以上)時的煤水比調(diào)節(jié)。2 23 31 1 汽水分離器水位調(diào)節(jié)汽水分離器水位調(diào)節(jié) 分離器水位通過改變鍋爐給水量來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)發(fā)生水膨脹時，由水位調(diào)節(jié)閥來輔助控制分離器水位。根據(jù)鍋爐汽水分離器貯水罐水位，按比例控制鍋爐汽水分離器的貯水罐水位調(diào)節(jié)閥開度。2 23 32 2 給水調(diào)節(jié)給水調(diào)節(jié)(1)(1)一級減溫器前后溫差。一級減溫器前后溫差。 由于在運(yùn)行過程中，爐膛燃燒情況、過熱器對流/輻射吸熱特性等因素的影響，鍋爐受熱面在不同負(fù)荷情況下吸熱比例變化較大。若要保持微過熱段汽溫和各級減溫器出口汽溫為定值，則各

6、級噴水量變化就較大。為了克服這一缺點(diǎn)，采用保持減溫器前后溫差的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。燃水比作為過熱蒸汽溫度控制的粗調(diào)方式，直接影響過熱蒸汽溫度，噴水減溫器前后溫差作為輔助手段調(diào)節(jié)過熱蒸汽，將調(diào)整燃水比與噴水減溫二者協(xié)調(diào)起來，實(shí)現(xiàn)燃水比控制與噴水減溫控制方式間的解耦作用。由于給水量調(diào)整燃水比對汽溫的影響滯后較大，且燃水比著重于保持汽溫的長期穩(wěn)定，因此，一級溫差偏差對燃水比的校正作用相對較緩慢。(2)控制策略。 A側(cè)、B側(cè)一級減溫器前后溫差二取一，與負(fù)荷經(jīng) f(x) 形成的要求值進(jìn)行比較，其偏差送入溫差PID控制器，其輸出與調(diào)速級壓力、平均溫度等前饋量相加，作為焓值設(shè)定值與用分離器出口溫度和出口壓力計算出的實(shí)

7、際焓值比較，偏差送入焓值PID調(diào)節(jié)器，其輸出加上燃料偏差作為給水量的要求值。該要求值與實(shí)際總水量的偏差送入給水調(diào)節(jié)器，產(chǎn)生給水指令信號。給水指令經(jīng)平衡算法，送入2臺汽動泵和一臺電動泵，去控制給水量。當(dāng)汽動泵A、B都自動時，可手動給定泵的偏置量，以承擔(dān)不同負(fù)荷要求。當(dāng)汽動泵A、B有手動時，自動生成偏置，實(shí)現(xiàn)2泵負(fù)荷的平衡。而電動泵只能手動給定泵的偏置量。(2)總給水量 A側(cè)、B側(cè)一級減溫水流量和A側(cè)、B側(cè)二級減溫水流量，經(jīng)平滑處理相加可得總噴水流量；3個主給水流量信號經(jīng)主給水溫度修正后三取中，可得主給水量；總噴水流量與主給水量相加得總給水流量。 大唐潮州電廠大唐潮州電廠600MW600MW超臨界

8、機(jī)組鍋爐汽水系統(tǒng)超臨界機(jī)組鍋爐汽水系統(tǒng) 大唐潮州電廠大唐潮州電廠600MW600MW超臨界機(jī)組除氧給水系統(tǒng)超臨界機(jī)組除氧給水系統(tǒng) 大唐潮州電廠大唐潮州電廠600MW600MW超臨界機(jī)組負(fù)荷管理中心超臨界機(jī)組負(fù)荷管理中心 大唐潮州電廠大唐潮州電廠600MW600MW超臨界機(jī)組的超臨界機(jī)組的DEHDEH系統(tǒng)系統(tǒng)(2) 汽溫調(diào)節(jié)的方法和手段 過熱汽溫調(diào)節(jié) 煤水比作為粗調(diào) 噴水減溫為細(xì)調(diào) 再熱汽溫調(diào)節(jié) 煙氣擋板超臨界機(jī)組汽溫調(diào)整手段分析 汽包爐機(jī)組中能夠長期控制汽溫的手段如減溫噴水、燃燒器擺角在超臨界機(jī)組中的作用已完全不同。 (1)減溫噴水引自進(jìn)入鍋爐的總給水量，它實(shí)質(zhì)上是調(diào)整了工質(zhì)流量在水冷壁和過熱

9、器之間的分配比例。圖1所示為不同減溫噴水量對直流爐各區(qū)段工質(zhì)溫度的影響。減溫噴水量改變了這些中間區(qū)段的熱量水量比值，因而區(qū)段內(nèi)工質(zhì)溫度發(fā)生相應(yīng)變化。但因最終進(jìn)入鍋爐的總給水量未改變，燃水比未改變， 穩(wěn)態(tài)時鍋爐出口過熱汽溫也不會改變。鍋爐過熱蒸汽溫度控制321 燃料、給水比(煤水比)只要燃料、給水比的值不變，過熱汽溫就不變。只要保持適當(dāng)?shù)拿核?，在任何?fù)荷和工況下，直流鍋爐都能維持一定的過熱汽溫。322 給水溫度 正常情況下，給水溫度一般不會有大的變動；但當(dāng)高壓加熱器因故障退出運(yùn)行時，給水溫度就會降低。對于直流鍋爐，若燃料不變，由于給水溫度降低時，加熱段會加長、過熱段縮短，因而過熱汽溫會隨之降低

10、，負(fù)荷也會降低。323 過?？諝庀禂?shù)過?？諝庀禂?shù)的變化直接影響鍋爐的排煙損失。影響對流受熱面與輻射受熱面的吸熱比例。當(dāng)過剩空氣系數(shù)增大時，除排煙損失增加、鍋爐效率降低外，爐膛水冷壁吸熱減少，造成過熱器進(jìn)口溫度降低、屏式過熱器出口溫度降低；雖然對流過熱器吸熱量有所增加，但在煤水比不變的情況下，末級過熱器出口汽溫會有所下降。過?？諝庀禂?shù)減小時的結(jié)果與增加時的相反。若要保持過熱汽溫不變，則需重新調(diào)整煤水比。3 32 2 影響過熱蒸汽溫度的主要因素影響過熱蒸汽溫度的主要因素324 火焰中心高度 火焰中心高度變化造成的影響與過?？諝庀禂?shù)變化的影響相似。在煤水比不變的情況下，火焰中心上移類似于過?？諝庀禂?shù)

11、增加，過熱汽溫略有下降；反之，過熱汽溫略有上升。若要保持過熱汽溫不變，亦需重新調(diào)整煤水比。325 受熱面結(jié)渣 煤水比不變的調(diào)節(jié)下，爐膛水冷壁結(jié)渣時，過熱汽溫會有所降低；過熱器結(jié)渣或積灰時，過熱汽溫下降較明顯。前者情況發(fā)生時，調(diào)整煤水比就可；后者情況發(fā)生時，不可隨便調(diào)整煤水比，必須在保證水冷壁溫度不超限的前提下調(diào)整煤水比(2)燃燒器擺角或煙氣擋板變化只影響鍋爐內(nèi)的熱量在各受熱面區(qū)段的分配，鍋爐內(nèi)吸收的總熱量并未改變。只改變熱量分配對工質(zhì)溫度的影響如圖2所示。(3)進(jìn)入鍋爐的燃燒率和給水量之間形成燃水比，只有這一總的比率發(fā)生改變，才能持續(xù)影響穩(wěn)態(tài)出口汽溫。通常鍋爐有二級、左右二側(cè)減溫噴水，這些減溫

12、噴水提供瞬態(tài)的汽溫調(diào)整， 還可以補(bǔ)償局部的熱量和工質(zhì)配比的不平衡。33 過熱蒸汽溫度控制策略 在超臨界機(jī)組中， 通過燃水比才能長期維持過熱汽溫， 由于燃水比變化時過熱汽溫的響應(yīng)延時很大，幾乎不能直接使用過熱汽溫作為燃水比的反饋信號。在尋求快速、準(zhǔn)確反映燃水比變化的信號中，處于水冷壁出口的微過熱汽溫或微過熱蒸汽焓值，對燃水比擾動的響應(yīng)曲線斜率是單調(diào)的， 響應(yīng)相對較快并近似為一階慣性環(huán)節(jié)，在直流爐控制中得到廣泛應(yīng)用。 影響燃水比穩(wěn)態(tài)和動態(tài)調(diào)節(jié)的因素多，對超臨界機(jī)組汽溫控制系統(tǒng)的設(shè)計具有重要意義，現(xiàn)分析如下。21 燃燒率與給水量的配合燃水比不是恒定不變的， 它必須隨負(fù)荷的改變而改變。如下式：式中 i

13、ht為主蒸汽焓值，kJkg； ifw為給水焓值，kJkg；F為燃料量，th；W 為給水量，th；Q為燃料低位發(fā)熱草，kJkg；n為鍋爐效率。 鍋爐給水溫度隨負(fù)荷的增加而升高，因此ifw也隨之升高；機(jī)組定壓運(yùn)行時，主蒸汽溫度和壓力為定值，即ifw為一定值；Q 和n可視為常數(shù)，因此燃水比是隨負(fù)荷的升高而減小的。無論是定壓還是滑壓運(yùn)行，這一公式都是計算靜態(tài)燃水比 與負(fù)荷關(guān)系的基本公式。 另 方面，燃料量和給水量在負(fù)荷改變時按燃水比進(jìn)行調(diào)整，但二者對汽溫的動態(tài)影響是不同的。為減小負(fù)荷動態(tài)調(diào)整過程中的汽溫波動，還必須對負(fù)荷調(diào)整產(chǎn)生的燃料量指令和給水量指令分別設(shè)置動態(tài)校正環(huán)節(jié)，保證燃料量和給水量的動態(tài)匹配

14、。22 微過熱汽溫和微過熱蒸汽焓值 微過熱汽溫在一定的過?？諝庀禂?shù)下也與鍋爐負(fù)荷密切相關(guān)。工質(zhì)在爐膛中吸熱輻射、對流兩部分，所以當(dāng)負(fù)荷變化時，微過熱汽溫和微過熱蒸汽焓值也隨著變化。二者相比，焓值在靈敏度和線性度方面具有明顯優(yōu)勢。當(dāng)負(fù)荷變化時，工質(zhì)壓力將在超臨界到亞臨界的廣泛壓力范圍內(nèi)變化。由水和蒸汽的熱力性質(zhì)可知， 蒸汽的過熱度越低， 熱焓一壓力一溫度間關(guān)系的非線性度越強(qiáng)， 特別是在亞臨界壓力下飽和區(qū)附近， 這種非線性度更強(qiáng)， 如圖所示。 在過熱度低的區(qū)域，當(dāng)增加或減少同等的給水量時，焓值變化的正負(fù)向數(shù)值大體相等，但微過熱汽溫的正負(fù)向變化量則明顯不等。如果微過熱汽溫低到接近飽和區(qū)，給水量擾動可

15、引起明顯的焓值變化，但溫度變化卻很小。因此，應(yīng)優(yōu)先選用微過熱蒸汽焓值作為反饋信號， 以保證燃水比的調(diào)節(jié)精度和更好的調(diào)節(jié)性能。 當(dāng)采用此反饋信號通過調(diào)整給水量來調(diào)整燃水比時，則給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)外回路(給水主調(diào))的任務(wù)就是調(diào)整微過熱汽溫或焓值到期望的設(shè)定值。負(fù)荷變化時該設(shè)定值作相應(yīng)變動，不僅如此，該設(shè)定值也還需串接慣性環(huán)節(jié)進(jìn)行動態(tài)校正。(1)加負(fù)荷時首先應(yīng)增加燃料量、提高燃燒率，以先滿足爐膛蓄熱量提高的需要，然后再按校正信號增加給水量；減負(fù)荷時，應(yīng)先減燃料量、降低燃燒率，因最初爐膛蓄熱量還要釋放出部分熱量，然后再按校正信號減少相應(yīng)給水量。 因此，應(yīng)使微過熱汽溫或焓值校正給水量的作用適當(dāng)滯后。(2)負(fù)荷

16、變化時給水溫度也相應(yīng)改變。 機(jī)組負(fù)荷給定值變化后，給水溫度要等到汽輪機(jī)抽汽溫度變化，再經(jīng)高壓加熱器的傳導(dǎo)后才發(fā)生變化。囚此，微過熱汽溫或焓值的設(shè)定值信號也應(yīng)與此變化過程相適應(yīng)，即通過慣性環(huán)節(jié)的動態(tài)校正，使設(shè)定值變化與實(shí)際微過熱汽溫或焓值物理變化過程相匹配.23 燃燒器擺角 當(dāng)通過燃燒器擺角或其他手段改變鍋爐內(nèi)各吸熱段熱量分配比例時，微過熱汽溫或焓值必然會發(fā)生改變，但燃水比未改變，過熱汽溫保持不變，因此控制系統(tǒng)中對此引起的微過熱汽溫的變動應(yīng)加以補(bǔ)償。 由于煙氣的流動，擾動引起的鍋爐煙氣側(cè)各處溫度變化的速度很快,可以認(rèn)為爐膛內(nèi)煙氣熱量的變化是同時作用到鍋爐各受熱面的。所以，補(bǔ)償燃燒器擺角等熱量分配

17、手段引起的微過熱汽溫改變只需靜態(tài)補(bǔ)償即可。24 燃水比調(diào)整與減溫噴水的協(xié)調(diào) 燃水比調(diào)整是保持汽溫的最終手段，但對過熱汽溫影響的遲延大；減溫噴水能較快改變過熱汽溫，但最終不能維持汽溫恒定。將二者協(xié)調(diào)起來，才能獲得整體汽溫調(diào)整和響應(yīng)性能的最優(yōu)。 將一級噴水減溫器前后溫差( )與代表適量噴水的溫差設(shè)定值相比較，形成一級減溫器溫差偏差()，用去修正燃水比，通過這一設(shè)計可達(dá)到協(xié)調(diào)二者的目的。據(jù)此調(diào)整后的燃水比將使穩(wěn)定在預(yù)定的溫差設(shè)定值上， 以保持一級減溫噴水閥工作在適中位置， 可及時響應(yīng)對汽溫上下波動進(jìn)行的調(diào)整。 通過給水量調(diào)整燃水比對汽溫的影響滯后較大，且燃水比著重于保持汽溫的長期穩(wěn)定.用一級減溫器溫

18、差偏差對燃水比的校正作用應(yīng)相對緩慢，校正作用的積分時間一般為幾分鐘。600MW 超臨界發(fā)電機(jī)組鍋爐過熱汽溫的調(diào)節(jié)是以調(diào)節(jié)煤水比為主，用一、二級減溫水作細(xì)調(diào)。3 33 31 1 過熱汽溫粗調(diào)過熱汽溫粗調(diào)( (煤水比的調(diào)節(jié)煤水比的調(diào)節(jié)) ) 煤水比的調(diào)節(jié)的主要溫度參照點(diǎn)是中間點(diǎn)(即內(nèi)置式分離器出口處)焓值(或溫度)。鍋爐負(fù)荷大于40MCR時，分離器呈干態(tài)，中間點(diǎn)溫度為過熱溫度。具體控制思路見鍋爐給水控制系統(tǒng)部分。332 過熱汽溫細(xì)調(diào) 由于鍋爐調(diào)節(jié)中受影響的因素很多，只靠煤水比的粗調(diào)是不夠的；而且，還可能出現(xiàn)過熱器出口左、右側(cè)溫度偏差。因此，在后屏過熱器的入口處和高溫過熱器(末級過熱器)的入口處分別

19、布置了一級和二級減溫水(每級左、右各一)。噴水減溫器調(diào)溫惰性小、反應(yīng)快，開始噴水到噴水點(diǎn)后汽溫開始變化只需幾秒鐘，可以實(shí)現(xiàn)精確的細(xì)調(diào)。必須注意的是，要嚴(yán)格控制減溫水總量，以保證有足夠的水量冷卻水冷壁；投用時，盡可能多投一級減溫水，少投二級減溫水，以保護(hù)屏式過熱器。(3) 汽壓調(diào)節(jié)的方法和手段(4) 如何保證高燃燒效率(5) 如何保證鍋爐運(yùn)行安全,延長鍋爐使用壽命3.1 3.1 鍋爐本體性能介紹鍋爐本體性能介紹( (哈鍋）哈鍋） （1 1）鍋爐運(yùn)行方式）鍋爐運(yùn)行方式： 鍋爐采用定滑定的運(yùn)行方式，壓力負(fù)荷曲線見下圖，并保證與汽輪機(jī)相匹配。鍋爐帶基本負(fù)荷，并可參與調(diào)峰。 0510152025300%

20、10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%鍋爐負(fù)荷百分比鍋爐主汽出口絕對壓力(MPa.a)（2 2）鍋爐效率：）鍋爐效率： 燃用設(shè)計煤種，在B-MCR及BRL工況下鍋爐保證熱效率分別不低于93.66%和93.84%(按低位發(fā)熱值)。（3）在全部高加停運(yùn)全部高加停運(yùn)時，鍋爐的蒸汽參數(shù)保持在額定值，各受熱面不超溫，蒸發(fā)量滿足汽輪機(jī)在此條件下達(dá)到額定出力。（4）鍋爐在燃用設(shè)計煤種時，不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷不大于30%B-MCR，并保證長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。在最低穩(wěn)燃負(fù)荷及以上范圍內(nèi)自動化投入率達(dá)到100%。（5）鍋爐負(fù)荷變化率鍋爐負(fù)荷變化率滿足下述要求：在50%100%

21、B-MCR時，不低于5%B-MCR/分鐘；在30%50%B-MCR時，不低于3%B-MCR/分鐘；在30%B-MCR以下時，不低于2%B-MCR/分鐘；負(fù)荷階躍：大于10%汽機(jī)額定功率/分鐘。(6) 過熱器和再熱器溫度控制范圍過熱器和再熱器溫度控制范圍 過熱汽溫在30%100%B-MCR、再熱汽溫在50%100%B-MCR負(fù)荷范圍時，蒸汽溫度保證穩(wěn)定在額定值，偏差不超過5。(6)(6)鍋爐燃燒室的承壓能力鍋爐燃燒室的承壓能力鍋爐燃燒室的設(shè)計承壓能力大于5800Pa，當(dāng)燃燒室突然滅火內(nèi)爆，瞬時不變形承載能力不低于9800Pa。(7)在爐膛出口水平煙道兩側(cè)對稱點(diǎn)溫差不超過50。若實(shí)測超過該值時，任

22、何受熱面保證不超溫任何受熱面保證不超溫。（8）過熱器和再熱器兩側(cè)出口的汽溫偏差汽溫偏差分別小于5和10。（9）鍋爐爐墻、熱力設(shè)備及管道等的保溫表面溫度在鍋爐正常運(yùn)行條件下，當(dāng)環(huán)境溫度(距保溫表面1m處空氣溫度)小于等于27時，不超過50；當(dāng)環(huán)境溫度大于27時，保溫表面溫度允許比環(huán)境溫度高25。散熱量(按金屬壁溫計算)不超過下表規(guī)定值：（10）省煤器入口聯(lián)箱(包括該聯(lián)箱)至過熱器出口的工質(zhì)總壓降不大于總壓降不大于3.47MPa3.47MPa(按B-MCR工況計算)。（11） 再熱器蒸汽側(cè)的壓降不再熱器蒸汽側(cè)的壓降不大于0.19MPa(按B-MCR工況計算)。（12） 鍋爐兩次大修間隔大修間隔大于

23、5年。（13） 燃燒器防磨件及省煤器防磨板等使用壽命大于50000小時（14） 噴水減溫器的噴咀使用壽命大于80000小時。（15） 鍋爐各主要承壓部件按200,000運(yùn)行小時設(shè)計壽命計算，其使用壽命大于30年，受煙氣磨損的低溫對流受熱面的使用壽命達(dá)到100,000小時，空氣預(yù)熱器的冷段蓄熱元件的使用壽命不低于50,000小時。 (16) 鍋爐的起動時間(從點(diǎn)火到機(jī)組帶滿負(fù)荷)，保證與汽輪機(jī)相匹配，滿足以下要求：冷態(tài)起動 68 小時 熱態(tài)起動1.52小時溫態(tài)起動34小時 極熱態(tài)起動1.5小時(17) 鍋爐機(jī)組在30年的壽命期間，允許的啟停次數(shù)不少于下述值： 冷態(tài) 300 次 熱態(tài) 5000 次

24、 溫態(tài) 2000 次 極熱態(tài) 500 次 負(fù)荷階躍(10%汽輪機(jī)額定功率) 12000次(18) 在使用年限內(nèi)，各種狀態(tài)下啟動分離器、過熱器集箱等厚壁元件每次起動的壽命消耗見下表。壽命消耗不大于70%。(19) 鍋爐的汽水系統(tǒng)為無銅系統(tǒng)。圖圖5 5 啟動分離器結(jié)構(gòu)圖啟動分離器結(jié)構(gòu)圖3.2 超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制3.2.1 3.2.1 協(xié)調(diào)控制對象特點(diǎn)協(xié)調(diào)控制對象特點(diǎn) (1) (1) 機(jī)、爐控制耦合機(jī)、爐控制耦合 汽輪機(jī)和鍋爐之間的非線性耦合是超臨界機(jī)組難點(diǎn)之一。汽輪機(jī)和鍋爐之間的非線性耦合是超臨界機(jī)組難點(diǎn)之一。 由于沒有汽包的緩沖，超臨界鍋爐動態(tài)特性受末端阻力的影響遠(yuǎn)比鍋筒式鍋爐大。主汽閥開度一方

25、面控制汽輪機(jī)功率，同時也直接影響了鍋爐出口末端阻力特性，改變了鍋爐的被控特性，這和汽包式鍋爐的情況不同。 例如當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷增加時，汽輪機(jī)功率調(diào)節(jié)器會增大汽機(jī)主汽閥開度，增大汽輪機(jī)進(jìn)汽量，由于鍋爐的響應(yīng)速度較慢，無法及時產(chǎn)生足夠蒸汽從而使機(jī)前壓力降低，阻礙了汽輪機(jī)進(jìn)汽量進(jìn)一步增大。為了獲得更多進(jìn)汽量以滿足負(fù)荷需求汽輪機(jī)功率調(diào)節(jié)器會進(jìn)一步開大調(diào)節(jié)汽門，導(dǎo)致機(jī)前壓力進(jìn)一步降低，最終形成惡性循環(huán)。 對于鍋筒式鍋爐由于鍋筒的蓄熱較大，可利用鍋筒的蓄熱滿足汽輪機(jī)超調(diào)的需求，使主汽壓力不致產(chǎn)生過大波動 對采用直流鍋爐的超臨界機(jī)組而言，由于鍋爐的蓄熱相對較小，難以滿足汽輪機(jī)的需求，從而使主汽壓力大幅度變化，降

26、低了控制質(zhì)量.(2) (2) 非線性特性強(qiáng)非線性特性強(qiáng) 超臨界機(jī)組是被控特性復(fù)雜多變的對象隨著機(jī)組負(fù)荷的變化，機(jī)組的動態(tài)特性參數(shù)也大幅度變化。超臨界機(jī)組普遍采用變壓方式運(yùn)行，因此超臨界機(jī)組也會在亞臨界壓力范圍內(nèi)運(yùn)行。由于超臨界和亞臨界區(qū)工質(zhì)物性的巨大差異，以及不同燃燒率下鍋爐蒸發(fā)段(或相變點(diǎn))位置的遷移等因素的影響，使超臨界機(jī)組呈現(xiàn)很強(qiáng)的非線性特性和變參數(shù)特性，遠(yuǎn)比常規(guī)的亞臨界機(jī)組難于控制。3.2.2 3.2.2 控制策略問題控制策略問題對于大型超臨界機(jī)組快速穩(wěn)定控制的工程含義有2點(diǎn)：(1)要求機(jī)組負(fù)荷變化時，在控制系統(tǒng)的作用下，負(fù)荷跟蹤變化快負(fù)荷跟蹤變化快。(2)無論處于何種運(yùn)行工況，受控參

27、數(shù)應(yīng)穩(wěn)定受控參數(shù)應(yīng)穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)。(3) (3) 燃水比難于控制燃水比難于控制 超臨界機(jī)組控制的重點(diǎn)在于鍋爐的燃水比調(diào)節(jié)。由于燃水比變化時出口汽溫的響應(yīng)延遲很大因此不能用出口汽溫來作為燃水比調(diào)節(jié)的反饋量。1. 汽機(jī)一鍋爐之間的協(xié)調(diào)控制汽機(jī)一鍋爐之間的協(xié)調(diào)控制機(jī)組協(xié)調(diào)控制的主要目的是： 協(xié)調(diào)機(jī)一爐之間動態(tài)過程的速度差異，使得受控參數(shù)穩(wěn)定。 負(fù)荷需求變化時，系統(tǒng)能夠快速地增、減機(jī)組的出力，平穩(wěn)地滿足電網(wǎng)需要. 主要輸出量主要輸出量: : 汽溫、汽壓和蒸汽流量汽溫、汽壓和蒸汽流量( (負(fù)荷負(fù)荷) )， 主要輸入量主要輸入量: : 給水量、燃燒率和汽機(jī)調(diào)門開度。給水量、燃燒率和汽機(jī)調(diào)門開度。2. 2

28、. 機(jī)組協(xié)調(diào)控制機(jī)組協(xié)調(diào)控制任務(wù)任務(wù) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的任務(wù)就在于:維持機(jī)組運(yùn)行過程中的能量平衡維持機(jī)組運(yùn)行過程中的能量平衡，包括: 機(jī)組輸入能量與輸出能量的平衡； 機(jī)爐之間的能量平衡； 鍋爐內(nèi)部各子系統(tǒng)之間的平衡。 由于能量信號不易測量，通常用一些間接的信號代表這種平衡關(guān)系。機(jī)前壓力即是機(jī)爐能量需求關(guān)系的體現(xiàn)。協(xié)調(diào)控制協(xié)調(diào)控制功能：功能：（1）參與電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰 （2）協(xié)調(diào)機(jī)爐之間的能量平衡；保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；（3）輔機(jī)故障時實(shí)現(xiàn)RB,增減閉鎖，迫升/迫降功能；3 3 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的分類協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的分類 目前，火力發(fā)電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)所采用的控制策略歸納起來有如下9種運(yùn)行方式。其中，基本方式

29、為低級方式，機(jī)跟爐方式或爐跟機(jī)方式為較高級方式，機(jī)跟爐協(xié)調(diào)方式、爐跟機(jī)協(xié)調(diào)方式、機(jī)爐協(xié)調(diào)方式為高級方式；常用協(xié)調(diào)方式有直接能量平衡控制系統(tǒng)（DEB）、指令直接平衡控制系統(tǒng)（DIB）和遠(yuǎn)方調(diào)度方式（ADS）。1）基本方式基本控制策略：汽機(jī)主控和鍋爐主控均處于手動運(yùn)行方式。適用范圍：適用于機(jī)組啟動及低負(fù)荷運(yùn)行工況，在汽機(jī)和鍋爐輔機(jī)工作異常時也應(yīng)用這種方式。2）機(jī)跟爐方式（汽機(jī)跟蹤方式）基本控制策略：汽機(jī)自動調(diào)壓，鍋爐手動調(diào)功。適用范圍：當(dāng)汽機(jī)運(yùn)行正常，鍋爐不具備投入自動的條件時采用該運(yùn)行方式。所謂鍋爐不具備投入自動條件包括在低負(fù)荷運(yùn)行工況以及鍋爐部分輔機(jī)工作異常工況。另外，當(dāng)鍋爐運(yùn)行不穩(wěn)定或鍋爐異

30、常工況，一般也采用這種運(yùn)行方式，由汽機(jī)快速維持主汽壓力為某一定值，使得鍋爐系統(tǒng)及各主要運(yùn)行參數(shù)快速恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行，以便防止事故擴(kuò)大及排除故障.3）爐跟機(jī)方式（鍋爐跟蹤方式）基本控制策略：鍋爐自動調(diào)壓，汽機(jī)手動調(diào)功。適用范圍：當(dāng)鍋爐運(yùn)行正常，汽機(jī)部分設(shè)備工作異常或機(jī)組負(fù)荷受到限制時應(yīng)用這種方式。負(fù)荷指 令(N0)發(fā)電量(N)圖3-4 爐 跟機(jī)(BF)方 式調(diào) 節(jié)原理 框圖壓力定 值(P0)主汽壓 力(Pt)PID TMBMPID +-+-負(fù)荷指 令(N0)發(fā)電量(N)壓力定 值(P0)主汽壓 力(Pt)PID TMBMPID +-+-圖3-3 機(jī) 跟爐(TF )方式調(diào) 節(jié)原理 框圖對象對象4）機(jī)跟

31、爐協(xié)調(diào)方式機(jī)跟爐協(xié)調(diào)方式（以汽機(jī)跟蹤為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式）基本控制策略：汽機(jī)自動調(diào)壓，鍋爐自動調(diào)功，并參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻。在該方式下，汽機(jī)主控和鍋爐主控均處于自動運(yùn)行方式，由汽機(jī)來維持主汽壓力，并接受目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號，壓力設(shè)定值由運(yùn)行人員手動給定或接受自動滑壓設(shè)定值。單元機(jī)組輸出功率的調(diào)整任務(wù)由鍋爐承擔(dān)，鍋爐主控還接受目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號，部分電廠還設(shè)計有目標(biāo)負(fù)荷的導(dǎo)前信號等，目標(biāo)負(fù)荷由運(yùn)動人員手動給定或接受電網(wǎng)調(diào)度ADS負(fù)荷分配指令，同時參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻。適用范圍：適用于帶基本負(fù)荷機(jī)組。F(X)PI主汽壓力主汽壓力定值(P0)PI負(fù)荷指令機(jī)組負(fù)荷T2T1BMN0NPt鍋爐指令（燃燒率）

32、TM汽機(jī)指令（調(diào)門）NOd/dtV 變負(fù)荷NdNO圖3-5 “機(jī)跟爐”為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)5）爐跟機(jī)協(xié)調(diào)方式（以鍋爐跟蹤為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式）基本控制策略：鍋爐自動調(diào)壓，汽機(jī)自動調(diào)功，并參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻。在該方式下，汽機(jī)主控和鍋爐主控均處于自動運(yùn)行方式。由鍋爐來維持主汽壓力，并接受目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號，部分電廠還設(shè)計有目標(biāo)負(fù)荷的導(dǎo)前信號、能量平衡信號等，單元機(jī)組輸出功率的調(diào)整任務(wù)由汽機(jī)承擔(dān)。壓力設(shè)定值及目標(biāo)負(fù)荷指令的形成與機(jī)跟爐協(xié)調(diào)方式相同。適用范圍：適用于參與電網(wǎng)調(diào)峰機(jī)組。 PI主汽壓力主汽壓力定值(P0)PI負(fù)荷指令機(jī)組負(fù)荷F(X)T3TMN0NPt汽機(jī)指令（調(diào)門）BM鍋爐指令（燃燒率）d

33、/dtT2H/L主汽壓力偏高時閉鎖調(diào)門關(guān)主汽壓力偏低時閉鎖調(diào)門開T1V NO變負(fù)荷NdNONO圖3-6 “爐跟機(jī)”為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)6）機(jī)爐協(xié)調(diào)方式 基本控制策略：機(jī)爐協(xié)調(diào)方式實(shí)際上是機(jī)跟爐協(xié)調(diào)方式與爐跟機(jī)協(xié)調(diào)方式的合成，目前，機(jī)爐協(xié)調(diào)方式的控制策略普遍采用鍋爐調(diào)功，汽機(jī)既調(diào)功又調(diào)壓的運(yùn)行方式，并同時參與電網(wǎng)一、二次調(diào)頻。 在該方式下，汽機(jī)主控和鍋爐主控均處于自動運(yùn)行方式。汽機(jī)既調(diào)壓又調(diào)功，一般設(shè)置為調(diào)功的系數(shù)低于調(diào)壓的系數(shù)，使其以調(diào)壓為主、調(diào)功為輔，并接受目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號及參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻，壓力設(shè)定值由運(yùn)行人員手動給定或接受自動滑壓設(shè)定值。單元機(jī)組輸出功率的調(diào)整任務(wù)主要由鍋爐承擔(dān)，

34、鍋爐主控還接受目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號，部分電廠還設(shè)計有目標(biāo)負(fù)荷的導(dǎo)前信號等，目標(biāo)負(fù)荷由運(yùn)行人員手動給定或接受電網(wǎng)調(diào)度ADS負(fù)荷分配指令，同時參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻。部分單元機(jī)組的機(jī)爐協(xié)調(diào)方式也采用鍋爐調(diào)壓，汽機(jī)既調(diào)功又調(diào)壓的運(yùn)行方式，并同時參與電網(wǎng)一、二次調(diào)頻。在該方式下，汽機(jī)主控以調(diào)功為主、調(diào)壓為輔。7）DEB協(xié)調(diào)控制單元機(jī)組負(fù)荷控制DEB于1957年由LN公司首次提出，經(jīng)20多年改進(jìn)和完善，最終于20世紀(jì)80年代初推出了成熟的DEB400（DEB-）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。DEB控制系統(tǒng)中采用了以下3個重要信號：（1）P1/PT：汽輪機(jī)一級壓力對機(jī)前壓力之比，代表了汽輪機(jī)調(diào)門的有效閥位。 （2）PSP1

35、/PT：機(jī)前壓力定值乘以汽壓比值為能量平衡信號，表征在定壓或滑壓等不同運(yùn)行工況下汽輪機(jī)的能量輸入，即汽輪機(jī)對鍋爐的能量需求。（3）P1+KdPb/dt：熱量釋放信號或熱量信號。 L&N公司推薦的DEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)DEB400（DEB-） 在DEB協(xié)調(diào)控制方式下，汽輪機(jī)自動響應(yīng)機(jī)組負(fù)荷指令；汽輪機(jī)側(cè)的能量需求以前饋方式與鍋爐側(cè)的能量供給達(dá)到平衡，鍋爐快速響應(yīng)汽輪機(jī)的能量需求。燃燒控制系統(tǒng)中，還采用了能量平衡信號的動態(tài)前饋（PSP1/PT）+d（PSP1/PT）/dt，用以動態(tài)補(bǔ)償機(jī)前壓力設(shè)定點(diǎn)變化或負(fù)荷變化時鍋爐蓄能的變化和機(jī)、爐動態(tài)響應(yīng)的差異。定壓運(yùn)行時，動態(tài)前饋補(bǔ)償了負(fù)荷變化時要求改變汽包壓

36、力所需的鍋爐蓄能變化。負(fù)荷不變時，則補(bǔ)償機(jī)前壓力定值提高所需的鍋爐附加蓄能。而在滑壓運(yùn)行時，更要補(bǔ)償負(fù)荷和機(jī)前壓力二者同時變化時要求汽包壓力變化所需的更多的鍋爐附加蓄能。汽輪機(jī)負(fù)荷控制系統(tǒng)和送風(fēng)控制系統(tǒng)都采用了串級調(diào)節(jié)，對發(fā)電機(jī)功率和煙氣含氧量進(jìn)行校正。此外還設(shè)有負(fù)荷限值調(diào)節(jié)器（DLR），當(dāng)機(jī)組處于異常工況時，對關(guān)鍵控制回路進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證機(jī)組運(yùn)行的安全性。能量信號:熱量信號:8）指令直接平衡控制系統(tǒng)（DIB） 現(xiàn)代火力發(fā)電單元制機(jī)組在一定的負(fù)荷變化范圍內(nèi)，其負(fù)荷控制指令與各個子系統(tǒng)的控制指令之間靜態(tài)存在著線性（或折線）比例關(guān)系。因此，越來越多的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用了指令直接平衡控制策略，它結(jié)構(gòu)簡

37、單、調(diào)試整定方便。DIB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖見圖 DIB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖 9）遠(yuǎn)方調(diào)度方式（ADS）除以上8種方式外，有些電廠采用了ADS方式，ADS方式是比汽機(jī)基礎(chǔ)更高一級的控制方式，也是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中最高級的控制方式，此時負(fù)荷機(jī)組按中調(diào)要求的負(fù)荷曲線運(yùn)行。4. 4. 超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制模式超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制模式（1 1）CCBF,CCBF,機(jī)爐自動，機(jī)調(diào)負(fù)荷，爐調(diào)壓力；機(jī)爐自動，機(jī)調(diào)負(fù)荷，爐調(diào)壓力； 能充分利用鍋爐蓄熱，負(fù)荷響應(yīng)快；主汽壓力控制存在較大延遲，降低了主汽壓穩(wěn)定性。（2 2）CCTF,CCTF,機(jī)爐自動，爐調(diào)負(fù)荷，機(jī)調(diào)壓力；機(jī)爐自動，爐調(diào)負(fù)荷，機(jī)調(diào)壓力； 主汽壓穩(wěn)定性好，負(fù)荷響

38、應(yīng)慢。（3 3）機(jī)爐協(xié)調(diào)）機(jī)爐協(xié)調(diào)； 機(jī)爐同時接受負(fù)荷和主汽壓力指令，同步響應(yīng)負(fù)荷和主汽壓力的變化。其中：（1）應(yīng)用最廣，（3）的調(diào)節(jié)器若匹配不當(dāng)，機(jī)爐間容易引起震蕩。3.2.3 600MW3.2.3 600MW超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略1. 1. 被控參數(shù)被控參數(shù)(1)給水流量蒸汽流量 因?yàn)榻o水系統(tǒng)和蒸汽系統(tǒng)是直接連通的，且由于超臨界鍋爐直流蓄熱能力較小，給水流量和蒸汽流量比率的偏差過大將導(dǎo)致較大的汽壓波動。(2)煤水比 穩(wěn)定運(yùn)行工況時，煤水比必須維持不變，以保證過熱器出口汽溫為設(shè)計值。而在變動工況下，煤水比必須按一定規(guī)律改變，以便既充分利用鍋爐蓄熱能力，又按要求增減燃料，

39、把鍋爐熱負(fù)荷調(diào)到與機(jī)組新的負(fù)荷相適應(yīng)的水平. (3)噴水流量給水流量 超臨界鍋爐噴水僅能瞬時快速改變汽溫但不能始終維持汽溫，因?yàn)檫^熱受熱面的長度和熱焓都是不定的。為了保持通過改變噴水流量來校正汽溫的能力，控制系統(tǒng)必須不斷地把噴水流量和總給水流量之比恢復(fù)到設(shè)計值。(4)送風(fēng)量給煤量(風(fēng)煤比) 為了抑制NOx的產(chǎn)生，以及鍋爐的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行，需對各燃燒器的進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行控制，具體是通過各層燃燒器的二次風(fēng)門和燃盡風(fēng)門控制風(fēng)量，每層風(fēng)量根據(jù)負(fù)荷對應(yīng)的風(fēng)煤比來控制。2 2 協(xié)調(diào)控制回路協(xié)調(diào)控制回路 超臨界機(jī)組蓄熱能力相對較小鍋爐跟隨系統(tǒng)的局限性較大，對于鍋爐和汽機(jī)的控制指令既考慮穩(wěn)態(tài)偏差又要考慮動態(tài)偏差。為

40、了在機(jī)組負(fù)荷變化時機(jī)爐同時響應(yīng)，機(jī)組負(fù)荷指令作為前饋信號分別送到鍋爐和汽機(jī)的主控系統(tǒng)，以便將過程控制變量維持在可接受的限度內(nèi)。 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門直接控制功率，鍋爐控制主汽壓力(CCBF)CCBF)，給水流量由鍋爐給水泵改變。功率指令直接發(fā)送到汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門，使得功率響應(yīng)較快。由于鍋爐慣性大，負(fù)荷應(yīng)變較慢為防止汽機(jī)調(diào)門動作過大鍋爐燃燒跟不上，設(shè)計了壓力偏差拉回邏輯，當(dāng)壓力偏差過大時限制調(diào)門進(jìn)一步動作，直到燃燒滿足負(fù)荷需求。 圖中，在協(xié)調(diào)控制模式下，主汽壓力偏差一直作為限制主汽調(diào)門響應(yīng)負(fù)荷需求而過分動作的因素；如果實(shí)際主汽壓力偏差超過某一定值時，汽機(jī)調(diào)門停止調(diào)功而直接用來控制主汽壓力，以使主汽壓力在

41、允許范圍內(nèi)。 有效地改變機(jī)組發(fā)電量的惟一途徑就是改變鍋爐的能量輸出，在協(xié)調(diào)控制模式中具體表現(xiàn)是鍋爐控制主汽壓力在滑壓曲線上，實(shí)質(zhì)是控制燃燒滿足機(jī)組負(fù)荷需求。 為了滿足鍋爐快速響應(yīng)負(fù)荷需求，功率指令和壓力設(shè)定值的微分作為前饋被加到燃燒率指令中。由于鍋爐和汽機(jī)對象特性不同，為了兩者動作匹配，在邏輯中設(shè)計了純延時模塊，這需要在調(diào)試中根據(jù)實(shí)際對象的特性整定。 對于處于直流狀態(tài)下的超臨界機(jī)組，給水控制和燃燒控制無法分對于處于直流狀態(tài)下的超臨界機(jī)組，給水控制和燃燒控制無法分開，體現(xiàn)在煤水比的控制上。開，體現(xiàn)在煤水比的控制上。 在穩(wěn)定運(yùn)行過程中，煤水比的任何偏差都會引起機(jī)組運(yùn)行在危險的工況下。在圖中的“給水

42、控制”中，主線是保證機(jī)組在穩(wěn)定工況下等于設(shè)計的煤水比，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行工況偏離設(shè)計值時，邏輯設(shè)計了中間點(diǎn)焓值校正和過熱汽溫校正；為了在負(fù)荷變化時加速給水控制，作為機(jī)組負(fù)荷需求的功率指令和主汽壓力設(shè)定值的微分信號作為前饋加到給水控制信號中。3.2.4 3.2.4 超臨界機(jī)組的運(yùn)行特性研究超臨界機(jī)組的運(yùn)行特性研究高蒸汽參數(shù)對鍋爐運(yùn)行特性的影響高蒸汽參數(shù)對鍋爐運(yùn)行特性的影響 一般亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐允許變負(fù)荷速率為06MCRmin; 控制循環(huán)汽包鍋爐變負(fù)荷速率為36MCRmin; 而螺旋管圈式直流鍋爐允許變負(fù)荷速率為5 8 MCRmin。 直流鍋爐由于沒有厚壁部件汽包，具有快速變負(fù)荷的能力。但是，隨著鍋

43、爐參數(shù)的提高，內(nèi)置式啟動分離器的壁厚會增加，因而將限制鍋爐負(fù)荷的變化速率。超超臨界鍋爐由于材料等級的提高，分離器壁厚僅為亞臨界600 MW 鍋爐汽包壁厚的13左右，因此超超臨界鍋爐允許負(fù)荷變化速率還是較大的。 國外超超臨界機(jī)組的變負(fù)荷速率一般為2MCRmin，完全可以滿足機(jī)組的負(fù)荷變化速率的要求。機(jī)組的調(diào)峰速度主要取決于汽輪機(jī)熱應(yīng)力、漲差等因素。 隨著機(jī)組蒸汽參數(shù)的提高，機(jī)組的高溫高壓部件壁厚將增加，有些部件可能采用奧氏體鋼，這樣對機(jī)組運(yùn)行方式可能產(chǎn)生不利影響。 據(jù)有關(guān)資料介紹，機(jī)組參數(shù)為26 MPa540/560 時，允許機(jī)組以任何方式運(yùn)行(包括每日啟停、每周啟停)；參數(shù)為28 MPa560

44、580 ，且當(dāng)過熱器末級受熱面采用膨脹系數(shù)較大的奧氏體鋼時，按每日啟停運(yùn)行，將有高溫腐蝕的危險；參數(shù)達(dá)28 MPa580600時，過熱器末級受熱面高溫腐蝕危險性就更大。2. 2. 超臨界鍋爐的調(diào)峰幅度超臨界鍋爐的調(diào)峰幅度 超臨界機(jī)組調(diào)峰幅度與諸多因素有關(guān)，主要是安全性和經(jīng)濟(jì)性方面的要求。超臨界鍋爐最低負(fù)荷主要取決于水冷壁的安全負(fù)荷。一般超臨界鍋爐的最低負(fù)荷為30 35MCR。鍋爐在此負(fù)荷以上運(yùn)行時，水冷壁是安全的，但需要啟動分離器系統(tǒng)，以增加水冷壁的質(zhì)量流速。 啟動分離器系統(tǒng)的投運(yùn)將造成工質(zhì)熱量的損失，使機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性變差。同時，頻繁的投運(yùn)啟動分離器系統(tǒng)，將使其閥門受到損傷。 因此，超臨界鍋爐最

45、低調(diào)峰幅度不應(yīng)低于水冷壁的安全負(fù)荷。 調(diào)峰幅度還應(yīng)考慮鍋爐最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷。若負(fù)荷較低，鍋爐燃燒不穩(wěn)，需要投油助燃，燃料成本將增大。最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷取決于煤質(zhì)和燃燒器特性，鍋爐一旦建成，可通過試驗(yàn)確定最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷。 因此，超超臨界鍋爐的調(diào)峰幅度應(yīng)以保證水冷壁安全、不投運(yùn)啟動分離器系統(tǒng)和最低不投油穩(wěn)燃為原則，以此原則來確定鍋爐的最低調(diào)峰負(fù)荷。3. 3. 鍋爐滑壓運(yùn)行應(yīng)注意的問題鍋爐滑壓運(yùn)行應(yīng)注意的問題 超超臨界直流鍋爐在滑壓運(yùn)行時，水冷壁內(nèi)的工質(zhì)隨負(fù)荷的變化會經(jīng)歷高壓、超高壓、亞臨界和超臨界壓力區(qū)域，在設(shè)計和運(yùn)行時必須重視可能產(chǎn)生的問題。(1) 鍋爐負(fù)荷降低時，水冷壁中的工質(zhì)質(zhì)量流速也

46、按比例下降。在直流運(yùn)行方式下，工質(zhì)流動的穩(wěn)定性會受到影響。為了防止出現(xiàn)流動的多值性不穩(wěn)定現(xiàn)象，要限制最低直流負(fù)荷時水冷壁人口工質(zhì)欠焓；同時壓力不能降得太低，一般最低壓力在8 MPa左右(即所謂定一滑一定運(yùn)行方式)。(2)低負(fù)荷時，水冷壁的吸熱不均勻?qū)⒓哟?，可能?dǎo)致溫度偏差增大。(3)在臨界壓力以下運(yùn)行時，會產(chǎn)生水冷壁管內(nèi)兩相流的傳熱和流動，要防止膜態(tài)沸騰而導(dǎo)致的水冷壁管超溫。(4)在整個滑壓運(yùn)行過程中，蒸發(fā)點(diǎn)的變化使水冷壁金屬溫度發(fā)生變化，要防止因溫度頻繁變化引起的疲勞破壞。4. 4. 高蒸汽參數(shù)對汽輪機(jī)運(yùn)行特性的影響高蒸汽參數(shù)對汽輪機(jī)運(yùn)行特性的影響 轉(zhuǎn)子、葉片等旋轉(zhuǎn)部件在此高溫下運(yùn)行需持續(xù)承

47、受高的離心力。長期處于高溫下工作的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，由于高溫和啟停中的熱應(yīng)力，會造成持久強(qiáng)度的消耗(低周熱疲勞)和高溫蠕變的累積。 隨著主蒸汽壓力的進(jìn)一步增加，超臨界汽輪機(jī)組存在一些特殊問題：(1) 超臨界機(jī)組壓力、溫度提高后，汽缸、噴嘴室、主汽閥、導(dǎo)汽管等承 壓部件的壁厚增加。壁厚的增加將使非穩(wěn)定熱應(yīng)力增大，對運(yùn)行不利。 從控制機(jī)組啟停熱應(yīng)力的角度考慮，應(yīng)盡量控制壁厚增加，部件形狀應(yīng)盡量簡單，內(nèi)徑要小。即在滿足對超超臨界機(jī)組的運(yùn)行性能的要求下，還要兼顧和解決超超臨界機(jī)組關(guān)鍵零部件的疲勞損耗趨于嚴(yán)重的問題。(2) 若汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料仍用鉻鉬釩鋼時，為適應(yīng)再熱進(jìn)汽溫度，要采用蒸汽冷卻轉(zhuǎn)子的高溫部分，使其

48、工作溫度降至5l0 左右。這也要解決好汽輪機(jī)中壓進(jìn)汽部分的冷卻技術(shù)，包括冷卻方式、冷卻效果及轉(zhuǎn)子溫度場、溫度應(yīng)力及兼顧部件強(qiáng)度、膨脹、蠕變、熱應(yīng)力和低周熱疲勞性能之間的矛盾。(3) 超臨界機(jī)組高壓部分的蒸汽密度極大，級間壓差大，相應(yīng)的蒸汽激振力也大。為此，除要研究和精心設(shè)計軸系及汽封結(jié)構(gòu)外，在運(yùn)行中對軸系穩(wěn)定性問題要格外注意。(4) 超臨界機(jī)組的蒸汽密度大，壓差大，蒸汽攜帶的能量也大。機(jī)組在甩負(fù)荷時，汽缸、管道、加熱器中的蒸汽推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的飛升要比超臨界機(jī)組的大。這會直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行，因而必須解決。(5) 汽輪機(jī)軸系較長，啟動過程中因溫度變化引起的動靜部分的脹差需要進(jìn)行精心組織。據(jù)調(diào)查分

49、析，限制汽輪機(jī)組啟停和變負(fù)荷運(yùn)行的主要因索有： 汽輪機(jī)蒸汽室、閥門和內(nèi)缸熱應(yīng)力； 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低周應(yīng)力疲勞壽命； 汽輪機(jī)在啟動和停機(jī)過程中的振動及脹差。 啟停和變負(fù)荷運(yùn)行能力的關(guān)鍵在于停機(jī)不同時間后，再次啟動所需的時間和運(yùn)行中對負(fù)荷變化的響應(yīng)能力。良好的調(diào)峰特性體現(xiàn)在低負(fù)荷時具有較高的效率、良好的啟動特性(啟動時間短)和良好的負(fù)荷適應(yīng)性。要求超臨界機(jī)組具有良好的運(yùn)行特性，能以最小的壽命損耗進(jìn)行啟停和變負(fù)荷運(yùn)行，則應(yīng)從機(jī)組部件采用的材料、部件設(shè)計、控制系統(tǒng)、運(yùn)行方式等方面考慮。華能沁北電廠華能沁北電廠600MW 600MW 超臨界機(jī)組起動調(diào)試超臨界機(jī)組起動調(diào)試的特點(diǎn)及主要問題的分析處理的特點(diǎn)及主要

50、問題的分析處理1. 1. 機(jī)組類型機(jī)組類型 鍋爐系DG1900254一II。設(shè)計燃用晉南、晉東南地區(qū)貧煤和煙煤的混合煤，用中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，每爐配6臺磨煤機(jī)，其中1臺備用。燃燒器采用前后墻對沖燃燒方式，24只HTNR3燃燒器分3層布置在爐膛前后墻上，上部布置有12只燃盡風(fēng)(OFA)風(fēng)口。鍋爐設(shè)計采用定壓一滑壓一定壓或定壓運(yùn)行方式。 汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、反動凝汽式汽輪機(jī)，型號為CLN600242566566 發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的QFSN一600一ZYHGHG型定子水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子氫冷，采用靜態(tài)可控硅勵磁系統(tǒng)(自并勵)。

51、主變壓器型號為SFP一720000500，額定容量720 MVA，冷卻方式為ODAF。 分散控制系統(tǒng)(DCS)采用ABB貝利公司的Symphony系統(tǒng)，其功能涵蓋了DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH、MEH、BPS、ETS等各項(xiàng)控制功能。在兩臺機(jī)組的DCS環(huán)網(wǎng)之間設(shè)置控制的公用系統(tǒng)公用環(huán)網(wǎng)。2 2 機(jī)組起動調(diào)試的特點(diǎn)機(jī)組起動調(diào)試的特點(diǎn)21 鍋爐傳統(tǒng)汽包爐蒸汽管道吹洗一般采用蓄能降壓法。直流爐在吹管時考慮到汽水分離器的水容積較汽包小得多和水冷壁水動力的安全性，通常采用純直流穩(wěn)壓方式吹洗。這種方式為了穩(wěn)定吹管壓力，臨沖門的開度往往不大，若不能增加蒸汽流量，則較難保證吹管系數(shù)和吹洗的質(zhì)量，因此

52、采用降壓法進(jìn)行吹洗。升壓和吹洗過程中采用合理的控制方式和吹管參數(shù)，保證吹管系數(shù)大于10。2號鍋爐正式吹洗76次，消耗燃油686 t，靶板器質(zhì)量便達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn).(2) 亞臨界機(jī)組一般在空負(fù)荷階段進(jìn)行過熱器安全門的整定，而超臨界鍋爐過熱器安全閥的動作壓力超過300 MPa。鍋爐設(shè)計濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)運(yùn)行的最高壓力為93 MPa，轉(zhuǎn)為干態(tài)運(yùn)行所需的燃料量較大，參數(shù)控制有一定的難度，因此，采用在帶大負(fù)荷工況下整定過熱器安全門。(3)最初整定過熱器安全門時擬通過減小高壓旁路開度的方法來提高主蒸汽壓力，但發(fā)現(xiàn)屏式過熱器及高溫過熱器溫度上升較快，因采取提高一、二級減溫水流量的方式控制溫度效果不明顯，故在給水操作臺前

53、增加一路減溫水。(4)國產(chǎn)超臨界鍋爐只要燃燒調(diào)整得當(dāng)，投入少量燃油便可以達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)蒸汽參數(shù)在臨界點(diǎn)附近工況要注意監(jiān)視水冷壁管壁溫度變化，根據(jù)燃料量及時調(diào)整各部分風(fēng)量，以保持良好的燃燒狀況。(5) 起動過程中為了節(jié)省沖洗用水和燃料，在水沖洗和點(diǎn)火升壓階段可以將給水量控制稍微低一點(diǎn)(約400 th)，并網(wǎng)帶負(fù)荷后再加大到475 th。2 22 2 汽輪機(jī)汽輪機(jī)在升速過程中汽輪機(jī)分為高壓缸、中低壓缸兩個模塊運(yùn)行，實(shí)際上高壓缸排汽大部分未進(jìn)人再熱冷段，須根據(jù)高壓缸排汽溫度、高中壓缸加熱速度的匹配等對通風(fēng)閥開度進(jìn)行調(diào)整。(2)為改善起、停機(jī)過程中軸瓦的潤滑條件，提高了盤車裝置自起、停的轉(zhuǎn)速。(3) 在試運(yùn)

54、過程中兩臺機(jī)組的高、中壓導(dǎo)汽管法蘭多次出現(xiàn)漏汽；1號汽輪機(jī)中壓主汽門門蝶與傳動機(jī)構(gòu)的連接螺栓斷裂；部分調(diào)節(jié)裝置如凝結(jié)水泵最小流量調(diào)節(jié)閥、給水泵再循環(huán)門、除氧器水位調(diào)節(jié)輔助閥等靜態(tài)試驗(yàn)動作靈活，帶負(fù)荷后卻出現(xiàn)卡澀、失靈。2 23 3 熱控?zé)峥爻R界機(jī)組比常規(guī)亞臨界機(jī)組保護(hù)聯(lián)鎖數(shù)量要多，邏輯關(guān)系更加復(fù)雜，從而對保護(hù)邏輯組態(tài)設(shè)計、測量元件選用和調(diào)校、回路安裝調(diào)試等方面提出了更高的要求。(2) 在臨界點(diǎn)汽與水的密度是相等的，當(dāng)汽水參數(shù)向超臨界過渡時，水箱水位開始上升，直到滿水位，而實(shí)際上此時水箱中并沒有水，這樣就帶來了相應(yīng)的控制問題。在亞臨界工況下，361閥主要依據(jù)水箱水位進(jìn)行控制。超臨界工況下水箱水

55、位測量不能反映真實(shí)情況，須在361閥控制邏輯中作相應(yīng)的處理。汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)為高壓和低壓兩級串聯(lián)旁路，設(shè)計容量僅為30% BMCR，主要用于機(jī)組起停，不具備快開功能。在甩大負(fù)荷時鍋爐壓力可能會快速上升，運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視。2 24 4 電廠化學(xué)電廠化學(xué)(1) 化學(xué)清洗范圍擴(kuò)大。 在常規(guī)亞臨界汽包爐堿洗的基礎(chǔ)上，爐前堿洗增加了高、低壓加熱器汽側(cè)、疏水管道、疏水?dāng)U容器、各減溫水管道等設(shè)備系統(tǒng)；增加了爐前(檸檬酸)酸洗，涵蓋了爐前堿洗的大部分設(shè)備范圍。(2) 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)應(yīng)及早投入，對水質(zhì)的改善和節(jié)約除鹽水至關(guān)重要。(3) 必須具備持續(xù)制水的能力，并儲備大量的除鹽水。(4) 對汽水品質(zhì)的要求很高，起

56、動時需進(jìn)行長時間的開式、閉式水沖洗。3. 3. 機(jī)組起動調(diào)試過程中主要問題的分析處理機(jī)組起動調(diào)試過程中主要問題的分析處理(1) 由于在起動過程中汽水分離器大量疏水通過361閥排到凝汽器，導(dǎo)致凝結(jié)水泵內(nèi)汽化，引起凝結(jié)水出口管道劇烈晃動。通過合理控制361閥疏水量，調(diào)整凝汽器真空，適當(dāng)提高凝汽器熱井水位，加大凝汽器補(bǔ)水等途徑，基本消除了凝結(jié)水泵出口管道劇烈晃動的現(xiàn)象。按照制造廠提供的沖轉(zhuǎn)參數(shù)沖轉(zhuǎn)參數(shù)，在冷態(tài)起動中速暖機(jī)3 h后高壓缸調(diào)節(jié)級金 屬溫度仍很低，因此對冷態(tài)起動參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整：主蒸汽參數(shù)由89 MPa、360420調(diào)整為54 MPa、36042O；再熱蒸汽參數(shù)由10 MPa、320 調(diào)整為

57、(0406)MPa、320。 試運(yùn)行結(jié)果表明：該起動參數(shù)在保證鍋爐水動力循環(huán)良好的條件下，增大了汽輪機(jī)進(jìn)汽量，改善了暖機(jī)條件，縮短了暖機(jī)時間，同時有利于鍋爐燃燒調(diào)整與配合。(3) 在帶負(fù)荷試運(yùn)行階段，隨著機(jī)組負(fù)荷的升高，汽動給水泵(汽泵)流量增大，其前置泵水平方向的振動增大，最大超過100 m。前置泵重新找正后，振動仍達(dá)90 m。經(jīng)對2A前置泵解體檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封圈磨損，處理后振動基本正常；2B前置泵經(jīng)多次解體檢修，復(fù)查和調(diào)整各部分尺寸和間隙，更換了軸承，并對與泵殼相連接的管道和附件進(jìn)行緊固。處理后盡管前置泵振動仍然偏大，但是汽泵組可以維持供水，試運(yùn)行后期振動有逐漸減小的趨勢。(4) 1號、

58、2號機(jī)組在首次起動時9號瓦軸振、瓦振均較大，停機(jī)后對2號機(jī)組進(jìn)行了動平衡，振動問題基本解決。(5) 1號、2號機(jī)組中壓主汽門嚴(yán)密性較差。這主要是超臨界汽輪機(jī)中壓主汽門采用了搖板式結(jié)構(gòu)(類似于高排逆止閥)，因而尺寸較大，要保證其嚴(yán)密性，在設(shè)計上需要改進(jìn).試運(yùn)行初期在投運(yùn)制粉系統(tǒng)過程中多次出現(xiàn)磨煤機(jī)振動現(xiàn)象，經(jīng)檢查和分析認(rèn)為主要是磨盤上鋪煤厚度不均勻，3個磨輥工作時受到的反作用力不平衡所致。后來采取暖磨結(jié)束后起動給煤機(jī)，先短時間布煤，然后依據(jù)給煤量用手動加載方式緩慢提高磨煤機(jī)加載力，給煤量達(dá)到一定值時再投入自動加載裝置；停給煤機(jī)時依據(jù)給煤量緩慢減小加載力，磨煤機(jī)振動問題得到解決。磨煤機(jī)入口由于直管段短，冷、熱風(fēng)門垂直連接，在不同工況下氣流分布變化很大。磨煤機(jī)原設(shè)計的一次風(fēng)量測量裝置為插入式多喉徑文丘利測風(fēng)裝置，在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磨煤機(jī)入口冷、熱風(fēng)門打開，熱風(fēng)門開度6O% 以上時，隨著熱風(fēng)擋板開大，該風(fēng)量測量裝置顯示的風(fēng)量反而減小。通過對2號機(jī)組反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，單點(diǎn)測量的風(fēng)量裝置無法反映斷面的風(fēng)速分布。對此，采用均流型測速管后滿足了磨煤機(jī)運(yùn)行的要求。另外，二次風(fēng)測量裝置(同屬單點(diǎn)測量)也無法準(zhǔn)確測量實(shí)際風(fēng)速，應(yīng)改為多點(diǎn)測風(fēng)裝置，這對指導(dǎo)鍋爐燃燒