超臨界直流爐汽溫控制策略的研究

1、比熱：比熱容的簡(jiǎn)稱(chēng)。 比熱容：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度降低1或升高1所吸收或放出的熱量，叫做這種物質(zhì)的比熱容。 顯熱：物體在加熱或冷卻過(guò)程中，溫度升高或降低而不改變其原有相態(tài)所需吸收或放出的熱量，稱(chēng)為“顯熱”。如，將水從20的升高到80所吸收到的熱量，就叫顯熱。 潛熱：物質(zhì)發(fā)生相變（物態(tài)變化），在溫度不發(fā)生變化時(shí)吸收或放出的熱量叫作“潛熱”。 超臨界機(jī)組是指過(guò)熱器出口主蒸汽壓力超過(guò)22129Mpa。目前運(yùn)行的超臨界機(jī)組運(yùn)行壓力均為24Mpa25Mpa，理論上認(rèn)為，在水的狀態(tài)參數(shù)達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)(壓力22129、溫度374。C)，水完全汽化會(huì)在一瞬間完成，即在臨界點(diǎn)時(shí)飽和水和飽和蒸汽之間不再有汽、水

2、共存的二相區(qū)存在，二者的參數(shù)不再有區(qū)別。由此可知，超臨界壓力直流鍋爐由水變成過(guò)熱蒸汽經(jīng)歷了兩個(gè)階段即加熱和過(guò)熱，而工質(zhì)狀態(tài)由水逐漸變成過(guò)熟蒸汽。因此超臨界直流鍋爐沒(méi)有汽包，啟停速度快，與一般亞臨界汽包爐相比，超臨界直流鍋爐啟動(dòng)到滿負(fù)荷運(yùn)行，變負(fù)荷速度可提高1倍左右。由于超臨界機(jī)組的直流運(yùn)行特性、變參數(shù)的運(yùn)行方式、多變量的控制特點(diǎn)，與亞臨界汽包爐比較在控制上具有很大的特殊性，因此對(duì)超臨界機(jī)組的運(yùn)行方式和控制策略應(yīng)進(jìn)行必要的討論。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(wú)法維持自然循環(huán)即不能采用汽包鍋爐，直流鍋爐成為唯一型式。直流爐由于沒(méi)有汽包，又不用或少用下降管，因而可節(jié)省鋼材2030(

3、與汽包鍋爐相比)。同時(shí)，直流鍋爐的制造工藝比較簡(jiǎn)單，運(yùn)輸安裝也比較方便，受熱面可自由布置，直流爐可快速啟停。在直流鍋爐中，由于蒸發(fā)受熱面不構(gòu)成循環(huán)，無(wú)汽水分離問(wèn)題，因此，當(dāng)工作壓力增高，汽水密度減少時(shí)，對(duì)蒸發(fā)系統(tǒng)工質(zhì)的流動(dòng)并無(wú)影響，所以在超臨界壓力以上時(shí)，直流鍋爐仍能可靠地工作，直流爐更適合用于超高壓以上的發(fā)電機(jī)組。在穩(wěn)定工況下，主蒸汽的熱焓可用下式表示： 當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，直流爐必須同時(shí)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。密切監(jiān)視螺旋水冷壁出口、垂直水冷壁出口金屬壁溫和啟動(dòng)分離器進(jìn)口溫度變化。312燃水比控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析鍋爐的啟動(dòng)系統(tǒng)為帶再循環(huán)泵式啟動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)

4、置式啟動(dòng)分離器布置在鍋爐的前部上方，其進(jìn)口為水平煙道側(cè)墻出口和水平煙道對(duì)流管束出口連接管，下部與貯水箱相連。在直流負(fù)荷(30BMCR)以下，汽水混合物在啟動(dòng)分離器中分離，蒸汽從分離器頂部引出到頂棚包墻和過(guò)熱器中，分離下來(lái)的水經(jīng)分離器進(jìn)入貯水箱中。當(dāng)貯水箱中的水位在正常范圍內(nèi)，水經(jīng)再循環(huán)泵排入到省煤器入口的主給水管道中，進(jìn)行再循環(huán)；當(dāng)水位高于正常水位時(shí)，通過(guò)打開(kāi)溢流管的溢流調(diào)節(jié)閥將水排至疏水?dāng)U容器中。針對(duì)本鍋爐來(lái)說(shuō)，過(guò)熱蒸汽溫度是由煤水比和兩級(jí)噴水減溫來(lái)控制。煤水比的控制點(diǎn)選在汽水分離器出口，如圖31所示，原因是：(a)能快速反應(yīng)燃料量的變化。當(dāng)燃料量增加時(shí)，水冷壁最先吸收燃燒時(shí)放出的輻射熱量，

5、分離器出口溫度的變化比依靠對(duì)流熱量的過(guò)熱器快得多。(b)選在兩級(jí)減溫器之前，基本不受減溫水流量變化的影響，即使減溫水量大幅度變化，按鍋爐給水量=給水泵入口流量一減溫水量，中間點(diǎn)溫度送出的調(diào)節(jié)信號(hào)仍保證正確的調(diào)節(jié)方向。(c)在鍋爐負(fù)荷在30100MCR范圍內(nèi)，汽水分離器出口始終處于過(guò)熱狀1R華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文態(tài)，溫度測(cè)量準(zhǔn)確、靈敏?？傊?，汽水分離器出口溫度能更早、更迅速、不受其它因素影響而反映出主蒸汽溫度變化趨勢(shì)【81。當(dāng)汽水分離器濕態(tài)運(yùn)行，鍋爐的控制方式為汽水分離器液位及最小流量控制。當(dāng)汽水分離器干態(tài)運(yùn)行，鍋爐的控制方式轉(zhuǎn)為主蒸汽溫度控制及給水流量控制。在給水控制系統(tǒng)中一般采用串級(jí)控制，

6、以汽水分離器出El作為中間點(diǎn)，其控制系統(tǒng)如圖32總?cè)剂狭糠蛛x器出口溫度分離器壓力鍋爐負(fù)荷擋扳開(kāi)度紿水流量需求圖32燃水比控制策略簡(jiǎn)圖所示?？刂撇呗缘奶攸c(diǎn)如下(1)超臨界壓力鍋爐的中間點(diǎn)選在汽水分離器出口，原因如上所述。(2)正常的汽水分離器出口溫度是汽水分離器壓力的函數(shù)，作為第一修正信號(hào)。(3)以過(guò)熱器的總噴水流量與給水流量的比值作為給水控制系統(tǒng)的第二修正信號(hào)。因?yàn)椋吮戎狄查g接反映了燃水比的變化，比值偏高，說(shuō)明中間點(diǎn)的焓值偏高，引入此信號(hào)的目的是：(a)將過(guò)熱器的噴水流量控制在規(guī)定范圍內(nèi)，使噴水減溫在任何工況下均保持有可調(diào)節(jié)余地；(b)fi機(jī)組過(guò)臨界壓力時(shí)，汽水分離器出口附近工質(zhì)均會(huì)經(jīng)歷最大

7、比熱區(qū)，分離器出口溫度隨焓值變化很不敏感，不能準(zhǔn)確反映燃水比的變化，而此時(shí)過(guò)熱器的總19噴水流量與給水流量的比值仍能較好地反映燃水比的變化。(4)用給水流量控制中間點(diǎn)溫度的原因：中間點(diǎn)溫度或焓值可用燃料量控制也可用給水流量控制，一般在亞臨界直流鍋爐，采用中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，用燃料量控制中間點(diǎn)溫度或焓值為主要手段；而超臨界鍋爐，采用直吹式制粉系統(tǒng)，慣性較大，用燃料量控制中間點(diǎn)溫度或焓值比用給水流量控制遲延大。而從減少鍋爐熱應(yīng)力及鍋爐壽命考慮，動(dòng)態(tài)溫度控制應(yīng)優(yōu)先于壓力控制，因此超臨界機(jī)組以給水流量控制中間點(diǎn)溫度或焓值為主要方案。(5)擋板開(kāi)度修正。由于再熱汽溫主要是采用擋板開(kāi)度控制。當(dāng)擋板開(kāi)度發(fā)生變化時(shí)，將破壞過(guò)熱汽溫調(diào)節(jié)的平衡，因此在給水控制和減溫