900MW超临界直流锅炉给水控制系统分析.pdf
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1、上 海 电力 2 0 1 0 年第 2 期 9 0 0 MW 超临界直流锅炉给水控制系统分析 李 慧棣 , 刘 文 ( 1 上海外 高桥第 二发 电有 限责任公 司 , 上海 2 0 0 1 3 7 ; 2 上海外高桥发 电有限责任公司 , 上海 2 0 0 1 3 7 ) 摘要 : 文章 以上海外高桥第二发 电有 限责任公 司的 2台 9 0 0 MW 超临界机组直流 锅炉 的给水 系统为对象 , 从其 动态特性 和热工控制要求出发 , 介绍 了给水 系统 的控制策略 , 尤其 是在不同的运行工况下 , 应注意锅炉启 动阶段、 再循环方式 以及直流运行方式 的控制要求 。经过投产 后的不断
2、改进和修正控制 逻辑 , 使 得给水控 制 系统处于正常运行 , 从而解决 了锅炉多次大量进水 的问题 。 关键 词 : 超临界机组 ; 直 流锅 炉 ; 给水流量控制系统 ; 焓值控制 中 图 分 类 号 : TK2 2 3 5 文 献 标 识 码 : B l 引 言 上 海外 高桥 第 二 发 电有 限责 任 公 司 ( 下 称外 二 厂 ) 二期 2台 9 0 0 MW 超 临界 燃 煤机 组 锅 炉 为 塔 式 、 单炉 膛 、 一 次 再 热 、 平 衡 通 风 、 固态 排渣 、 露 天 布置 的直 流锅 炉 , 其 主蒸 汽压 力为 2 5 7 6 MP a , 主蒸 汽 温度
3、为 5 4 2 , 再 热 汽 温 为 5 6 8 , 给水 温 度 为 2 7 2 。 锅 炉 给水 控制 策 略 由锅 炉 岛总 承包 商 AL S TO M 所 提供 , I &C 岛承包商 日立 ( HI T AC HI ) 根 据 控制 策略 负责 在 D C S中对 给 水 控 制 系 统得 以 实施 。 2 超临界直流锅炉给水 系统 的动态特性 直 流锅炉 与 汽包 炉 相 比 , 其 最 大 的 区别 是 直 流锅 炉没 有汽 包 。为保 证工 质在 水冷壁 中稳 定流 动 , 直流 锅炉 是依 靠 给 水 泵 的压 力 来 推 动 工质 在 水冷 壁 中稳定 流动 。 外二
4、厂 9 0 0 MW 超 临 界 直 流 锅 炉 在 不 同 的 运行 阶段 , 给 水 系 统 的动 态 特 性 差 异很 大 。锅 炉 在冷态启动阶段, 该动态特性类似于汽包锅炉, 给 水流 量 的变化 主 要影 响 的是 汽 水 分 离 器 的水 位 , 存在 着汽 水两 相 区。 随着 锅炉 压力 的升 高 , 达 到 临界压力 时 , 水在 2 2 1 2 MP a压 力 下 加 热 到 3 7 4 1 5 时全 部 汽 化 为蒸 汽 即 为 变 相 点 。当 工 作 压 力 大 于 临 界 压 力 时 , 即在 超 I 临界 压 力 下 , 水 的 汽化 潜 热 变为 零 , 水
5、变成 蒸汽不 再存 在汽 水两 相 区 。 由此 可见 , 超 临 界 直 流 锅 炉 给 水 的加 热 、 蒸 发 、 过 热过 程 , 在省煤 器 、 水 冷壁 、 过 热器 各受 热面 一 1 40一 之 间没有 固定 的 分 界线 , 其 界 线 随 运行 工况 变 化 而变 化 。 3超临界直流锅炉给水 系统的控制要求 直流 锅炉 给水控 制 目的是保 证 炉膛受 热 面能 得到与热负荷相适应 的冷却水量 , 即保持一定燃 水 比 。用保 持燃 水 比的方 法直 接控 制过热 器 出 口 汽温 是直 流锅 炉重要 的控 制任务 。 燃料 量和 给水 量 不 相适 应 时 即燃 水 比
6、失调 , 出 口过热 蒸汽 温度会 产生 显著 的变化 。如 果燃 水 比相 差 1 0 , 则 出 口汽 温 变化 可 达 8 0 左 右 , 这 样将严 重影 响机 组 的 安全 运 行 。燃 水 比不 变 时 , 汽水 行程 中某 一点 工 质 的 焓值 就 维 持 不 变 , 这样 保 持 出 口汽温在 稳定值 。 对于超 临界 直 流锅 炉 , 一般 采 用 汽 水 分 离器 的 出 口作 为 中间点 , 汽水 分 离 器 出 口的焓 值 是分 离器 出 口温 度 和压 力 的 函 数 , 这对 于滑 压 运 行 的 直流 锅炉 而言 , 控 制 焓 值 比控制 温 度 更 合适 。
7、该 点工 质焓在 反 映燃 水 比的 变化 方 面 , 具 有 较 好 的 代 表性 , 对燃 水 比失调 的反 映灵 敏度 高 , 有 利于及 时修 正给水 量 1 。 4 给水 系统控制策略 外 二厂 9 0 0 Mw 直 流锅 炉 给 水 控 制 系统 策 略 , 是 典型 的欧 州 直 流 炉 的 给水 控 制思 想 。给水 控 制 系统 主要 由三部分 组成 。 ( 1 ) 给 水流 量主控 制 回路 该 控制 回路是 给水 控制 系统 的核 心部分 。 ( 2 ) 给 水 再 循 环 控 制 回路 在 锅炉启 动 及部 分 负 荷 运 行 时 , 机组 的给 水 2 0 1 0 年
8、第2 期 上 海 电力 流量维 持 在最小 的蒸 发 器 流 量 , 由 给水 再 循 环 水 位 控制 器控 制再 循 环控制 阀来控 制水 平容 器 的水 位 。焓 值修 正 回路不 起作 用 。锅 炉在 直流 方式 运 行 时 , 给水 再循 环控 制 的水位 控制 器是 关 闭的 。 ( 3 ) 水 位 上 限 控 制 回 路 在 再循 环控 制 方 式 时 , 当直 流 锅 炉 的 水 平 容 器 的水 位超 过上 限 时 , 该 控 制 回路 用 以控 制 疏 水 阀将水 排疏 到扩 容箱 中。 通 过 上 述 3个 控 制 回路 , 用 以满 足 2台 9 0 0 Mw 超 临
9、界 直 流 锅 炉 在 不 同运 行 阶段 给 水 系 统 的动态 特性 的控 制要 求 。 9 0 0 Mw 超临 界直 流炉 给水 控制 系统 的 给水 流量 主控 制 回路 如 图 1 所 示 , 主 要 由给水 流量 设 定值 基本 回路 、 焓 值 控 制 器 回路 及过 热 器 进 口焓 值控 制 回路组 成 。 图 1给 水 啻 ic 量 主控 制 回路 4 1 给 水流 量指 令基 本 回路 ( 1 ) 燃烧率指令通过 函数计算出相应的给水 流量 主要 指令 ( 参 见 图 1右 下 方 给水 流 量指 令 控 制 回路 中的 F( z ) ) , 其 目的就 是 为 了保 持
10、 一 定 的 燃 水 比。 ( 2 ) 蒸发器人 口前馈校正信号焓值( H6 ) 和燃 烧 率 函数输 出相 乘后 就作 为 给水 流量 主控 制器 的 前 馈设 定 值 F 6 , 这 是 为 了保 证 燃 水 比及 中 间点 焓 值 在控 制要 求范 围 内 的一 个 重要 手段 。 ( 3 ) 焓 控 制器 的输 出与 给 水 流 量 指令 前 馈 信 号( F 6 ) 相加作 为给水流量控制指令 的设 定值, 设 定值 与 实 际 给 水 流 量 ( F 6 ) 比较 得 出 给 水 控 制 偏 差指 令 , 从 而控 制 给 水 控 制 系统 的从 属 控 制 系 统 ( 控 制 3
11、台给水泵 的转 速 , 3台给 水 泵 的 流量 分 配 , 在 这里 不进 行讨 论 ) 。 4 2焓值 控 制器 回路 给 水 流量控 制 器 中最主 要 的控制 部分 就是 焓 值 控制 器 。焓值 控 制器 的控 制任 务是 保持 过热 器 的出 口焓 值 在精 确 的范 围 内。 4 2 1焓设 定值 的控 制 回路 ( 1 ) 分 离器 出口焓值是 实 际负荷 的 函数 从 图 1 右 上 方 的 焓设 定 值 控 制 回路 , 由水 平 容器 中 的压 力 P 8经 过 函 数 F( P ) 计 算 得 出所 要 求 的正常 焓值 作为 焓设 定值 的前 馈 信号 与带 有积 分
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