單元機組給水控制系統(tǒng)設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)摘 要隨著我國電力市場的實際情況和國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，電站項目向著高參數(shù)、大容量的方向發(fā)展已成為大勢所趨，近年來超臨界發(fā)電機組在國內(nèi)得到迅速發(fā)展和應(yīng)用。超臨界鍋爐將是國家未來的發(fā)展方向，給水系統(tǒng)是其中的重要環(huán)節(jié)。超臨界直流爐的給水控制技術(shù)是目前國內(nèi)熱控領(lǐng)域一個重要的研究課題。本論文介紹了超臨界機組的概況，分析了超臨界鍋爐的靜、動態(tài)特性及控制特點與超臨界鍋爐給水系統(tǒng)的工藝過程，比較分析了亞臨界汽包鍋爐與超臨界直流鍋爐給水系統(tǒng)控制的異同，研究了超臨界鍋爐給水控制策略。同時針對目前國內(nèi)普遍使用的600MW超臨界直流鍋爐的給水控制系統(tǒng)，進行了設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容主要

2、包括鍋爐干/濕態(tài)下給水流量控制的切換、PID模塊的手/自動的無擾切換、儲水箱水位控制等部分，并對設(shè)計SAMA圖逐一進行說明。關(guān)鍵詞：超臨界直流爐；給水控制系統(tǒng)；燃水比；中間點溫度；中間點焓精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)THE DESIGNING ON PLANT UNIT FEEDWATER CONTROL SYSTEMAbstractIt becomes a trend that the power station projects go forward to high parameter and large capacity in consideration of chinas

3、 actual situation and the demand of the national economic development. In the past years the super-critical unit were applied and developed quickly.The supercritical boiler will be the future nationai tendency, and the water supply system is an important link. The feedwater control of super critical

4、 once through boiler is an important study subject in thermal field at present. This paper introduces the general situation of supercritical unit, analyses the static or dynamic characteristics and the control feature of the supercritical boiler . The technological process of supercritical boiler fe

5、ed water system is analyzed too, Comparative analysis the similarities and differences between the subcritical and supercritical once-through boiler steam drum boiler feed water system control, studies the strategy of the supercritical boiler feed water control. At the same time, designs the 600MW s

6、upercritical once-through boiler feed water control system in view of the present domestic universal. Design content mainly includes Boiler feed water flow control under the wet/dry state switch, running state of the switch of hand/auto undisturbed switching of PID module, storage tank water level c

7、ontrol, illustrates the design SAMA graph one by one.Key Words：Supercritical once-through boiler; Feedwater control system; Coal to water ratio; Intermediate points enthalpy; Intermediate points temperature精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目 錄摘 要 .IAbstract.II1 緒 論 .11.1 論文研究的背景和意義.11.2 國內(nèi)外研究動態(tài).11.3 論文的主要工作.21.4

8、 本章小結(jié).32 超臨界直流鍋爐概述 .42.1 超臨界機組簡介.42.1.1 超臨界機組定義 .42.1.2 超臨界機組在國外的應(yīng)用 .42.1.3 超臨界機組在我國的應(yīng)用 .52.2 超臨界直流鍋爐.62.2.1 直流爐的工作原理 .62.2.2 超臨界直流爐的靜態(tài)特性 .72.2.3 超臨界直流爐的動態(tài)特性 .82.3 超臨界機組的控制特點.92.3.1 汽包鍋爐的控制特點 .92.3.2 超臨界鍋爐的控制特點 .102.3.3 超臨界直流爐和汽包爐控制系統(tǒng)比較 .112.3.4 超臨界鍋爐的控制任務(wù) .112.4 超臨界鍋爐的給水控制系統(tǒng).122.4.1 鍋爐給水控制系統(tǒng)的主要任務(wù) .

9、122.4.2 鍋爐給水系統(tǒng)的工藝流程 .122.5 幾種常見的超臨界鍋爐給水控制方案簡介.132.5.1 超臨界直流鍋爐燃水比控制 .132.5.2 中間點溫度校正的給水控制系統(tǒng)簡介 .152.5.3 中間點焓值校正的給水控制系統(tǒng) .162.6 本章小結(jié).173 600MW 超臨界機組給水系統(tǒng)控制設(shè)計.183.1 600MW 超臨界機組的給水系統(tǒng)設(shè)計背景 .183.1.1 給水控制系統(tǒng)的指令 .183.1.2 給水系統(tǒng)控制方案 .19精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.2 600MW 超臨界機組的給水系統(tǒng)控制方案 .213.2.1 給水流量定值形成說明 .303.2.2 電泵給水流

10、量調(diào)節(jié)說明 .303.2.3 給水旁路閥水位輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)原理 .303.2.4 汽泵給水流量調(diào)節(jié)說明 .303.3 600MW 超臨界機組的儲水箱水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制方案 .313.3.1 儲水箱水位補償說明 .413.3.2 儲水箱水位控制說明 .413.4 本章小結(jié).41結(jié) 論 .42參考文獻 .43致 謝 .44精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1 緒 論 1.1 論文研究的背景和意義電力工業(yè)在我國國民經(jīng)濟中有著非常重要的作用。我國電力工業(yè)在新的起點上實現(xiàn)了又好又快發(fā)展，發(fā)電量和電網(wǎng)規(guī)模已居世界第一位。轉(zhuǎn)變發(fā)展方式進展明顯，電源結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化，水電裝機2.3億千瓦，年發(fā)電量6900

11、億千瓦時，風(fēng)電并網(wǎng)運行規(guī)模超4500萬千瓦，均居世界第一。技術(shù)裝備水平顯著提高，在大型空冷機組、循環(huán)流化床機組應(yīng)用等方面取得國際領(lǐng)先地位1。超臨界鍋爐具有發(fā)電效率高、負荷適應(yīng)性強等特點，是中國未來大型鍋爐的發(fā)展趨勢，深入研究并掌握其動態(tài)特性是十分重要的。直流鍋爐是指靠給水泵壓力，使給水順序通過省煤器、蒸發(fā)受熱面、過熱器并全部變?yōu)檫^熱蒸氣的鍋爐。由于給水在進入鍋爐后，水的加熱、蒸發(fā)和水蒸氣的過熱，都是在受熱面中連續(xù)進行的，不需要在加熱中途進行汽水分離。因此，它沒有自然循環(huán)鍋爐的汽包。在省煤器受熱面、蒸發(fā)受熱面和過熱器受熱面之間沒有固定的分界點，隨鍋爐負荷變動而變動。直流鍋爐的主要優(yōu)點是它可適用于

12、一切壓力，特別在臨界壓力及以上壓力范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。由于它沒有汽包，因此，加工制造方便，金屬消耗量?。凰浔诓贾帽容^自由，不受水循環(huán)限制；調(diào)節(jié)反應(yīng)快，負荷變化靈活；啟、停迅速；最低負荷通常低于汽包鍋爐3。超臨界直流鍋爐的這些特點，也決定了其運行調(diào)節(jié)特性有別于汽包爐，汽溫調(diào)節(jié)與給水控制的配合更為密切。機組的主要設(shè)備之一是鍋爐，超臨界機組中的鍋爐都是直流爐，與汽包爐相比在控制上有其特殊性。最顯著的區(qū)別是，在直流爐中沒有汽包將給水控制系統(tǒng)與汽溫控制系統(tǒng)和燃燒控制系統(tǒng)隔離開來。給水系統(tǒng)雖然在超臨界機組中只是一個子系統(tǒng)，但其在整個機組中發(fā)揮著舉足輕重的作用。通過使用，調(diào)試引進的國外超臨界機組鍋爐給水控制策

13、略、供水控制系統(tǒng)的工藝流程，及時歸納、研究探討和改進以形成我們自己的技術(shù)，以及對后面超臨界機組仿真系統(tǒng)的開發(fā)和超超臨界機組控制系統(tǒng)的研究有重要意義。本文將對直流爐的給水系統(tǒng)進行設(shè)計。1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)超臨界直流爐的專利方案，是由移居美國的捷克人馬克本生在1919年提出的，1923 年德國西門子公司按他的專利建成了第一臺實驗性超臨界機組。從30年代至60年代，德國、美國、前蘇聯(lián)和日本，先后對超臨界機組實驗臺進行實驗，發(fā)現(xiàn)超臨界機組不僅效率高，而且超臨界蒸汽也有一定的優(yōu)越性。因而，吸引著生產(chǎn)發(fā)展速度快、電力需求急、競爭能力較強的國家如美國、前蘇聯(lián)和日本，大步向前發(fā)展超臨界機組，先后掌握了先進的

14、超臨界技術(shù)，而且技術(shù)比較成熟，自動控制水平比較高5。梁福余，莊建華在文獻9中以國華太倉電廠6O0MW超臨界機組全程給水系統(tǒng)為對象，精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)對給水控制系統(tǒng)進行了詳細分析，提出實現(xiàn)全程給水控制系統(tǒng)的控制策略，在調(diào)試過程中，主要進行了邏輯和參數(shù)的調(diào)整這種控制策略對其他發(fā)電廠同類機組實現(xiàn)全程給水自動調(diào)節(jié)具有一定參考作用，也為完善其他控制系統(tǒng)提供了新的思路。王玉清，董傳敏等在文獻10中針對超臨界直流鍋爐對象特性復(fù)雜、控制回路間相互耦合，導(dǎo)致實現(xiàn)給水全程控制難度較大。把機組整個給水過程分為干態(tài)模式和濕態(tài)模式給水2個階段，分別采用相應(yīng)的控制方案。干態(tài)模式用分離器出口焓值校正

15、給水流量指令；濕態(tài)模式用最小流量來維持給水流量。同時，合理采用了前饋、變參數(shù)、變結(jié)構(gòu)以及解耦等控制技術(shù)，來改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。通過現(xiàn)場調(diào)試和實際運行表明，焓值能很好地反映燃水比的變化，用焓值校正給水流量對維持過熱汽溫非常效果比較好。張秋生，岳建華等在文獻11中根據(jù)超臨界直流爐的控制特點及給水控制，分析了目前國內(nèi)常用的兩種控制結(jié)構(gòu)，比較了基于中間點焓值校正和基于中間點溫度校正的優(yōu)缺點，提出了給水超馳控制策略以克服部分特殊工況下常規(guī)給水控制策略的不足，工程應(yīng)用效果良好。李長青，畢艷洲等在文獻12中針對超臨界機組的控制特點，對淮浙煤電有限公司安徽鳳臺發(fā)電分公司1600MW超臨界直流機組給水控制工作原理及其

16、控制策略進行了介紹?；赟TAR-90仿真平臺，通過仿真試驗，證明了該給水控制策略是合理的，達到了良好的調(diào)節(jié)效果，為今后國內(nèi)超臨界大型機組給水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計提供了借鑒和參考。目前，隨著單元機組容量的增大和參數(shù)的提高，機組在啟停過程中需要監(jiān)視和控制的項目越來越多，因此，為了機組的安全和經(jīng)濟運行，必須實現(xiàn)鍋爐給水從機組的啟動到正常運行，又到停爐冷卻全部過程均能實現(xiàn)自動控制。1.3 論文的主要工作1.3.1 本論文主要包括如下研究內(nèi)容（1）分析與設(shè)計超臨界機組直流爐給水控制系統(tǒng)控制方案。（2）干濕態(tài)轉(zhuǎn)換時應(yīng)注意的問題。（3）鍋爐啟動和正常運行時煤水比如何分配最佳。（4）用 Visio 繪制某電廠

17、給水控制方案的 SAMA 圖。1.3.2 論文的難點首先，本課題的難點是給水控制系統(tǒng)在超臨界直流機組中的應(yīng)用。在汽包爐機組中，給水控制系統(tǒng)成功的案例很多。不過在超臨界機組中，由于超臨界機組的給水量與主汽溫有很強的耦合關(guān)系，所以在考慮給水量的同時也要考慮到主汽溫的變化，因此給水與主汽溫的關(guān)系將是組態(tài)中考慮的難點。其次，直流爐給水系統(tǒng)是一個串級加前饋的控制系統(tǒng)，串級系統(tǒng)中主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器的合理搭配以及前饋參數(shù)的合理調(diào)整也將是組態(tài)及調(diào)試中遇到的問題。最后，如何在給水指令形成回路將給水泵公用指令合理的分配到3臺給水泵也是值得精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)關(guān)注的問題，如果指令分配不好，將會

18、造成給水系統(tǒng)的擾動，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響較大。1.4 本章小結(jié)超臨界機主與相同容量的亞臨界汽包爐相比，反應(yīng)速度更快，更難于控制。 600MW 超臨界直流鍋爐以其啟停速度快、負荷變化快的特點將逐漸成為我國今后發(fā)展的調(diào)峰主力機組，對該機型的運行特性應(yīng)更深入的了解，在實際運行中更為合理和精確的控制機組運行。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2 超臨界直流鍋爐概述2.1 超臨界機組簡介2.1.1 超臨界機組定義超臨界機組是指過熱器出口主蒸汽壓力超過 22.125MPa。目前運行的超臨界機組運行壓力均為 2425MPa。理論上認為，在水的狀態(tài)參數(shù)達到臨界點時(壓力 22.125MPa，溫度 374

19、.15)，水的汽化會在一瞬間完成，即在臨界點時飽和水和飽和蒸汽之間不再有汽水共存的二相區(qū)存在，二者的參數(shù)不再有區(qū)別。由于在臨界參數(shù)下汽水密度相等，因此在超臨界壓力下無法維持自然循環(huán)，即不能再采用汽包鍋爐，直流鍋爐成為唯一型式。超臨界機組具有無可比擬經(jīng)濟性，單臺機組發(fā)電熱效率最高可達 50%，每 kW/h 煤耗最低僅有 255g，較亞臨界壓力機組煤耗低；同時采用低氧化氮技術(shù)，在燃燒過程中減少 65%的氮氧化合物及其它有害物質(zhì)的形成，且脫硫率可超 98%，可實現(xiàn)節(jié)能降耗、環(huán)保的目的。超臨界機組和超超臨界機組不僅提高煤炭利用率，而且是降低環(huán)境污染有效而經(jīng)濟的途徑之一1。2.1.2 超臨界機組在國外的

20、應(yīng)用水的臨界狀態(tài)點壓力和溫度分別為22.125MPa和374.15。通常認為蒸汽參數(shù)超過水的臨界狀態(tài)點壓力和溫度數(shù)值的機組稱為超臨界機組，實際投運的超臨界機組的蒸汽參數(shù)大多在23.5MPa，538以上，一般把參數(shù)超過29MPa，560的機組稱為超超臨界機組或高效超臨界機組。蒸汽機組隨著蒸汽參數(shù)的提高，機組效率不斷上升，表2-1列出了亞臨界機組，超臨界機組和超超界機組的凈效率和供電煤耗。表 2-1 亞臨界、超臨界和超超臨界機組的凈效率和供電煤耗蒸汽參數(shù)蒸汽參數(shù)機組凈效率機組凈效率/%/%供電煤供電煤/g(kwh)/g(kwh)-1-117MPa17MPa，538538 3737383833033

21、0340340 24MPa24MPa，5385384040414131031032032030MPa30MPa，56656644444545290290300300超臨界直流鍋爐的專利方案，是由捷克人馬克本生在1919年提出來的，1923年德國西門子公司按他的專利建成了第一臺試驗性超臨界機組。美國于1957年在Philo電廠投運了蒸汽參數(shù)為31MPa，538功率為125MW的超臨界試驗機組，隨后投產(chǎn)了蒸汽參數(shù)更高的Eddystone電廠，其蒸汽參數(shù)34.4MPa，566功率為325MW超超臨界機組。美國由于初期采用了過高的蒸汽參數(shù)，超出了當時的技術(shù)水平，不可避免地發(fā)生了頻繁的事故，后來制造的超

22、臨界機組蒸汽參數(shù)大多采用24.1MPa，538美國投運的超臨界機組大約170臺，其中燃煤機組占70%以上，并擁有臺世界上單機容量最大的1300MW機組。由于美國電力工精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)業(yè)大力發(fā)展高效的燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)，絕大部分超臨界機組都是在上世紀60和70年代投運的。前蘇聯(lián)從上世紀50年代以來一直積極地發(fā)展超臨界機組，主要立足于國內(nèi)自主開發(fā)。1963年投運了第一臺蒸汽參數(shù)為25MPa，570功率為300MW的超臨界機組，其后所有300MW及以上的機組都采用超臨界技術(shù)。至1985年共有18臺超臨界機組投入運行，總功率達6800萬kW，單機功率最高為1200MW，蒸汽參數(shù)

23、為23.5MPa，540。日本發(fā)展超臨界機組采用引進、仿制、創(chuàng)新的技術(shù)路線。日本第一臺超臨界機組是從美國通用公司引進的600MW樣機，于1967年正式投入運營。隨后，由東芝公司仿制相同樣機于1969年投運，而1971年投運的600MW機組則有效地利用了日本自己的技術(shù)。當日本發(fā)現(xiàn)引進的美國超臨界機組技術(shù)不能在廣泛的范圍內(nèi)滑壓變負荷運行和快速經(jīng)濟地啟停時，便在70年代后期果斷從歐洲引進了水冷壁管螺旋盤繞上升的本生超臨界直流鍋爐技術(shù)。80年代以后，日本能自行開發(fā)能夠帶中間負荷，滑壓運行的超臨界直流鍋爐。日本將450MW以上機組全部采用超臨界參數(shù)，超臨界機組占其火電容量的50%以上，最大單機容量為10

24、00MW，蒸汽參數(shù)一般為24.1MPa，53856614。2.1.3 超臨界機組在我國的應(yīng)用20世紀70年代末，隨著改革開放和經(jīng)濟的快速增長，我國的電力工業(yè)迅猛發(fā)展。20世紀80年代，我國從美國WestingHouse公司和CE公司引進了亞臨界300MW和600MW等級的技術(shù)，并成功地進行了國產(chǎn)化。此后的20年內(nèi)，這兩個等級的機組一直作為中國電力建設(shè)的主力機組，其運行供電煤耗約在320340g/kWh(凈效率為36.1%38.4%，不含脫硫)。我國超臨界機組的發(fā)展起步較晚，但起點較高。大陸的第一個超臨界機組項目是上海石洞口第二發(fā)電廠的2600MW超臨界機組，這是我國電力超臨界技術(shù)發(fā)展的第一個里

25、程碑4。自20世紀90年代后期，大容量先進超超臨界機組在德國及日本等國相繼建成投產(chǎn)，這些機組的運行性能得到了國際業(yè)界的普遍認可。2004年，繼上海外高橋第二發(fā)電廠900MW超臨界機組順利投產(chǎn)后，由我國政府主導(dǎo)，通過引進技術(shù)國產(chǎn)化及國內(nèi)自主研發(fā)，我國的火力發(fā)電建設(shè)的重心開始轉(zhuǎn)向600MW和1000MW等級的引進技術(shù)型國產(chǎn)超臨界和超超臨界機組。基于節(jié)能減排的要求，1000MW等級的機組已成為目前我國新建燃煤機組的主流。2006年11月，我國首臺1000MW超超臨界機組在浙江玉環(huán)電廠建成投產(chǎn)。近年來，我國的電力總裝機容量每年以9.01071.1108kW的規(guī)模高速增長，截至2010 年底，我國已建成

26、投產(chǎn)1000MW超超臨界機組33臺，全國發(fā)電裝機總量已達9.62108 kW，其中73.4%為火電機組1。對已投產(chǎn)的600MW超臨界機組的運行情況進行統(tǒng)計，年平均含脫硫煤耗約為310g/(kWh)(凈效率為39.62%)，而大部分1000MW超超臨界機組的年平均含脫硫煤耗在精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)290300g/(kWh)(凈效率為40.95%42.36%)，這些已投產(chǎn)機組的運行煤耗大大低于我國火電機組的平均煤耗。同時，為加快節(jié)能減排的步伐，我國政府每年關(guān)停大量的中小容量(200MW及以下)高耗能機組，使得全國火電機組的容量和效率結(jié)構(gòu)明顯改善，平均煤耗逐年穩(wěn)步下降。2.2 超

27、臨界直流鍋爐2.2.1 直流爐的工作原理直流鍋爐依靠給水泵的壓頭將鍋爐給水一次通過加熱、蒸發(fā)、過熱各受熱面而變成過熱蒸汽。直流爐的汽水流程如圖2-1所示。在直流鍋爐蒸發(fā)受熱面中，由于工質(zhì)的流動不是依靠汽水密度差來推動，而是通過給水泵壓頭來實現(xiàn)，工質(zhì)一次通過各受熱面，蒸發(fā)量等于給水量，故可認為直流鍋爐的循環(huán)倍率為1。圖2-1 直流爐工作原理圖直流鍋爐沒有汽包，在水的加熱受熱面和蒸發(fā)受熱面間，及蒸發(fā)受熱面和過熱受熱面間無固定的分界點，在工況變化時，各受熱面長度會發(fā)生變化。1. 直流鍋爐的結(jié)構(gòu)特點直流鍋爐無汽包，工質(zhì)一次通過各受熱面，各受熱面之間無固定的界限，隨著鍋爐負荷和工況的變動而變動。直流鍋爐

28、的結(jié)構(gòu)特點主要表現(xiàn)在蒸發(fā)受熱面和汽水系統(tǒng)上。直流鍋爐的省煤器、過熱器、再熱器、空預(yù)器及燃燒器等與自然循環(huán)鍋爐相似。2. 直流鍋爐適用于壓力等級較高的鍋爐根據(jù)直流爐的工作原理，任何壓力的鍋爐理論上都可采用直流鍋爐。但實際上中、低壓鍋爐、高壓鍋爐以及亞臨界鍋爐一般均采用汽包型，而超臨界壓力的鍋爐只能采用直流型。3. 直流鍋爐可采用布置自由的小直徑蒸發(fā)管直流鍋爐采用小直徑蒸發(fā)管會增加水冷壁管的流動阻力，但由于水冷壁管內(nèi)的流動為強制流動，且采用小直徑蒸發(fā)管大大降低了水冷壁管的截面積，提高了管內(nèi)汽水混合物的流速，因此保證了水冷壁的安全。工作壓力相同的條件下，水冷壁管的壁厚與管徑成正比，直流鍋爐采用小管徑

29、水冷壁且不用汽包，可以降低鍋爐的金屬耗量。與自然循環(huán)鍋爐相比，直流鍋爐通?？梢怨?jié)省約20%30%的鋼材。但由于采用小直徑蒸發(fā)管后流動阻力增加，給水泵電耗增加，因此直流鍋爐的廠用電量比自然循環(huán)鍋爐大。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4. 直流鍋爐的給水品質(zhì)要求高直流鍋爐沒有汽包，不能進行鍋內(nèi)水處理，給水帶來的鹽分除一部分被蒸汽帶走外，其余將沉積在受熱面上影響傳熱，且這些鹽分只有停爐清洗才能除去，因此為了確保受熱面的安全，直流鍋爐的給水品質(zhì)要求高。直流爐通常要求凝結(jié)水進行100%的除鹽處理。5. 直流爐的自動控制系統(tǒng)要求高直流爐無汽包且蒸發(fā)受熱面管徑小，金屬耗量小，使得直流鍋爐的蓄熱能力

30、較低。當負荷變化時，依靠自身鍋水和金屬蓄熱或放熱來減緩汽壓波動的能力較低。當負荷發(fā)生變化時，直流爐必須同時調(diào)節(jié)給水量和燃料量，以保證物質(zhì)平衡和能量平衡，才能穩(wěn)定汽壓和汽溫。6. 直流鍋爐的啟停速度和變負荷速度快為了保證受熱面的安全工作，且為了減少啟動過程中的工質(zhì)損失和能量損失，直流鍋爐需設(shè)專門的啟動旁路系統(tǒng)。直流鍋爐由于沒有汽包，在啟停過程及變負荷運行過程中的升、降溫速度可快些，鍋爐啟停時間大大縮短，鍋爐變負荷速度提高。2.2.2 超臨界直流爐的靜態(tài)特性熱力學(xué)理論認為，在22.125MPa、溫度374.15時，水的汽化會在一瞬間完成，即在臨界點時飽和水和飽和蒸汽之間不再有汽、水共存的兩相區(qū)存在

31、，兩者的參數(shù)不再有區(qū)別。由于在臨界參數(shù)下汽水密度相等，因此在臨界壓力下無法維持自然循環(huán)，只有采用直流爐。超臨界直流爐的汽水形程經(jīng)歷了加熱、蒸發(fā)和過熱三個過程，如圖2-2 所示。圖2-2 超臨界直流爐汽水行程示意1. 汽溫靜態(tài)特性由圖2-2可知，超臨界直流爐的各級受熱面串聯(lián)連接，給水的加熱、蒸發(fā)和過熱三個階段的分界點在受熱面中的位置雖工況變化而變化。根據(jù)一次工質(zhì)在穩(wěn)定工況下的熱平衡方程式且假設(shè)二次工質(zhì)吸熱量為0（無再熱器），有： (2-1）.()grgsar netglW hhMQ式中W 給水流量，等于主流量；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)hgr 過熱蒸汽焓； hgs 給水焓；M 燃

32、料量；gl 鍋爐效率；Qar，net 燃料量應(yīng)用基低位發(fā)熱量；經(jīng)整理得： （2-2）,grar netglgsMhQhW對一個新工況，有： （2-3）,grar netglgsMhQhW由式（2-2）和（2-3）可知： 當 即燃水比不變時，過熱蒸汽焓（溫度）保持不變；MMWW 當燃料發(fā)熱量變小時，過熱蒸汽焓（溫度）隨之降低；反之，升高； 當給水焓降低時，過熱蒸汽焓（溫度）隨之降低；反之，升高；2. 汽壓靜態(tài)特性超臨界機組的主汽壓由系統(tǒng)的質(zhì)量平衡、熱量平衡和工質(zhì)流動壓降等決定。 當燃料量M 增加時，若燃水比保持不變，則主汽流量增加從而使汽壓上升；若燃水比增加，則過熱汽溫增加，減溫水流量也需增加，

33、相應(yīng)地增加主汽流量，從而汽壓上升。 當給水流量增加時，若燃水比保持不變，則主汽流量增加從而使汽壓上升；若燃水比減小，從而過熱汽溫降低，減少減溫水流量，汽壓基本不變。2.2.3 超臨界直流爐的動態(tài)特性超臨界直流爐在運行過程中經(jīng)常受到各種擾動，如汽機調(diào)門開度擾動、燃料量擾動等，各種擾動下的動態(tài)特性示意如圖2.3 所示。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖2-3 超臨界機組的動態(tài)特性1. 汽機調(diào)門開度擾動（圖 2-3a）汽機擾動對鍋爐是一種負荷擾動，對超臨界機組的影響具有典型的耦合特性：汽機調(diào)門開度變化不僅影響了鍋爐出口的壓力，還影響了汽水流程的加熱段，導(dǎo)致了溫度的變化。1) 主汽流量迅速增

34、加，隨著主汽壓力的下降而逐漸下降直至等于給水流量。2) 主汽壓力迅速下降，隨著主汽流量和給水流量逐步接近，主汽壓力的下降速度逐漸減直至穩(wěn)定在新的較低壓力。3) 過熱汽溫一開始由于主汽流量的增加而下降，但由于過熱器金屬釋放蓄熱的補償作用，汽溫下降的并不多，最終主汽流量等于給水流量，且燃水比未發(fā)生變化，故過熱汽溫近似不變。4) 由于蒸汽流量急劇增加，功率也顯著上升，這部分多發(fā)功率來自鍋爐的蓄熱，由于燃料量沒有發(fā)生變化，功率有逐漸恢復(fù)到原來的水平。2. 燃料量擾動（圖2-3b）燃料量擾動是指燃料量、送風(fēng)量、引風(fēng)量同時變化的一種擾動。1) 由于給水流量保持不變，因此主汽流量最終仍保持原來的數(shù)值。但由于

35、燃料量的增加而導(dǎo)致加熱段和蒸發(fā)段縮短，鍋爐中貯水量減少，因此主汽流量在燃料量擾動后經(jīng)過一段時間的延遲會有一個上升的過程。2) 主汽壓力在短暫的延遲后逐漸上升，最后穩(wěn)定在較高的水平。最初的上升是由于主汽流量的增大，隨后保持在較高的水平是由于過熱汽溫的升高，蒸汽容積流量增大，而汽機調(diào)速閥開度不變，流動阻力增大所致。3) 過熱汽溫一開始由于主汽流量的增加而略有下降，然后由于燃料量的增加而穩(wěn)定在較高的水平。4) 功率最初的上升是由于主汽流量的增加，隨后的上升是由于過熱汽溫（新汽焓）的增加。3. 給水流量的擾動（圖2-3c）1) 隨著給水流量的增加，主汽流量也會增大。但由于燃料量不變，加熱段和蒸發(fā)段都要

36、延長。在最初階段，主汽流量只是逐步上升，在最終穩(wěn)定狀態(tài)，主汽流量必將等于給水流量，穩(wěn)定在新的平衡點。2) 主汽壓力開始隨著主汽流量的增加而增加，然后由于過熱溫的下降而有所回落。3) 過熱汽溫經(jīng)過一段較長時間的延遲后單調(diào)下降直至穩(wěn)定在較低的數(shù)值。4) 功率最初由于蒸汽流量的增加而增加，隨后則由于氣溫降低而減少。因為燃料量精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)未變，所以最終的功率基本不變，只是由于蒸汽參數(shù)的下降而稍低于原有水平。2.3 超臨界機組的控制特點2.3.1 汽包鍋爐的控制特點汽泡鍋爐的汽水行程中，汽包將鍋爐受熱面分割為加熱，蒸發(fā)和過熱三段。汽包在運行中除作為汽水分離器外，還作為燃水比

37、失調(diào)的反沖器。當燃水比失去平衡關(guān)系時，利用汽包中的存水和空間容積暫時維持鍋爐的工質(zhì)平衡關(guān)系，以保持各段受熱面積不變。因此，當我們用汽包水位H、過熱汽溫T和主汽壓PT來表示汽包鍋爐的運行狀態(tài)時，與3個主要控制量（給水流量W、減溫水流量WJ和燃料量M）之間的關(guān)系如下：可見，上式中的傳遞函數(shù)為上三角陣，由此也說明汽包鍋爐給水、汽溫和汽壓控制可采用單變量系統(tǒng)的分析方法，設(shè)計相應(yīng)的較為獨立的控制系統(tǒng)。2.3.2 超臨界鍋爐的控制特點在直流爐中給水變成過熱蒸汽是一次性完成的，見圖2-2，因此鍋爐的蒸發(fā)量D不僅決定于燃料量M， 同時也決定于給水流量W。因此，超臨界機組的負荷控制是與給水控制和燃料量控制密切相

38、關(guān)而不可分的。當給水量和燃燒率的比例改變時，直流爐的各個受熱面的分界就發(fā)生變化，從而導(dǎo)致過熱汽溫發(fā)生劇烈的變化。根據(jù)上述超臨界機組的靜、動態(tài)特性分析，表征超臨界機組運行狀態(tài)的三個重要參數(shù)（主汽壓力PT、微過熱汽溫Tsl和過熱汽溫T）與三個相應(yīng)的控制量（燃料量M、給水流量W和減溫水流量WJ）之間的矩陣方程可表示如下：由此可見，主汽壓力與微過熱汽溫構(gòu)成多變量相關(guān)被控對象，而減溫水流量對主汽壓力與微過熱汽溫沒有直接的影響，因此在維持燃水比的前提下，減溫水控制可按單回路控制系統(tǒng)設(shè)計。綜上所述，超臨界機組有以下控制特點：1. 超臨界機組是一個多輸入、多輸出的被控對象，輸入量為給水量、燃料量、汽機調(diào)門開度

39、，輸出量為汽溫、汽壓和蒸汽流量；2. 負荷擾動時，主汽壓力反應(yīng)快，可作為被調(diào)量；3. 超臨界機組工作時，其加熱區(qū)、蒸發(fā)區(qū)和過熱區(qū)之間無固定的界限，汽溫、燃燒、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)給水相互關(guān)聯(lián)，尤其是燃水比不相適應(yīng)時，汽溫將會有顯著的變化，為使汽溫變化較小，要保持燃燒和給水量的適當比例；4. 從動態(tài)特性來看，微過熱汽溫能迅速反應(yīng)過熱汽溫的變化，因此可以將該信號來判斷給水和燃燒率是否失調(diào)；5. 超臨界機組的蓄熱系數(shù)小對壓力控制不利，但有利于迅速改變鍋爐負荷，適應(yīng)電網(wǎng)尖峰負荷的能力強。2.3.3 超臨界直流爐和汽包爐控制系統(tǒng)比較超臨界機組與汽包爐機組的控制任務(wù)相同，即在能夠承受

40、的限度內(nèi)，機組的發(fā)電負荷對指令的響應(yīng)速度最快，同時協(xié)調(diào)鍋爐與汽輪發(fā)電機間的運行，使鍋爐的熱量輸入與電能輸出相平衡，保持鍋爐各輸入，如燃料、風(fēng)和水之間的匹配關(guān)系。為完成上述機組控制任務(wù)，機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)做到：最大限度利用蓄能，具有快速響應(yīng)的發(fā)電負荷控制，發(fā)電負荷控制與鍋爐控制解耦，在所有工況下，鍋爐指令都基于汽機的能量需求，保證鍋爐與汽機相協(xié)調(diào)6。直接能量平衡（DEB）控制策略在汽包鍋爐機組應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的性能。實際上，DEB控制策略最初是用于直流爐機組控制的，但直流爐機組DEB控制策略還需就以下問題進一步的研究和完善。1. 熱量度量，基于準確熱量度量的鍋爐輸入熱量和汽機需求信號的直接平衡是

41、DEB良好控制性能的基礎(chǔ)，準確的熱量信號只反映鍋爐的能量輸入、對汽機調(diào)門開度變化是解耦的。而直流爐由于蓄熱呈分布特性、無類似汽包的相對集中蓄熱，簡便的熱量度量難以求取。直流爐這一重要信號缺失給解除機爐間的耦合、協(xié)調(diào)鍋爐與汽機間的控制作用、發(fā)熱量校正和燃水比校正都帶來困難。2. 蓄熱量小，不能滿足應(yīng)快速響應(yīng)的發(fā)電負荷控制的需要?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)最大限度地利用直流爐能快速改變鍋爐蒸汽負荷的能力，以補償相對其相對較低的蓄熱量，這在很大程度上取決于鍋爐前饋信號選擇和形式。另一方面，應(yīng)有完善的實時監(jiān)視鍋爐跟蹤負荷的能力，以鍋爐實際能力為限改變機組負荷。3. 嚴重非線性耦合的解除。應(yīng)在深入分析超臨界機組過程機理

42、的基礎(chǔ)上找出各參量間相互影響關(guān)系，減弱或消除不利的耦合。2.3.4 超臨界鍋爐的控制任務(wù)超臨界直流鍋爐主要輸出量為汽溫、汽壓和蒸汽流量（負荷），主要輸入量是給水量、燃燒率和汽機調(diào)門開度如圖2-4 所示。由于是強制循環(huán)且受熱區(qū)段之間無固定界限，一種輸入量擾動則將對各輸出量產(chǎn)生影響，如單獨改變給水量或燃料量，不僅影響主汽壓與蒸汽流量，過熱器出口汽溫也會產(chǎn)生顯著的變化，所以比值控制（如給水量/蒸汽量、燃料量/給水量及噴水量/給水量等）和變定值、變參數(shù)調(diào)節(jié)是直流鍋爐的控制特點。超臨界機組的控制任務(wù)：1) 快速、準確響應(yīng)負荷并維持主汽壓在一定的范圍內(nèi)，使鍋爐的蒸發(fā)量適應(yīng)負荷的需求；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你

43、奉上專心-專注-專業(yè)2) 維持過熱氣溫和再熱氣溫在一定的范圍內(nèi)；3) 維持燃燒的經(jīng)濟性；4) 維持爐膛負壓；圖 2-4 超臨界機組的輸入輸出2.4 超臨界鍋爐的給水控制系統(tǒng)2.4.1 鍋爐給水控制系統(tǒng)的主要任務(wù)超臨界發(fā)電機組沒有汽包，鍋爐給水控制系統(tǒng)的主要任務(wù)不再是控制汽包水位；而是以汽水分離器出口溫度或焓值作為表征量，保證給水量與燃料量的比例不變，滿足機組不同負荷下給水量的需求。當給水量或燃料量擾動時，汽水行程中各點工質(zhì)焓值的動態(tài)特性相似；在鍋爐的燃水比保持不變時（工況穩(wěn)定），汽水行程中某點工質(zhì)的焓值保持不變，所以采用微過熱蒸汽焓代替該點溫度作為燃水比校正是可行的，其優(yōu)點在于：1) 分離器出

44、口焓（中間點焓）值對燃水比失調(diào)的反應(yīng)快，系統(tǒng)校正迅速。2) 焓值代表了過熱蒸汽的做功能力，隨工況改變焓給定值不但有利于負荷控制，而且也能實現(xiàn)過熱汽溫（粗）調(diào)整。3) 焓值的物理概念明確，用“焓增”來分析各受熱面的吸熱分布更為科學(xué)。它不僅受溫度變化影響，還受壓力變化影響，在低負荷壓力升高時（分離器出口溫度有可能進入飽和區(qū)），焓值的明顯變化有助于判斷，進而能及時采取相應(yīng)措施。因此，靜態(tài)和動態(tài)燃水比值及隨負荷變化的焓值校正是超臨界直流鍋爐給水系統(tǒng)的主要控制特征。2.4.2 鍋爐給水系統(tǒng)的工藝流程在鍋爐啟動和低負荷運行時（35%BMCR），分離器處于濕態(tài)運行，分離器同汽包一樣精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上

45、專心-專注-專業(yè)起著汽水分離的作用，此時適當控制分離器水位，通過循環(huán)回收合格工質(zhì)。當鍋爐進入直流運行階段時，分離器處于干態(tài)運行，成為（過熱）蒸汽通道。一般機組配備有汽動給水泵和電動給水泵。在機組啟動時，電動給水泵以最低轉(zhuǎn)速運行，用其出口管道旁路上的氣動調(diào)節(jié)閥控制給水流量。當機組負荷上升，給水流量加大時，由給水控制系統(tǒng)的信號控制給水泵的轉(zhuǎn)速，以調(diào)節(jié)給水流量，直至汽動給水泵投入，停止電動給水泵運行，使其處于備用狀態(tài)。啟動過程中，蒸汽加熱除氧器給水，主給水泵的出水分別經(jīng)三級高壓加熱器后進入省煤器，考慮到低負荷下直流鍋爐對流速的要求，在啟動和低負荷階段保證最小給水流量。流過水冷壁管的汽水混合物進入分離

46、器，分離器疏水分兩路，一路進入除氧器，進行合格工質(zhì)及熱量的回收；另一路經(jīng)擴容器擴容后進入疏擴箱，由擴疏泵輸送至凝汽器或直接向外排放。隨著循環(huán)加熱的進行，當給水達到一定溫度后，鍋爐允許點火。給水系統(tǒng)按要求的流量、壓力和溫度供給鍋爐給水，以及向有關(guān)設(shè)備供給各種運行工況所需要的減溫水，以保證機組的正常運行。直流鍋爐的汽水系統(tǒng)如圖2-5。圖2-5 直流鍋爐的汽水系統(tǒng)2.5 幾種常見的超臨界鍋爐給水控制方案簡介2.5.1 超臨界直流鍋爐燃水比控制燃水比就是燃料量與給水量的比值。通常，超臨界直流爐的運行可以看作是一個多精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)輸入、多輸出的被控對象，它的主要輸出量為蒸汽的

47、溫度、壓力和流量(負荷)，主要輸入量是給水量、燃燒率和汽機調(diào)門開度。由于超臨界直流鍋爐采用強制循環(huán)而且受熱區(qū)段無固定界限，因此每一種輸入量的擾動都將對各個輸出量產(chǎn)生作用，例如單獨改變給水量或燃料量，不僅影響主汽壓與蒸汽流量，還會導(dǎo)致過熱器出口汽溫發(fā)生顯著變化，所以超臨界直流鍋爐都采用比值控制(如燃料量/給水量、噴水量/給水量、給水量/蒸汽量等)。和亞臨界汽包鍋爐相比，超臨界鍋爐給水控制系統(tǒng)的主要任務(wù)不再是控制汽包的水位，而是保證給水量和燃料量的比例，滿足機組不同負荷下給水量的要求。在鍋爐的運行中燃水比不是恒定不變的，它隨著負荷的變化而改變： stfwnetiiFWQ式中: F燃料量，t/h；W

48、給水量，t/h；ist主蒸汽焓值，J/g；ifw給水焓值，J/g；Qnet燃料低位發(fā)熱量，J/g；鍋爐效率。又由于鍋爐給水溫度是隨負荷的增加而升高的，故 ifw也隨之升高，機組定壓運行時主蒸汽溫度和壓力為定值，即 ist為一定值，Qnet和 可視為常數(shù)，因此燃水比通常隨著負荷的升高而減少。燃水比的調(diào)節(jié)在超臨界機組的給水和過熱汽溫控制中起著重要的作用，但是由于燃水比變化時，過熱汽溫的響應(yīng)延時很長，幾乎不能直接使用過熱汽溫作為燃水比的反饋信號，因此采用什么信號來更為快速和精確地反映燃水比的變化從而提高給水調(diào)節(jié)和汽溫調(diào)節(jié)的性能，一直是直流鍋爐控制中研究的熱點。反映燃水比的信號有加熱段水溫、微過熱汽溫

49、、微過熱蒸汽焓值、最大熱容區(qū)工質(zhì)密度；反映燃料熱量的信號有煙氣溫度、火焰輻射溫度、爐膛內(nèi)蒸發(fā)段管外壁溫度、微過熱區(qū)熱信號和鍋爐出口熱量信號等，據(jù)此組合可以構(gòu)成十余種燃水比控制系統(tǒng)。其中煙氣溫度、火焰輻射溫度和爐膛內(nèi)蒸發(fā)段管外壁溫度對燃料量變化響應(yīng)很快，但很容易受煙氣再循環(huán)量的變化、爐膛受熱面結(jié)焦吹灰、火焰中心上下移動等因素的干擾，準確度較差；加熱段水溫度、微過熱氣溫、微過熱蒸汽焓值對燃料熱量和給水量響應(yīng)較慢，響應(yīng)時間常數(shù)達 2.04.0 min，隨負荷變化時純滯后時間達 0.51.0 min，另外在變壓運行時，由于蒸發(fā)段的位置變化，常使測點位置進入飽和區(qū)而失效(或接近飽和區(qū)精度變差)。而汽水分

50、離器處的微過熱汽溫或微過熱蒸汽焓值對燃水比擾動的響應(yīng)曲線是單調(diào)的，響應(yīng)較快并近似一階慣性環(huán)節(jié)，因此在直流鍋爐控制中得到廣泛的應(yīng)用。作為直流鍋爐給水控制的重要修正信號，通常這一點的溫度也被稱作“中間點溫度” 。當然，在不同的負荷(壓力)下，由于飽和溫度的不同，精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)“中間點溫度”的定值也是隨負荷變化的。中間點溫度和中間點焓值均可作為燃水比的反饋信號，然而當負荷變化時中間點焓值在靈敏度和線性度方面具有明顯的優(yōu)勢。由水和蒸汽的熱力性質(zhì)可知，熱焓-壓力-溫度間存在如圖 2-6 的關(guān)系15；可以看到，蒸汽的過熱度越低熱焓-壓力-溫度間關(guān)系的非線性度越強，特別是亞臨界壓

51、力下飽和區(qū)附近，這種非線性度更強。另外還可以看到，在過熱度低的區(qū)域，當增加或減少同等給水量時，焓值變化的正負向數(shù)值大體相等，但中間點溫度的正負向數(shù)變化量則明顯不等。當中間點溫度低到接近飽和區(qū)，給水量的擾動可引起明顯的焓值變化，但溫度變化卻很小。因此選用中間點焓值，可以保證燃水比的調(diào)節(jié)的精度和性能。圖 2-6工質(zhì)熱焓-壓力-溫度曲線中間點焓值除了對燃水比失調(diào)反映快系統(tǒng)校正迅速以外，焓值還代表了過熱蒸汽的作功能力，因此隨工況改變焓值的給定值不但有利于負荷控制，而且也能實現(xiàn)過熱汽溫粗調(diào)。同時焓值的物理概念明確，用“焓增”來分析各受熱面的吸熱分布更為科學(xué)。它不僅受溫度變化影響，還受壓力變化影響，在低負

52、荷壓力升高時(中間點溫度有可能進入飽和區(qū))，焓值的明顯變化有助于判斷，進而能及時采取相應(yīng)的措施。2.5.2 中間點溫度校正的給水控制系統(tǒng)簡介中間點溫度的反應(yīng)速度盡管不如焓值快，而且在亞臨界壓力下飽和區(qū)附近也不能夠快速反映爐膛內(nèi)熱量的變化，但是由于它的控制結(jié)構(gòu)簡單，組態(tài)容易實現(xiàn)，因此在國內(nèi)的超臨界機組上還是得到普遍的應(yīng)用。其控制系統(tǒng)簡化原理如圖 2-7 所示。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)t1:一級減溫器入口溫度 t2:一級減溫器出口溫度t3:分離器口溫度 A1:鍋爐主控指令F1(x):給水流量目標值 F2(x):分離器出口溫度目標值F3(x):一減目標降溫圖 2-7中間點溫度校正給

53、水控制系統(tǒng)原理圖圖中，鍋爐的主控指令經(jīng)過一階慣性濾波后通過函數(shù) F1(x)轉(zhuǎn)換成給水流量目標值(此數(shù)值代表了燃水比的理論計算值)，經(jīng)過分離器出口溫度(中間點溫度)和一級減溫器出入口溫差調(diào)節(jié)器的修正后，利用最小流量限制器取大后最后生成給水流量指令。分離器出口溫度目標值 F2(x)是鍋爐主控指令的函數(shù)，設(shè)置原則是保證分離器出口溫度有一定的過熱度14。2.5.3 中間點焓值校正的給水控制系統(tǒng)早在模擬量儀表時期就有人嘗試采用中間點焓值校正的直流鍋爐給水控制方式進行嘗試與研究，但是焓值測量比較困難，焓值校正的給水控制系統(tǒng)也因此一直未能得到深精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)入研究與推廣使用。焓值

54、是溫度和壓力的兩維函數(shù)，以前大多數(shù) DCS 都要利用函數(shù)模塊或者差值計算模塊來搭建焓值查詢表，由于蒸汽的過熱度越低，焓值-壓力-溫度間的非線性越強，要能夠查詢到從大約 25%負荷到滿負荷機組所有參數(shù)下的焓值，必需采用大量的模塊才能實現(xiàn)，這樣就需要經(jīng)過很長時間的運算周期才能查到當前的焓值，當負荷快速變化等工況導(dǎo)致溫度或者壓力的變化比較快時，這種查詢滯后的結(jié)果就會抵消焓值反映快的優(yōu)勢，最終導(dǎo)致主汽溫的較大幅度的變化。這也是焓值控制校正缺點之一。不過，目前已經(jīng)研制成功的 DCS 有熱力學(xué)計算的模塊能夠直接根據(jù)輸入計算出焓值，可以克服這個缺點19。2.5.3.1 基本方案圖 2-8 是中間點焓值校正的

55、給水控制系統(tǒng)簡化原理示意。圖中，爐膛吸熱量目標值為給水流量目標值與焓增的乘積；這個目標值經(jīng)過鍋爐金屬儲能的瞬態(tài)修正(鍋爐金屬能是基于爐膛出口飽和溫度的變化率)，再除以來自焓值控制器的爐膛焓增需求值，就得出了實際的爐膛給水流量需求值。圖 2-8中間點焓值校正的給水控制原理圖在運行時，為了保護爐膛水冷壁爐膛，給水流量需求值應(yīng)不低于最小流量值，雖然在冷態(tài)清洗期間，最小流量的限制可以取消，但一旦鍋爐點火條件具備，應(yīng)立即恢復(fù)啟用這個最小流量限制，保證鍋爐點火時爐膛水冷壁管中有足夠的水流量18。2.5.3.2中間點焓值定值的產(chǎn)生中間點焓值定值是實際負荷的函數(shù)。確定負荷-中間點焓值定值函數(shù)，主要考慮不同精選

56、優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)負荷對焓值的要求、中間點溫度允許的變化范圍、負荷變化對中間點壓力的影響，以及不同負荷下減溫水流量的均衡關(guān)系這樣 4 個因素，焓值定值應(yīng)通過試驗綜合確定，運行人員可以在操作員站上，改變焓值定值的偏置。需要指出的是，不同磨煤機組合焓值偏置不同。2.6 本章小結(jié)本章介紹了超臨界機組的概況；分析了超臨界鍋爐的靜、動態(tài)特性及控制特點；分析了超臨界鍋爐給水系統(tǒng)的工藝過程；比較分析了亞臨界汽包鍋爐和超臨界直流鍋爐給水系統(tǒng)控制的異同。介紹了幾種常見的超臨界鍋爐給水方案。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3 600MW 超臨界機組給水系統(tǒng)控制設(shè)計3.1 600MW

57、超臨界機組的給水系統(tǒng)設(shè)計背景本文以雙鴨山發(fā)電有限公司三期 2600MW 機組為例進行給水系統(tǒng)的設(shè)計。本電廠選用哈爾濱鍋爐廠有限責任公司與三井巴布科克（MB）公司合作設(shè)計、制造的超臨界本生（Benson）直流鍋爐，型號：HG-1900/25.4-YM3；機組汽輪機型號：CLN600-24.2/566/566，是哈爾濱汽輪機廠有限責任公司制造，機組采用合作制造方式，與三菱公司一起改進設(shè)計。本機組適用于大型電網(wǎng)中的調(diào)峰負荷及基本負荷；發(fā)電機為三相隱極式同步發(fā)電機，型號為 QFSN-600-2YHG，冷卻方式為水-氫-氫，定子繞組的冷卻水由定冷泵水強制循環(huán)冷卻，并通過定冷水冷卻器進行冷卻。鍋爐給水系統(tǒng)

58、均配置了 1 臺電動給水泵型號為：MDG346，由沈陽水泵股份有限公司 三菱重工業(yè)公司生產(chǎn)。2 臺汽動給水泵型號為：MDG566，由沈陽水泵股份有限公司生產(chǎn)。給水管路上配有一臺 30%容量的給水旁路調(diào)節(jié)閥和一臺 100%容量的電動截止閥。鍋爐啟動系統(tǒng)配有 4 只汽水分離器，1 個儲水箱和鍋爐再循環(huán)泵。給水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要包括：鍋爐主給水流量補償、鍋爐主給水流量設(shè)定值、鍋爐儲水箱水位控制、電泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路、A 和 B 汽泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路、給水旁路閥調(diào)節(jié)回路等。儲水箱水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要包括：儲水箱水位補償、啟動再循環(huán)閥控制、低容量溢流閥控制、高容量溢流閥控制。3.1.1 給水控制系統(tǒng)的指令在機組燃

59、燒率低于 35%BMCR，鍋爐處于非直流運行方式，給水控制保持 35% BMCR 流量指令，通過大小溢流閥及鍋爐再循環(huán)閥控制分離器水位；當鍋爐進入直流運行階段，分離器處于干態(tài)運行，成為(過熱)蒸汽通道，此時給水控制任務(wù)不僅是應(yīng)負荷需求調(diào)整省煤器入口流量，還要調(diào)整微過熱汽溫達到期望的設(shè)定值，實現(xiàn)過熱主汽溫的粗調(diào)。給水流量指令的形成:(1)基本指令:鍋爐的燃燒率指令通過相應(yīng)的函數(shù) F(x)，經(jīng)過三階慣性環(huán)節(jié)計算出理想的主蒸汽流量和減溫噴水流量，兩者相減作為給水流量的基本指令，一方面使燃水比保持一致以保證過熱汽溫基本不變，另一方面是快速響應(yīng)負荷變化。三階慣性環(huán)節(jié)的作用是使快速的給水流量變化與慢速的燃

60、燒過程相適應(yīng)，保證負荷動態(tài)響應(yīng)過程的匹配。(2)分離器中間點溫度修正燃水比:微過熱汽溫能迅速反映燃水比的改變，采用微過熱汽溫調(diào)節(jié)器的指令(輸出限制在 0.81.2 之間)乘以給水流量定值形成最終的給水流量指令，送至 3 臺給水泵流量控制子回路。同樣，微過熱溫度設(shè)定值加以一階慣性環(huán)節(jié)的動態(tài)修正，使其與實際的物理過程相匹配。調(diào)節(jié)器采用變參數(shù)控制，以保證不同負荷工精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)況點的調(diào)節(jié)品質(zhì)。(3)減溫噴水量與給水量的協(xié)調(diào):直流爐在干態(tài)運行時，水汽轉(zhuǎn)換一次完成，穩(wěn)定流動時給水量(包含減溫水流量)等于蒸發(fā)量。通過一減前后溫差(代表減溫噴水量)調(diào)節(jié)器的輸出修正分離器出口溫度的