2215600mw超臨界機組熱工控制系統(tǒng)的研究-預覽頁
【正文】 在正常運行時分離器不切除而成為通道，該系統(tǒng)閥門少，啟動操作簡單，并容易實現(xiàn)自動化。 如上所述，超臨界鍋爐與亞臨界自然循環(huán)鍋爐的結構和工作原理不同，因此，啟動方法也有較大的差異。 直流鍋爐在啟動、停爐或事故情況下，都必須使用啟動旁路系統(tǒng)。在冷態(tài)啟動時，汽包鍋爐的工質開始是沒有壓力的，隨點火后燃料量的增多，給水開始蒸發(fā)，壓力逐漸升高，所以汽包鍋爐的啟動與升溫升壓同時進行的，是一個升溫升壓的過程 。 直流鍋爐的啟動特點則是在鍋爐點火前就必須不間斷地向鍋爐進水，建立起足夠的啟動流量，以保證給水連續(xù)不斷地強制流經(jīng)有關受熱面，使其得到冷卻。啟動過程中，送出的工質狀態(tài)不斷發(fā)生變化，與之相對應的鍋爐受熱面由開始時全部作為加熱段，當產(chǎn)生蒸汽后，全部受熱面即分成加熱和蒸發(fā)兩區(qū)段，最后當鍋爐出口的蒸汽過熱后，全部受熱面才分成加熱、蒸發(fā)、過熱三區(qū)段。 一般高參數(shù)大容量的直流鍋爐都采用單元制系統(tǒng) 。直流運行狀態(tài)的負荷從鍋爐滿負荷到直流最小負荷，直流最小負荷一般為25～45％。 低于該直流最小負荷，給水流量要保持恒定。 因此，在鍋爐點 火前和啟動過程中，直流鍋爐的汽水受熱面都必須在一定流量下進行清洗，以保證合格的汽 水品質。 啟動壓力是指直流鍋爐在啟動過程中水冷壁中工質具有的壓力。 ● 水冷壁管屏中工質流動的穩(wěn)定性：啟動流量大，工質的質量流速也大，這對防止水動力特性不穩(wěn)定、停滯、倒流，膜態(tài)沸騰等不安全因素是有利的。 ● 受熱面的冷卻能力：啟動流量大，對受熱面的冷卻效果好，能夠保證在高熱負荷區(qū)的受熱面管子不致超溫損壞。 ● 前屏過熱器的壁溫及主蒸汽溫度的控制：啟動流量大要求燃料量也相應增加，但過熱器的通流量是受到汽輪機的進汽量和大旁路通流量限制的。 直流鍋爐受熱面的加熱、蒸發(fā)、過熱三區(qū)段沒有固定明確的分界點，各段受熱面是在啟動過程中逐漸形成的，整個過程有三個階段。 第一階段，工質加熱階段。隨著爐膛熱負荷的增大，當水冷壁內工質的溫度達到飽和溫度時就開始汽化，產(chǎn)生蒸汽，工質比容增大很多倍，例如，壓力在6MPa時，蒸汽的比容是水比容的25倍；8MPa時。當鍋爐出口工質變成過熱蒸汽時，鍋爐受熱面就開始形成水的加熱、蒸發(fā)和過熱三個區(qū)段。 但是，兩種啟動系統(tǒng)的控制卻是有所不同。 啟動控制系統(tǒng)包括一大批用來操作這些閥門系統(tǒng)的數(shù)字和調整控制邏輯。 1．冷清洗一這時候鍋爐不點火。在這種狀況下，按照鍋爐給水泵對給水所施加的功，給水將加熱一段時間，這個操作會使擴容器溢流，為了防止這些水進入蒸汽系統(tǒng)，聯(lián)鎖保持閥門202240和242關閉。全部的凝結水流量都經(jīng)過化學除鹽裝置處理。點火后擴容器中壓力上升，這樣可在不產(chǎn)生擴容器溢流的情況下維持流量。這時候工質在阻尼管道、一級過熱器和207閥門范圍內流動。同時，蒸汽路線經(jīng)過210 閥門。汽輪機節(jié)流閥開到足以使汽輪機得到加熱并沖轉升速的開度。必須注意匹配分別來自205閥門和201閥門蒸汽的焓，以便在升負荷時獲得平滑的焓升。 由于207閥門關閉，所以201閥門需打開以維持所要求的蒸汽流量。通過使用240閥門，擴容器壓力可升高到大約6．895MP a的設定點。高于擴容 器壓力時，205閥門聯(lián)鎖關閉。 201閥門繼續(xù)增加進入汽輪機的流量直至全開。通過切換閥門組合和控制閥門位置，整個起動過程的幾個階段的操作就自動地完成了。 一般的控制回路包含如下的功能： ABBCE超臨界機組一般設計為滑壓運行方式。 汽水分離器出口或第一級過熱器出口蒸汽溫度，由給水流量/蒸汽溫度控制器以及鍋爐負荷指令的前饋信號控制，即由汽水分離器濕態(tài)時的液位控制轉為蒸汽溫度控制。 如前所述，在濕態(tài)運行過程中鍋爐的控制方式為分離器水位及維持啟動給水流量；在干態(tài)運行過程中鍋爐控制方式為溫度控制和給水流量控制，在兩態(tài)轉換過程中可能會發(fā)生蒸汽溫度變化。當汽水分離器入口濕蒸汽的焓值達到干飽和蒸汽焓值時，流進汽水分離器得為干飽和蒸汽，汽水分離器液位控制閥因沒有飽和水而關閉。 隨著燃燒率的進一步增加，使流經(jīng)汽水分離器的蒸汽逐步成為過熱蒸汽，圖11中的溫度控制器因蒸汽溫度未達到設定點而不起作用。 主要表現(xiàn)在超臨界鍋爐的給水控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)，以及超臨界機組的機爐協(xié)調控制系統(tǒng) 。 從控制的角度來看，超臨界鍋爐和亞臨界直流鍋爐沒有多大差別，因為它們的汽水流程基本相同，其區(qū)別主要在于蒸汽壓力提高。 汽包鍋爐中，汽包把汽水流程分隔為三部分，加熱段，蒸發(fā)段和過熱段，三段受熱面的位置和面積是固定不變的。給水是一次性流過加熱段、蒸發(fā)段和過熱段，三段受熱面沒有固定分界線，當給水流量或燃料量發(fā)生變化時，三段受熱面的吸熱比例將發(fā)生變化，鍋爐出口汽溫，以及蒸汽流量和壓力都將發(fā)生變化。 這些比率是：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，把鍋爐熱負荷調到與新的機組負荷相適應的水平。 ● 噴水流量／給水流量，超臨界鍋爐僅能夠瞬時快速改變汽溫，但不能始終起到維持汽溫的作用，因為過熱受熱面的長度和熱焓都是不固定的。為了在機組負荷變化時機爐同時響應，機組負荷指令要作為前饋信號分別送到鍋爐和汽機的主控系統(tǒng)，以便將過程控制變量(機組發(fā)電量、蒸汽壓力、煙氣含氧量、爐膛風量和蒸汽溫度)維持在一個可接受的限度內。 圖13所示為一個超臨界機組的協(xié)調控制系統(tǒng)框圖。 如果在所要求的輸出和實際的發(fā)電量之間存在偏差，則將偏置鍋爐和汽輪機命令，重新校正由于循環(huán)系統(tǒng)變化后的系統(tǒng)。汽輪機閥門控制的唯一變量就是節(jié)流壓力。在負荷產(chǎn)生瞬時波動時，定壓運行方式使鍋爐有能力在不對過多的過程變量進行調整的情況下更有效地做出反應。 在滑壓運行方式下，節(jié)流壓力按負荷成直線斜率變化，汽輪機調速器在整個直線斜率調節(jié)范圍內固定在一個精細調整的開度位置(正常時為90％開)。在鍋爐基本方式下，鍋爐負荷要求由運行人員手動預置，并且鍋爐基本跟蹤算法為UMS提供變化率和限制功能。這些輔機包括送風機、鍋爐給水泵、鍋爐給水前置泵和凝結水泵。汽輪機第一級壓力前饋具有斜線調整功能并用在PID運算的外環(huán)。通過調整風量和燃料量的比例控制鍋爐燃燒。為在工況瞬變時獲得對蒸汽溫度控制的快速響應，采用了常規(guī)的在過熱器各級之間使用噴水減溫的并行控制。我們應該以積極的態(tài)度去探索和研究超臨界機組的特性和控制技術，為我國在不久的將來能設計、制造、安裝和運行自己的超臨界機組，打下良好的
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