浅谈600MW机组W火焰锅炉给水控制的优点.DOCVIP

浅谈600MW机组W火焰锅炉给水控制的优点 电力二次技术部 舒艳杰 摘要：针对国内采用W火焰燃烧方式与低质量流速垂直管圈技术相结合的技术，阐述串级回路控制在600MW等级超临界锅炉给水控制中的应用。 关键词：超临界机组，W型火焰，给水控制，串级回路 Ⅰ 前言 随着火电厂的装机容量不断扩大，机组的各种问题也越来越引起更多的关注。W型火焰锅炉的结构不同于常规燃煤锅炉，其燃烧室由上、下两部分组成，燃烧室的深度比燃尽室要大80%~120%，锅炉前后墙突出部分的顶部构成拱体，煤粉气流和二次风喷嘴装设在拱体上（有的W型火焰锅炉只有煤粉气流和乏气喷嘴），下喷的煤粉气流在着火后向下延伸，在燃烧室下部与三次风相遇后折转向上，形成W” 火焰，燃烧产物气流上升进入燃尽室。如图1所示。 图1 W火焰炉结构图 以下结合超临界直流锅炉几方面的特性，浅析了串级回路在给水控制中的应用，从而有效解决了水动力稳定性差、以及水冷壁受热不均匀的缺点，并保证了机组给水控制适应各种负荷的变化。 2 超临界直流炉特性 直流锅炉中没有储能作用的汽包环节，锅炉给水依靠给水泵，一次性流过加热段、蒸发段和过热段。各个受热段没有固定的分界线，随着工况的变化，三个受热段的长度也会发生相应的变化。使得工质的循环速度加快，同时汽水的工艺特性变化速度也加快，这就需要控制系统能够达到在很短的控制周期内，更快速、更及时的达到稳定的要求。具体的流程如下图2所示。 图2 直流锅炉汽水流程 3 直流锅炉的运行特点 直流锅炉运行方式不同于汽包锅炉，煤量与给水流量偏差会直接影响主汽温度的变化，仅靠减温水来调整是远远不够的。在锅炉干态运行的条件下，给水控制的任务就是要保持进入分离器的蒸汽具有合适的过热度。一方面要维持分离器的干态运行，防止其返回湿态；另一方面又要控制好分离器出口蒸汽的过热度，以防止过热器超温。当机组工况发生变化，尤其是给水流量或燃烧率等扰动时，锅炉的蒸发段和过热段受热面将随之发生变化，可能引起蒸汽温度剧烈变化，危及机组安全运行。对于超临界W型火焰型直流锅炉来说，其水动力特性比传统直流炉稳定性差，而其垂直管圈形式的水冷壁也存在受热不均匀的情况。 4 锅炉给水控制系统的设计 4.1 给水控制系统的特点 当给水流量及燃烧率发生变化时，三段受热面的吸热比率将发生变化，锅炉出口温度以及蒸汽流量和压力都将发生变化，因此给水、汽温、燃烧系统是密切相关的，不能独立控制。保证合适的给水和燃烧率的比例（煤水比）对超临界直流炉是至关重要的，煤水比是否合适，直接反应在过热汽温上，因此常用过热蒸汽汽温的偏差来校正给水流量和燃烧率的比例，一般采用能较快反映燃水比的汽水过渡器（分离器）出口处的温度（中间点温度，也叫微过热温度）作为煤水比的修正信号。如图3所示。 图3：超临界直流炉汽水流程示意图 4.2 给水控制的逻辑设计原理 直流锅炉给水控制的总体思路是以煤水比为基础，采用水跟煤的控制方式。当锅炉燃料量指令改变时，根据一个函数发生器改变给水流量设定值，以粗调水煤比，通过调整中间点温度（锅炉分离器出口蒸汽温度）来校正给水流量，用分离器出口压力经函数发生器转换得到分离器出口温度设定值，并在必要时由运行人员手动设定偏置。另外为了避免水冷壁受热不均匀，考虑到实际运行的需要及稳定性，600MW超临界直流锅炉的给水控制采用串级控制回路，如图4给水控制逻辑示意图。 滤波 饱和蒸汽温度 滤波 sp pv 给水校正 sp pv 图4 给水控制逻辑示意图 4.3 给水流量指令逻辑组态设计 超临界W火焰直流炉给水串级控制回路主调节器采用比例、积分、微分分离方式，比例增益、微分时间、积分速度根据机组负荷自动改变，主调节器的输出为锅炉主控指令经函数转换为给水流量，给水流量设定根据设计煤种的发热量自动改变，但考虑煤种发热量变化或其他因素的影响，会导致水煤比偏离设计值，此时通过中间点温度（锅炉汽水分离器出口蒸汽温度）进行校正。中间点温度设定值由发电机有功功率生成蒸汽的过热度与汽水分离器出口压力经函数转换生成的饱和蒸汽温度构成。给水串级控制回路副调节器以锅炉给水流量为设定值与锅炉省煤器入口流量的偏差调节输出为给水泵公共指令，保证了两台给水泵之间的平衡调节，从而实现给水控制系统的稳定调节。 5 应用效果