【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 生移動(dòng)。 超臨界機(jī)組中的給水流量控制回路是控制鍋爐出口主蒸汽溫度的一個(gè)最基本的手段。由于超臨界機(jī)組采用直流鍋爐，而在直流鍋爐中，給水流量的波動(dòng)將對(duì)機(jī)組負(fù)荷、主蒸汽壓力和主蒸汽溫度等機(jī)組運(yùn)行重要過(guò)程參數(shù)均產(chǎn)生較大影響。由于機(jī)組負(fù)荷和主蒸汽壓力已設(shè)計(jì)有其它控制手段，而一旦給水控制回路如果工作欠佳的話，將導(dǎo)致煤水比動(dòng)態(tài)失調(diào)。而這時(shí)鍋爐出口主蒸汽溫度僅靠噴水減溫控制是無(wú)法滿足機(jī)組運(yùn)行對(duì)主蒸汽溫度的要求。因此，給水流量調(diào)節(jié)回路起到了控制鍋爐總能力平衡（保持適當(dāng)?shù)拿核龋┎⒕S持汽水分離器出口蒸汽溫度在 一定范圍內(nèi)變化的作用。 實(shí)際上，給水流量控制回路僅當(dāng)鍋爐運(yùn)行在純直流（干態(tài)分離器）工況下才能對(duì)鍋爐出口的主蒸汽溫度起到粗調(diào)的作用。為了保證鍋爐本身的安全運(yùn)行，要求在任何工況下省煤器入口給水流量不低于 35%MCR 的值。當(dāng)鍋爐在低負(fù)荷下運(yùn)行（濕式分離器）時(shí)，多余的給水流量經(jīng)分離器疏水閥進(jìn)行再循環(huán)控制。 給水流量串級(jí)控制的主調(diào)節(jié)器控制水冷壁出口聯(lián)箱給水溫度在其設(shè)定值上，副調(diào)節(jié)器則根據(jù)鍋爐總給水量的測(cè)量值和測(cè)量設(shè)定值的偏差輸出給水泵控制指令，分別調(diào)節(jié)三臺(tái)給水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)滿足機(jī)組負(fù)荷變化的需求。 汽包鍋爐給水自動(dòng)控制的 任務(wù)是使鍋爐的給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。汽包水位是鍋爐運(yùn)行中 19 一個(gè)重要的監(jiān)控參數(shù)，它反映了鍋爐蒸汽負(fù)荷與給水量之間的平衡關(guān)系，維持汽包水位正常是保證鍋爐和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件。 汽包鍋爐給水自動(dòng)控制的另一任務(wù)是要維持給水流量不要過(guò)大的頻繁的波動(dòng)，以保證省煤器、給水管路的安全。一般應(yīng)限制給水流量波動(dòng)范圍在額定給水流量的 5％ 10％以?xún)?nèi)。 第二節(jié) 汽溫控制系統(tǒng) 鍋爐氣溫控制系統(tǒng)包括過(guò)熱蒸汽氣溫控制系統(tǒng)和再熱蒸汽氣溫控制系統(tǒng)。 一、過(guò)熱汽溫度控制系統(tǒng) 鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度是影響機(jī)組生產(chǎn)過(guò)程 安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù)?，F(xiàn)代鍋爐的過(guò)熱器是在高溫高壓的條件下工作的，過(guò)熱器出口的過(guò)熱蒸汽溫度是機(jī)組整個(gè)汽水行程中工質(zhì)溫度的最高點(diǎn)，也是金屬的最高點(diǎn)。過(guò)熱器采用的是耐高壓的合金鋼材料，過(guò)熱器正常運(yùn)行時(shí)的溫度已接近材料所允許的最高溫度。 過(guò)熱汽溫控制的任務(wù)是維持過(guò)熱器出口主蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)，并對(duì)過(guò)熱器進(jìn)行保護(hù)，使管壁金屬溫度不超過(guò)允許的工作范圍。正常運(yùn)行時(shí)，一般要求過(guò)熱器出口蒸汽溫度與額定值偏差不超過(guò)177。 5℃。 正常情況下，給水溫度一般不會(huì)有大的變動(dòng)；但當(dāng)高壓加熱器因故障退出運(yùn)行時(shí)，給水溫度就會(huì)降低。對(duì)于直 流鍋爐，若燃料量不變，由于給水溫度降低，加熱段加長(zhǎng)且過(guò)熱段縮短，主汽溫會(huì)隨之降低，負(fù)荷也會(huì)降低。因此，當(dāng)給水溫度降低時(shí)，必須改變?cè)瓉?lái)設(shè)定的燃水比，即適當(dāng)提高煤水比，以使過(guò)熱汽溫維持在額定值。 燃水比不變的調(diào)節(jié)下，爐膛水冷壁結(jié)渣時(shí)，主汽溫有所降低；過(guò)熱器結(jié)渣或積灰時(shí)，主汽溫下降明顯。前者發(fā)生時(shí)，調(diào)整燃水比就可；后者發(fā)生時(shí)，不可隨便調(diào)整燃水比，必須在保證水冷壁溫度不超限的前提下調(diào)整燃水比。 20 過(guò)量空氣系數(shù)的變化直接影響鍋爐的排煙損失，同時(shí)影響到對(duì)流受熱面與輻射受熱面的吸熱比例。當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)增大時(shí)，除排煙損失增加 、鍋爐效率降低外，爐膛水冷壁吸熱減少，造成過(guò)熱器進(jìn)口溫度降低、屏式過(guò)熱器出口溫度降低；雖然對(duì)流過(guò)熱器吸熱量有所增加，但在燃水比不變的情況下，末級(jí)過(guò)熱器出口汽溫有所下降。過(guò)量空氣系數(shù)減少時(shí)，結(jié)果與增加時(shí)相反。若要保持主汽溫不變，則需要重新調(diào)整燃水比。 當(dāng)機(jī)組負(fù)荷或者運(yùn)行工況變化時(shí)，通過(guò)調(diào)整燃水比保持中間點(diǎn)溫度的穩(wěn)定，而且保持適當(dāng)?shù)倪^(guò)熱度，能使直流鍋爐和汽包鍋爐具有類(lèi)似的過(guò)熱汽溫特性。例如，給水溫度提高后，加熱段和蒸發(fā)段縮短，分離器汽溫提高，若要保持中間點(diǎn)溫度不變，在燃料量不變的條件下必須增加給水流量，導(dǎo) 致過(guò)熱汽溫下降。相反，若高壓加熱器解除，給水溫度降低，將導(dǎo)致加熱段和蒸發(fā)段增長(zhǎng)。 若要保持中間點(diǎn)溫度不變，在給水流量不變的前提下必須增加燃料量，這將使得過(guò)熱段的吸熱量增加，使過(guò)熱汽溫升高。保持中間點(diǎn)溫度有不大且穩(wěn)定的過(guò)熱度，實(shí)際上相當(dāng)于通過(guò)燃水比調(diào)節(jié)將中間點(diǎn)至過(guò)熱器出口之間的過(guò)熱段固定，類(lèi)似于汽包爐有固定的過(guò)熱段一樣。工質(zhì)在分離器前主要吸收液體熱和汽化熱，分離器后吸收過(guò)熱熱。顯然，這就是給水控制系統(tǒng)中，主調(diào)節(jié)器根據(jù)中間點(diǎn)溫度校正燃水比的結(jié)果。 所以在給水控制系統(tǒng)正常投入的情況下，直流鍋爐可以像汽包鍋爐那樣 ，用噴水減溫來(lái)微調(diào)過(guò)熱汽溫。 二、再熱汽溫的控制系統(tǒng) 由于蒸汽負(fù)荷是由用戶(hù)決定的，故不可能用改變蒸汽負(fù)荷的方法來(lái)控制再熱蒸汽溫度。再熱蒸汽溫度控制也不能像過(guò)熱蒸汽溫度控制那樣直接采用噴水減溫為主要手段，這是因?yàn)閲娙朐贌嵴羝械乃笤谄啓C(jī)中壓缸和低壓缸中作功，這等于部分的用低壓蒸氣循環(huán)代替高壓蒸汽循環(huán)做功，而低壓蒸氣作功效率較低。因而必然導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的降低。因此，再熱蒸汽 21 溫度控制大都采用改變煙氣流量作為主要控制手段，只有在煙氣側(cè)調(diào)溫已達(dá)極限時(shí)，才輔之以噴水。 再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的任務(wù) 是將再熱蒸汽溫度控制在某個(gè)設(shè)定值上。并在低負(fù)荷、機(jī)組甩負(fù)荷或汽輪機(jī)跳閘時(shí)保護(hù)再熱器不超溫，使機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 目前再熱汽溫調(diào)節(jié)可采用的煙氣控制方法有：控制煙氣擋板的位置、采用煙氣再循環(huán)或通過(guò)改變擺動(dòng)燃燒器的傾角來(lái)控制再熱汽溫。對(duì)其他參數(shù)的影響、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)等技術(shù)指標(biāo)而言，改變煙氣擋板位置和調(diào)整燃燒器傾角來(lái)控制再熱汽溫的方法優(yōu)于其他方法。改變煙氣流量的擋板通常平行布置在互相隔開(kāi)的尾部煙道中。利用這些擋板的不同開(kāi)度位置改變流經(jīng)兩煙道中的煙氣量調(diào)節(jié)再熱汽溫。 再熱汽溫調(diào)節(jié)以噴水作為輔助調(diào)節(jié)手段。當(dāng)再熱汽溫偏 高，用調(diào)節(jié)煙氣擋板或燃燒器傾角的方式還無(wú)法控制時(shí)，可以利用微量噴水或事故噴水減溫方法來(lái)避免再熱蒸汽繼續(xù)超溫。 再熱氣溫的控制對(duì)于直流爐和汽包爐采用控制煙氣擋板的位置、采用煙氣 再循環(huán)或通過(guò)改變擺動(dòng)燃燒器的傾角來(lái)控制再熱氣溫，再輔之以噴水減溫。 第三節(jié) 燃燒控制系統(tǒng) 鍋爐燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是使燃料燃燒所提供的熱量適應(yīng)外界對(duì)鍋爐輸出的蒸汽負(fù)荷的要求，同時(shí)還要保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。一臺(tái)鍋爐的燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量三者的控制任務(wù)是不可分開(kāi)的，可以用三個(gè)控制器控制這三個(gè)控制變量，但彼此之間應(yīng)互相協(xié)調(diào)，才能可靠 工作。對(duì)給定出水溫度的情況，則需要調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量與給煤量的比例，使鍋爐運(yùn)行在最佳燃燒狀態(tài)。同時(shí)應(yīng)使?fàn)t膛內(nèi)存在一定的負(fù)壓，以維持鍋爐熱效率、避免爐膛過(guò)熱向外噴火，保證了人員的安全和環(huán)境衛(wèi)生。 鍋爐燃燒過(guò)程是一個(gè)將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽哉羝问较蜇?fù)荷設(shè)備（以汽輪機(jī)為代表）。燃燒調(diào)節(jié)是主控制系統(tǒng)的重要 22 子系統(tǒng)，它接受來(lái)自主控制系統(tǒng)發(fā)出的鍋爐負(fù)荷指令，并將該指令分別送往燃燒、送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使燃料和風(fēng)量按預(yù)先設(shè)置好的靜態(tài)配合按比例同時(shí)動(dòng)作，以保證合適的風(fēng) /燃料配比，并通過(guò)燃料控制和風(fēng)量控制的交叉限制 作用，滿足增負(fù)荷先增風(fēng)，減負(fù)荷先減燃料的生產(chǎn)工藝要求，以保證鍋爐既安全又經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行。送風(fēng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置指令又作為爐膛壓力控制的前饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的協(xié)調(diào)動(dòng)作，以減小爐膛壓力波動(dòng)。從而在外界負(fù)荷需求變化時(shí)，使燃料、送風(fēng)和爐膛壓力三個(gè)子系統(tǒng)同時(shí)成比例的動(dòng)作，共同適應(yīng)外界負(fù)荷的要求。 直流鍋爐和汽包鍋爐的燃料控制系統(tǒng)的任務(wù)是保證進(jìn)入鍋爐的燃料量隨時(shí)與外界負(fù)荷要求相適應(yīng)，控制系統(tǒng)大都設(shè)計(jì)成串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。燃料控制系統(tǒng)通常包括燃煤控制、燃油控制和磨煤機(jī)控制三部分。因?yàn)橹绷鳡t沒(méi)有汽包，“燃水比”對(duì)直流 爐很重要，通過(guò)控制“燃水比”可以調(diào)節(jié)鍋爐的氣溫和爐膛壓力。而汽包爐的溫度、壓力和流量的控制只需要控制燃料進(jìn)入量和風(fēng)量的協(xié)調(diào)，鍋爐的水量是在一定范圍內(nèi)變化的，對(duì)其影響很小。由于直流爐和汽包爐設(shè)計(jì)技術(shù)和理念有所區(qū)別，所以它們?cè)谌紵^(guò)程中壓力、溫度和流量的設(shè)計(jì)值不一樣，導(dǎo)致給煤系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)和給水系統(tǒng)的參數(shù)不一樣。 直流鍋爐沒(méi)有汽包，工質(zhì)一次通過(guò)蒸發(fā)部分，即循環(huán)倍率為 1。直流鍋爐的另一特點(diǎn)是在省煤器 、 蒸發(fā)部分和過(guò)熱器之間沒(méi)有固定不變的分界點(diǎn)，水在受熱蒸發(fā)面中全部轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，沿工質(zhì)整個(gè)行程的流動(dòng)阻力均由給水泵來(lái)克服 。 第四節(jié) 超臨界直流爐與汽包爐的比較 超臨界直流鍋爐與亞臨界汽包鍋爐，主要由于水汽轉(zhuǎn)換原理和設(shè)備不同，其運(yùn)行控制有所不同，其主要特點(diǎn)如下。 超臨界機(jī)組中鍋爐的協(xié)調(diào)比汽包爐更加復(fù)雜。鍋爐協(xié)調(diào)的任務(wù)是使燃料量、送風(fēng)量和給水量共同適應(yīng)負(fù)荷的需要?；镜目刂浦笜?biāo)有兩個(gè)，一個(gè)是控制風(fēng)煤比以保持氧量 。一個(gè)是控制燃水比 23 以保持中間點(diǎn)蒸汽微過(guò)熱度。由于風(fēng)的動(dòng)態(tài)特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于燃料，而且要求在動(dòng)態(tài)過(guò)程中保證風(fēng)量大于煤量。因此，只要燃料和風(fēng)量測(cè)量可靠，按靜態(tài)平衡控制風(fēng)煤比就能保證一定得過(guò)?？諝狻Ｋ?，風(fēng)煤比控制在無(wú)論在穩(wěn)定工況還是 動(dòng)態(tài)工況都可以保持穩(wěn)定。而燃水比的控制就復(fù)雜得多，直流鍋爐燃水比的變化要引起受熱面分界的變化。直吹式系統(tǒng)燃料量指令的變化到進(jìn)入爐膛燃料量的變化，以及燃料對(duì)溫度的動(dòng)態(tài)響應(yīng)比給水要慢得多。因此，必須考慮燃水比在動(dòng)態(tài)過(guò)程中的補(bǔ)償。同時(shí)，直流鍋爐蓄熱較小，無(wú)法得到類(lèi)似方法在實(shí)際應(yīng)用中往往造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。因?yàn)槠麥氐淖兓⒂绕涫峭鈹_（一次調(diào)頻）引起蒸汽流量和溫度的變化都導(dǎo)致燃料的變化，甚至使燃料控制系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行，影響機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定。這些都是運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題。 超臨界機(jī)組控制對(duì)象的特性使其控制系統(tǒng)與汽包鍋爐相比復(fù)雜的多。 第一，被調(diào)量相互影響，相互關(guān)聯(lián)。 被調(diào)量相互影響，控制復(fù)雜。汽包鍋爐中，汽包把汽水流程分隔為加熱段、蒸發(fā)段和過(guò)熱段，兩段受熱面的位置和面積是固定不變的。在給水流量變化時(shí)，僅影響汽包水位，不影響蒸汽壓力和溫度，而燃料量變化時(shí)，僅改變蒸汽流量和蒸汽壓力，對(duì)蒸汽溫度影響不大。因此給水、燃燒、蒸汽溫度控制系統(tǒng)是可以相對(duì)獨(dú)立的?？梢詷?gòu)成給水流量 汽包水位、燃燒率 汽包壓力、噴水流量 蒸汽溫度幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。 超臨界鍋爐沒(méi)有汽包，又沒(méi)有爐水小循環(huán)回路。給水是一次性流過(guò)加熱段、蒸發(fā)段和過(guò)熱段，三段受熱 面沒(méi)有固定分界線，當(dāng)給水流量或燃料量發(fā)生變化時(shí)，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。因此給水、汽溫，燃燒控制系統(tǒng)是密切相關(guān)，不能獨(dú)立的，某一控制系統(tǒng)投入與否將影響另一控制系統(tǒng)的性能，這給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和整定增加了復(fù)雜性。 24 超臨界直流鍋爐的協(xié)調(diào)比汽包鍋爐復(fù)雜。鍋爐協(xié)調(diào)的主要任務(wù)是使燃料量、送風(fēng)量和給水量共同適應(yīng)負(fù)荷的需要?；究刂浦笜?biāo)有兩個(gè)，一是控制風(fēng)煤比以保持氧量：二是控制燃水比以保證中間點(diǎn)蒸汽微過(guò)熱度。風(fēng)的動(dòng)態(tài)特性快于燃料而且要求動(dòng)態(tài)過(guò)程中風(fēng)量大于煤量，因此只要燃 料和風(fēng)量測(cè)量準(zhǔn)確，按照靜態(tài)平衡比例就可以保證一定過(guò)量空氣，所以風(fēng)煤比無(wú)論在動(dòng)態(tài)還是穩(wěn)態(tài)都可以保持穩(wěn)定，但是燃水比控制就比較復(fù)雜， 第二、過(guò)熱汽溫控制必須以保持適當(dāng)燃水比為前提 對(duì)于汽包鍋爐，在鍋爐結(jié)構(gòu)確定后，加熱段、蒸發(fā)段和過(guò)熱段受熱面是固定的。當(dāng)燃水比變化時(shí)，汽包作為燃水比例失調(diào)的緩沖器，汽包水位可以迅速反應(yīng)燃水比的變化。根據(jù)汽包水位的變化改變給水流量，使給水量與鍋爐蒸發(fā)量相適應(yīng)，起到保持燃水比不變的作用。例如，當(dāng)燃料量不變而給水流量增加時(shí)，給水 不會(huì)被全部蒸發(fā)，將引起汽包水位上升，給水控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低 給水流量，使給水流量與燃料燃燒所能產(chǎn)生的蒸發(fā)量相適應(yīng)。所以，通過(guò)鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，調(diào)整蒸發(fā)受熱面和過(guò)熱受熱面之間的吸熱比例，可以把過(guò)熱蒸汽溫度的變化限制在一定范圍內(nèi)。當(dāng)汽包內(nèi)飽和壓力一定時(shí)，進(jìn)入過(guò)熱器受熱面蒸汽的溫度也是一定的。這就為采用噴水減溫控制過(guò)熱蒸汽溫度創(chuàng)造了良好的條件。因此，噴水減溫可作為控制過(guò)熱汽溫的主要手段。 超臨界鍋爐則不同，它沒(méi)有固定的過(guò)熱受熱面，進(jìn)入過(guò)熱受熱面的工質(zhì)溫度也是隨燃水比等因素變化的，過(guò)熱蒸汽溫度主要決定于燃料量與給水流量之比率。燃水比提高時(shí)，加熱 (蒸發(fā) )段縮短，過(guò)熱段增長(zhǎng)，過(guò)熱汽 溫上升；反之亦然。燃水比失配可引起過(guò)熱汽溫大范圍內(nèi)波動(dòng)。因此，要把鍋爐出口過(guò)熱蒸汽溫度限制在一定范圍內(nèi)，必須保持適當(dāng)?shù)娜妓龋绷麇仩t取什么信號(hào)作為燃水比的校正信號(hào)，是設(shè)計(jì)直流鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)首先要明確的問(wèn)題。對(duì)于直流鍋爐來(lái)說(shuō)，燃水比改變后，汽水流程中各點(diǎn)工質(zhì)焓值都隨之改變，離鍋爐過(guò)熱器出口越近，變化越大，同時(shí) 25 遲延也越大。因此，雖然鍋爐過(guò)熱器出口汽溫可以反應(yīng)燃水比的變化，但由于遲延很大，不能以此作為燃水比的校正信號(hào)。為使信號(hào)能及時(shí)反映燃水比的變化，又不致遲延過(guò)大，多采用中間點(diǎn)溫度（一般用汽水分離器蒸汽溫度 )作為燃水比校正信號(hào)。若能通過(guò)給水控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，把中間點(diǎn)溫度穩(wěn)定在分離器壓力下的飽和溫度附近（適當(dāng)?shù)倪^(guò)熱度），就相當(dāng)于以分離器為界限 ，之前為加熱段，之后為過(guò)熱段，于是直流爐就有類(lèi)似汽包爐的汽溫特性，可以通過(guò)減溫水控制過(guò)熱汽溫。但此分界點(diǎn)是虛擬的， 第三、旁路控制系統(tǒng)在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中的地位更加重要 直流鍋爐啟動(dòng)的特點(diǎn)是在鍋爐點(diǎn)火前就必須不間斷地向鍋爐進(jìn)水，建立起足夠的啟動(dòng)流量，以保證給水連續(xù)不斷地強(qiáng)制流經(jīng)水冷壁受熱面，使其得到冷卻。所以鍋爐都要有一個(gè)在最低燃燒 率時(shí)最小的水冷壁給水流量，以防止水冷壁過(guò)熱 。而對(duì)于單元機(jī)組，要求進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽必須有 50℃以上的過(guò)熱度。超臨界鍋爐啟動(dòng)過(guò)程初期排出的